Diagram Hertzsprung-Russell

Diagram Hertzsprung-Russell

Diagram Hertzsprung-Russell atau diagram H-R (seringkali disebut juga sebagai diagram warna-magnitudo) adalah diagram hubungan antara magnitudo mutlak/luminositas dan kelas spektrumbintang/indeks warna. Diagram ini dikembangkan secara terpisah oleh astronomDenmark, Eijnar Hertzsprung pada tahun 1911 dan astronom Amerika Serikat, Henry Norris Russell pada tahun 1913. Diagram ini sangat penting artinya dalam astrofisika terutama dalam bidang evolusi bintang.

Sejarah

Pada awal abad 20, astronom sudah menyadari adanya keteraturan dalam klasifikasi Harvard sehingga bintang kelas O di satu ujung klasifikasi lebih terang secara intrinsik daripada bintang kelas lainnya hingga kelas M di ujung lainnya. Keteraturan ini mengarahkan astronom pada sebuah teori evolusi bintang (yang kini sudah tidak diakui lagi) yang menyatakan bahwa bintang memulai hidupnya sebagai bintang kelas O yang terang dan panas dan berakhir menjadi bintang kelas M yang dingin. Jika memang teori ini benar, maka pastilah ada keteraturan dalam hubungan antara luminositas/magnitudo mutlak dengan kelas spektrumnya.

Ejnar Hertzsprung kemudian menganalisis bintang-bintang yang kelas spektrum dan magnitudo mutlaknya sudah diketahui dengan pasti, dan meng-konfirmasi hasilnya pada 1905. Hertzsprung menyajikan hasilnya hanya dalam bentuk tabel. Pada 1913, Henry Norris Russel, secara terpisah tiba pada kesimpulan yang sama dan menyajikan hasilnya dalam bentuk diagram. Lebih dari 200 bintang diplot dalam “diagram Russell”, dan hasilnya kebanyakan bintang berada dalam sebuah pita yang terentang dari kiri atas ke kanan bawah diagram.

Astronom Denmark yang lain, Bengt Strömgren, kemudian menyarankan agar diagram tersebut dinamai berdasarkan dua nama penemunya di atas. Hingga kini nama Hertzsprung dan Russell selalu tergabung dalam penyebutannya.

Diagram

Diagram Hertzsprung-Russell hasil plot dari 22 000 bintang yang datanya berasal dari katalog Hipparcos dan 1000 dari katalog Gliese. Tampak bahwa bintang-bintang cenderung berkelompok di bagian tertentu diagram. Yang paling dominan adalah kelompok yang membentuk diagonal diagram dari kiri atas (panas dan cemerlang) hingga kanan bawah (dingin dan kurang cemerlang) yang disebut deret utama. Matahari terletak di deret utama dengan luminositas 1 (magnitudo sekitar 5), dan temperatur permukaan sekitar 5400K (kelas spektrum G2). Berdasar konsensus, sumbu x dari kiri ke kanan menyatakan suhu tinggi ke suhu rendah (tetapi 'warna' dari kecil ke besar).

Bentuk-bentuk diagram

Diagram HR dua gugus terbuka, M67 dan NGC 188, memperlihatkan perbedaan usia kedua gugus yang tampak dari titik belok deret utamanya.

Diagram Hertzsprung-Russell mempunyai beberapa bentuk dan tata namanya tidaklah terdefinisi secara ketat. Diagram aslinya mencantumkan kelas spektrum dari bintang pada sumbu horisontal dan magnitudo mutlak pada sumbu vertikal. Kuantitas pertama (kelas spektrum) sangat sulit untuk dinyatakan karena nilainya bukanlah kuantitas angka dan di versi diagram modern sering diganti dengan indeks warna B-V dari sebuah bintang. Diagram seperti ini kadang disebut diagram warna-magnitudo. Dalam pengamatan gugus bintang dimana bintang-bintangnya memiliki jarak yang hampir sama, diagram warna-magnitudonya sering dipakai dengan sumbu vertikalnya menunjukkan magnitudo bintang yang tampak.

Diagram bentuk lainnya menggunakan suhu permukaan efektif dari sebuah bintang pada satu sumbunya dan luminositas dari bintang itu pada sumbu lainnya. Bentuk inilah yang dipakai astronom teoretis dalam menghitung model komputer yang menggambarkan evolusi sebuah bintang. Diagram tipe ini mungkin lebih tepat disebut diagram temperatur-luminositas, tetapi istilah ini hampir tidak pernah dipakai, dan nama "Diagram Hertzsprung-Russell" lah yang digunakan. Salah satu keanehan dari diagram H-R bentuk ini adalah suhu mulai ditulis dari nilai tinggi ke nilai rendah (kiri ke kanan pada sumbu horizontal), yang dimaksudkan untuk membantu kemudahan perbandingan dengan diagram H-R normal yang dipakai dari pengamatan.

Meskipun kedua tipe diagram ini mirip, para astronom membuat perbedaan yang tajam di antara keduanya. Hal ini karena sulitnya mengubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lainnya, dan semuanya tergantung dari model atmosfer-bintang yang digunakan dan parameter-parameternya (seperti komposisi dan tekanan, selain dari suhu dan luminositas). Juga, seseorang perlu mengetahui jarak dari obyek yang diamati dan derajat serapan materi antar bintangnya. Transformasi empiris antara berbagai indeks warna dan suhu efektif biasanya bisa didapat dari literatur.

Interpretasi

Diagram H-R digunakan untuk menunjukkan jenis-jenis bintang yang berbeda dan juga untuk mencocokkan prediksi model teoritis evolusi bintang dengan pengamatan. Pengelompokan bintang pada jalur yang berbeda (lihat gambar) menunjukkan adanya perbedaan tahap evolusi bintang.

Kebanyakan bintang mendiami suatu jalur dari kiri atas ke kanan bawah yang disebut sebagai deret utama. Ini dapat diinterpretasikan bahwa bagi kebanyakan bintang, makin tinggi suhu permukaannya makin terang cahayanya. Bintang pada kelompok ini adalah bintang yang sedang melangsungkan pembakaran hidrogen di intinya. Hampir 90% usia bintang dihabiskan pada tahap deret utama ini yang menjadi penyebab tingginya populasi. Bintang deret utama disebut juga sebagai bintang katai.

Kelompok yang tampak terlihat jelas berikutnya adalah kelompok yang disebut sebagai cabang raksasa, tempat bagi bintang-bintang yang sedang melangsungkan pembakaran hidrogen di kulit yang mengelilingi inti helium yang belum terbakar. Ciri lainnya yang dapat dilihat dengan jelas adalah adanya gap antara deret utama dan cabang raksasa. Gap ini disebut sebagai gap Hertzsprung dan menunjukkan evolusi yang berlangsung cepat pada saat pembakaran hidrogen di kulit yang mengelilingi inti dimulai.

Pengertian Hujan dan Jenis-Jenis Hujan

Pengertian Hujan dan Jenis-Jenis Hujan

Hujan adalah endapan air di udara yang jatuh dipermukaan bumi. hujan memiliki macam-macam atau jenis-jenis hujan berdasarkan dalam proses terjadinya hujan selalu diawali dengan  terbentuknya awan, yaitu perubahan uap air di udara menjadi butir-butir air atau es karena proses kondensasi atau pengembunan. Namun, tidak semua awan mendatangkan hujan meskipun mengandung cukup air. Butir-butir air yang membentuk awan memiliki diameter antara 0,014 mm-0,035 mm, sangat kecil dan ringan sehingga melayang-layang di udara. Berdasarkan teori benturan, butir-butir air di dalam awan berbenturan satu sama lain sehingga menyebabkan butiran-butiran tersebut bersatu bertambah besar dan dapat mencapai diameter 0,5 mm, dan karena gaya beratnya jatuh ke bumi sebagai hujan. Berdasarkan proses terjadinya, jenis hujan terdiri dari hujan orografis, hujan konveksi, hujan frontal, dan hujan buatan.

Jenis-Jenis Hujan

a. Hujan Orografis. Peranan topografi terhadap terjadinya hujan amat besar. Angin yang banyak membawa uap air ketika melewati gunung atau pegunungan, mendaki lereng dan makin tinggi udara bergerak ke atas, maka udara tersebut semakin dingin sehingga uap air yang dibawanya mengalami pengembunan atau kondensasi dan berubah menjadi titik-titik air yang membentuk awan. Pembentukan titik-titik air yang semakin banyak akhirnya menimbulkan hujan pada lereng yang menghadap ke arah datangnya angin tersebut. Angin akan bertiup terus melewati puncak dan menuruni lereng, akan tetapi angin ini tidak lagi membawa uap air, sehingga di lereng yang membelakangi arah datangnya angin tidak turun hujan. Lereng yang membelakangi arah angin tersebut dinamai daerah bayangan hujan.

b. Hujan Konveksi. Hujan konveksi (zenith) terjadi pada siang hari sehingga disebut hujan tengah hari. Pada siang hari ketika udara cerah, terjadi pemanasan yang tinggi terhadap permukaan bumi. Akibatnya, udara mengembang dan bersama-sama uap air naik secara vertikal ke atas dan proses ini berlangsung sangat cepat. Uap air yang naik ke atas mengalami pendinginan dan berubah menjadi titik-titik air (pengembunan) yang mengakibatkan turunnya hujan. Hujan konveksi biasanya sangat lebat, tetapi berlangsung hanya sebentar dan meliputi wilayah yang sempit.

c. Hujan Frontal. Front merupakan permukaan yang membatasi dua massa udara yang berbeda temperaturnya satu sama lain. Hujan frontal terjadi berwal dari udara yang lebih hangat menjadi lebih ringan dan cenderung berada di atas udara yang lebih dingin. Udara dingin mengangkat udara yang lebih hangat. Udara yang lebih hangat terangkat kemudian mengembang dan mendingin. Dalam proses pendinginan akan terbentuk titik-titik air, yaitu awan. Setelah titik-titik air itu mengalami kejenuhan, akhirnya jatuh dan terjadilah hujan frontal. Pada umumnya hujan frontal terjadi di daerah lintang sedang di mana udara bergerak dan daerah bertekanan tinggi (kutub) bertemu dengan udara dari zona tekanan rendah, yaitu dan daerah sub tropis.

d. Hujan Buatan. Perkembangan teknologi di bidang meteorologi, telah memberikan kemampuan kepada manusia untuk membuat hujan buatan. Hujan buatan dilakukan dengan cara menaburkan bahan kimia berupa Argentium lodida atau bahan pendingin seperti es kering ke dalam awan untuk mempercepat proses pembentukan awan. Hujan buatan sering dilakukan pada musim kemarau panjang atau pada kebakaran hutan yang luas, seperti kebakaran hutan yang pernah terjadi di Indonesia pada tahun 1997 yang asapnya menyebar sampai ke negara tetangga. 

Berdasarkan bentuknya, jenis hujan terdiri dari hujan es, hujan saiju, hujan rintik-rintik, dan hujan asam.

1. Hujan Es. Hujan es sering juga disebut sebagai hujan batu, yaitu hujan yang disertai dengan butir-butir es yang berjatuhan ke bumi. Hujan es terjadi karena arus udara yang banyak mengandung uap air bergerak secara vertikal mencapai lapisan udara yang sangat tinggi, sehingga suhu udara turun dibawah 0°C. Akibat proses tersebut, maka uap air yang terkandung diudara berubah secara cepat menjadi kristal-kristal es, dan jatuh ke bumi sebagai hujan es. Sebagian dari kristal-kristal es tersebut telah mencair sebelum mencapai permukaan bumi, oleh karena itu hujan es sering diiringi dengan hujan lebat pada siang hari, tetapi berlangsung dalam waktu yang singkat.

2. Hujan Salju. Salju ialah knistal-kristal es yang halus, terbentuk dan uap air yang mengalami pendinginan sampai dibawah titik beku (0°C). Salju ini kemudian jatuh ke permukaan bumi, tetapi tidak sempat mencair karena suhu di permukaan bumi sangat dingin, biasanya kurang dari 5°C. Hujan salju sering terjadi di daerah kutub, di daerah beriklim sedang pada musim dingin dan di puncak-puncak gunung yang tinggi. Di Indonesia, hujan salju terdapat di puncak Gunung Jayawijaya di Provinsi Papua, karena ketinggiannya telah melewati batas salju di daerah tropis yaitu lebih dari 4500 meter di atas permukaan laut.

3. Hujan Rintik-rintik. Hujan rintik-rintik terjadi karena butir butir air yang terdapat di awan sangat kecil, diameternya berukuran diantara 0,2-0,5 mm. Hujan rintik-rintik terjadi dari awan berlapis yang rendah dekat permukaan bumi.

4. Hujan Asam. Di negara-negara industri, seperti Eropa dan Amerika Serikat sering terjadi pencemaran udara karena asap pabrik sehingga menimbulkan hujan asam. Hujan asam ialah hujan yang mengandung endapan asam yang sangat tinggi, sehingga menimbulkan kerusakan terhadap lingkungan hidup.Kandungan asam dalam udara seperti oksida sulfur dan oksida nitrogen yang berasal dan asap industri atau pabrik, mengalami perubahan kimia di udara dan jatuh ke bumi sebagai hujan asam dalam air hujan, saiju atau kabut, bahkan kadang-kadang sebagai partikel-partikel kering yang membentuk asam. Hujan asam dapat menyebabkan kerusakan terhadap hutan dan kematian ikan di danau-danau. Ribuan hektare hutan telah rusak di negara-negara Eropa dan Amerika Utara sebagai akibat hujan asam ini. Kerusakan dimulai dengan daun-daun pada dahan dan ranting yang menguning, kemudian gugur mahkota atau pucuknya dan akhirnya mati atau tumbuh kerdil. Di Skandinavia dan Amerika bagian Utara, ikan-ikan mati didanau-danau sebagai akibat dari hujan asam. Mengingat luasnya dampak negatif yang terjadi, diperlukan kesadaran semua pihak, terutama negara-negara industri agar berusaha mengatasi masalah pencemaran udara karena dapat mengganggu keseimbangan lingkungan hidup.

Sekian Artikel tentang Pengertian Hujan dan Jenis-Jenis Hujan semoga bermanfaat

(Sumber : Geografi, Hal : 119-122, Penerbit : Erlangga. 2004. Jakarta, Penulis : P.Ginting)