Roti Burger’ dari Langit

Air, serta semua molekul lain di alam, memiki sifat khas. Perubahan kecil pada sifat air yang telah sempurna di setiap rinciannya ini akan berdampak merusak bagi kehidupan. Marilah kita cermati satu saja di antaranya, yakni bentuk tetes air hujan.

Berlawanan dengan pemahaman umum, butir air hujan tidaklah turun dalam bentuk menyerupai tetesan air mata atau bentuk mirip buah salak. Nyatanya, tetesan air hujan berbentuk bulat saat baru saja jatuh meninggalkan awan. Untuk butiran air hujan berukuran kecil, bentuk bulat ini bertahan. Namun, untuk butiran lebih besar, semakin jatuh ke bawah, bentuknya berubah dan lebih menyerupai setengah bola pipih. Dalam bahasa Inggris penampakan ini biasa disebut hamburger-bun shape atau bentuk roti burger: rata di permukaan bawahnya dan melingkar di permukaan atasnya (lihat gambar). Perubahan bentuk ini akibat gaya tekan udara pada permukaan bagian bawah tetesan air hujan yang sedang jatuh ke bumi. Gaya tekan yang berlawanan dengan arah turunnya hujan menyebabkan ratanya permukaan bawah tetesan air hujan. Bentuk ini memperbesar gaya hambat sehingga memperkecil kecepatan jatuhnya air hujan. Rendahnya kecepatan jatuhnya ke bumi menghindari kerusakan hebat akibat tumbukan air hujan.


Tetesan air hujan tidaklah berbentuk sebagaimana tampak pada gambar di sebelah kiri. Tetesan air hujan berbentuk bulat bola saat baru saja jatuh meninggalkan awan. Untuk butiran lebih besar, semakin jatuh ke bawah, bentuknya berubah dan lebih menyerupai bentuk roti burger: rata di permukaan bawahnya dan melingkar di permukaan atasnya. (lihat gambar sebelah kanan, tanda panah menunjukkan arah aliran udara yang dilalui air hujan yang turun ke bumi). Perubahan bentuk ini diakibatkan gaya tekan udara pada permukaan bawahnya. Gaya tekan ini bisa mengakibatkan butiran air hujan berukuran besar pecah menjadi butiran yang lebih kecil. Pada keadaan yang sebenarnya, setetes air hujan mengalami perubahan bentuk dan ukuran selama perjalanannya dari awan ke bumi. Ini salah satunya akibat tumbukan dengan butiran air hujan lainnya

Uraian singkat di atas sudah cukup menyiratkan bahwa hujan bukanlah sekedar air yang turun dari langit begitu saja. Segala yang berkaitan dengan air hujan, bahkan bentuk butirannya sekalipun, diperhitungkan cermat dan dirancang khusus. Air tidaklah ada begitu saja tanpa tujuan, tanpa arahan. Sebaliknya seluruh bagian terperinci air, bahkan seluruh isi alam semesta beserta seluk-beluknya yang terkecil, telah diciptakan secara sempurna oleh Sang Pencipta dengan tujuan menopang kehidupan. Fisikawan Inggris John Polkinghorne menyimpulkan:

Ada kesadaran dan tujuan di balik alam semesta. Banyak petunjuk tentang keberadaan ilahiah ini dalam bagaimana matematika abstrak bisa menembus rahasia-rahasia semesta, yang mendorong kesimpulan bahwa sebuah kecerdasan yang nalar menciptakan dunia. Alam ditata dengan sangat teliti agar memungkinkan munculnya kehidupan dan kesadaran. (“Science Finds God”, Newsweek, 27 Juli 1998)

(Sumber Insight Magazine, Maret 2004)

MEMILIKI BANYAK PERAN

Sebagian besar bumi diliputi air. Samudra dan laut melingkupi kira-kira tiga perempat bagian permukaan bumi. Juga ada danau dan sungai yang tak terhitung banyaknya di daratan. Salju yang menutupi puncak-puncak pegunungan tinggi adalah air yang membeku. Sebenarnya, satu bagian penting air bumi ada di langit. Awan mengandung jutaan ton air berbentuk uap. Bahkan udara yang Anda hirup saat ini mengandung sejumlah uap air. Lebih jauh lagi, air menyusun kira-kira 70% tubuh manusia. Ada lebih banyak air di dalam sel-sel kita daripada unsur-unsur lain. Darah yang mengalir di tubuh kita sebagian besarnya adalah air. Singkatnya, tak akan ada kehidupan tanpa air. Air telah dirancang khusus sebagai dasar kehidupan. Air adalah zat yang sifat fisika dan kimianya dirancang untuk kehidupan. Kini, marilah kita lihat beberapa sifat air yang menakjubkan ini.

Andai tak ada uap air...

Di antara sifat fisika air adalah sifat termal (sifat panas). Sifat termal air adalah sifat yang berhubungan dengan penghantaran atau pemindahan panas oleh air. Sifat termal ini meliputi besarnya panas yang diserap atau dilepaskan air untuk menaikkan atau menurunkan suhunya, atau untuk merubah wujudnya menjadi air, uap atau es.

Besarnya jumlah seluruh air laut yang ada di bumi menyeimbangkan suhu bumi. Peran ini mengakibatkan kecilnya perbedaan suhu siang dan malam di wilayah yang berdekatan dengan laut, terutama di pesisir pantai. Di wilayah padang pasir yang jauh dari lautan, perbedaan suhu ini dapat mencapai 400C.
Sifat termal air, yang berkemampuan besar dalam menyerap panas, berperan besar membentuk iklim hangat dan seimbang di bumi. Berkat sifat-sifat molekul air, wilayah lautan yang lebih kaya uap air, menghangat dan mendingin lebih lambat daripada daratan. Itu berarti, sementara beda suhu antara tempat terpanas dan terdingin di daratan bisa setinggi 140 derajat Celcius, di lautan bedanya tak lebih dari 15-20 derajat. Yang sama juga berlaku pada beda suhu antara siang dan malam. Selisih suhu antara siang dan malam adalah 20-30 derajat di daerah kering, namun hanya beberapa derajat di laut. Dan tidak hanya laut, keberadaan uap air di udara juga membentuk keseimbangan yang amat besar. Salah satu akibatnya adalah perbedaan besar antara suhu siang dan malam di gurun-gurun yang kadar uap airnya lebih sedikit, daripada di daerah-daerah pantai yang kandungan uap airnya lebih banyak.

Berkat sifat termal air yang unik ini, beda suhu antara musim panas dan dingin atau siang dan malam terjaga dalam batas-batas yang dapat ditenggang makhluk hidup. Jika terdapat lebih sedikit air di daratan bumi, atau jika sifat termal air sedikit berubah, beda suhu antara siang dan malam akan meningkat. Alhasil, banyak daerah daratan akan menjadi gurun, sehingga kehidupan pun menjadi tidak mungkin.

Pengkajian paling mendalam tentang kesesuaian air bagi kehidupan dihasilkan oleh Lawrence Henderson, seorang profesor di Jurusan Kimia Biologis, Harvard University, Amerika Serikat. Setelah meneliti semua sifat termal air, Henderson menyimpulkan:

Singkatnya, sifat ini nampaknya memiliki tiga hal penting. Pertama, berperan luar biasa untuk menyelaraskan dan mejadikan suhu bumi hangat [tidak terlalu dingin dan tidak terlalu panas]; kedua, memungkinkan pengaturan yang sangat baik terhadap suhu makhluk hidup; dan ketiga, mendorong berlangsungnya daur cuaca. ...dari segi ini tak ada zat lain yang setara dengan air. (Lawrence Henderson, The Fitness of the Environment, Boston: Beacon Press, 1958, hal. 105)

Melarutkan 5 miliar ton zat kimia

Di samping sifat fisikanya, sifat-sifat kimia air juga begitu cocok bagi kehidupan. Yang terutama dari sifat-sifat ini adalah air merupakan pelarut yang hebat. Hampir semua senyawa kimia dapat larut dalam air. Dampak terpenting sifat ini pada kehidupan dapat dilihat di sungai. Tak terhitung banyaknya mineral berguna dan zat kimia semacamnya terbawa ke laut lewat sungai. Dengan cara ini, sekitar 5 miliar ton zat kimia diangkut ke laut setiap tahunnya. Zat-zat ini sangat penting bagi kehidupan di lautan. Lima miliar ton adalah jumlah yang sangat besar, melebihi berat keseluruhan penduduk DKI Jakarta.

(Sumber Insight Magazine, Maret 2004)

BERKAT PERMUKAAN TEGANG

Tumbuhan telah dirancang untuk memanfaatkan sifat tegangan permukaan air yang tinggi. Sifat ini memungkinkan air naik bermeter-meter ke atas, bahkan hingga mencapai dedaunan tertinggi di pepohonan rimba.
Selain sifat yang berhubungan dengan panas dan suhu, air pun memiliki sejumlah sifat fisika lain. Hebatnya, semua sifat ini juga sangat pas bagi kehidupan. Salah satunya adalah nilai tegangan permukaan air yang ternyata sangat besar. “Tegangan permukaan” diartikan sebagai sifat permukaan suatu zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. Ini disebabkan oleh gaya tarik-menarik antar-molekul di permukaan zat cair tersebut. Gaya tarik-menarik ini biasa dikenal dengan istilah ikatan hidrogen, yang merupakan gaya elektrostatik lemah antar-molekul air.

Contoh paling baik pengaruh sifat tegangan permukaan dapat diamati pada air. Tegangan permukaan air sungguh besar sehingga sejumlah peristiwa fisika yang aneh dapat berlangsung karenanya. Misalnya, sebuah cangkir dapat menampung penuh air berjumlah sedikit melebihi volume cangkir itu sendiri. Ini terlihat dari permukaan air tersebut yang beberapa milimeter lebih tinggi dari tinggi mulut cangkir, tanpa airnya tertumpah. Contoh lain: terapungnya sebatang jarum logam yang diletakkan dengan sangat pelan dan hati-hati pada permukaan air yang tenang.

Merangkak ke Atas

Tegangan permukaan air jauh lebih besar daripada zat cair lain yang diketahui. Dampak dari sifat ini terhadap kehidupan sangatlah penting, dan secara nyata dapat diketahui pada tumbuhan.

Berkat besarnya tegangan permukaan, sebatang jarum logam dapat mengapung di permukaan air, sebagaimana tampak pada gambar. Sifat air ini juga memungkinkan air dapat memenuhi cawan melebihi volume cawan. Ini tampak dari permukaan air yang lebih tinggi dari permukaan mulut cawan.
Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana tumbuhan dapat mengambil air bermeter-meter jauhnya dari kedalaman tanah? Bagaimana tumbuhan mampu membawa air ini ke ketinggian dahan dan rantingnya tanpa pompa, otot atau sarana pengangkut air lainnya? Jawaban atas pertanyaan ini adalah tegangan permukaan air. Pipa-pipa panjang sempit yang membentuk serabut akar dan batang tumbuhan dirancang dengan memanfaatkan sifat tegangan permukaan air. Semakin tinggi pipa-pipa lembut ini dari dalam tanah, maka garis tengah penampangnya semakin menyempit ke arah ujungnya. Keadaan ini menyebabkan air dengan sendirinya merangkak melewati dinding bagian dalam pipa sempit tersebut dan naik ke atas.

Yang memungkinkan hal ini terjadi adalah, sekali lagi, tegangan permukaan air yang besar. Jika tegangan permukaan ini serendah kebanyakan zat cair lainnya, maka tumbuhan besar seperti pohon yang biasa hidup di tanah kering tidak akan mampu mengangkut air dari kedalaman tanah. Akibatnya pohon ini takkan mampu hidup.

Menghancurkan bebatuan

Akibat lain dari besarnya nilai tegangan permukaan air adalah terjadinya proses penghancuran bebatuan. Karena nilai tegangan permukaannya, air mampu merembes hingga ke celah-celah terdalam dari bebatuan melalui retakan-retakan sempit dan kecil. Dalam celah dan retakan ini, air membeku tatkala suhu di lingkungan sekitar turun hingga titik di bawah nol derajat Celcius. Sebagaimana diketahui, tatkala membeku, air mengalami pemuaian ruang atau volume (sifat anomali air). Air beku yang memuai ini menekan permukaan bagian dalam dari retakan atau celah bebatuan. Besarnya tekanan ini menyebabkan retak yang semakin besar, pada akhirnya bebatuan itu pun pecah. Peristiwa ini sungguh penting. Sebab, pecahnya bebatuan membebaskan mineral-mineral yang terperangkap atau terkandung dalam bebatuan, dan lepas ke lingkungan sekitar. Peristiwa ini juga membantu berlangsungnya proses pembentukan tanah akibat penghancuran alamiah bebatuan secara terus-menerus.

Semua penyelidikan atas air di bumi mengungkapkan adanya rancangan sempurna yang memungkinkan makhluk hidup bertahan di dalamnya. Hikmah dari rancangan ini sangatlah jelas. Tak mungkin rancangan sempurna ini ada begitu saja dengan sendirinya. Rancangan yang tersembunyi pada air, bahkan di setiap rincian alam semesta, adalah bukti paling nyata adanya penciptaan oleh Allah. Dialah yang mengatur segala hal, yang kuasa serta kearifanNya tiada terbatas. Apa pun hukum atau ukuran fisika yang kita kaji di dunia ini, akan terlihat bukan sebagai hasil ketidaksengajaan. Ini semua merupakan sebuah rancangan sempurna.

Sesungguhnya Tuhan kamu ialah Allah, Yang telah menciptakan langit dan bumi dalam enam masa, lalu Dia bersemayam di atas 'Arsy. Dia menutupkan malam kepada siang yang mengikutinya dengan cepat, dan (diciptakanNya pula) matahari, bulan dan bintang-bintang (masing-masing) tunduk kepada perintahNya... (QS. Al A’raaf, 7:54)

(Sumber Insight Magazine, Maret 2004)

ANDAI SEKENTAL MINYAK ZAITUN

Saat mendengar kata “cairan”, orang segera membayangkan zat yang amat mudah mengalir. Padahal, tingkat-tingkat kekentalan cairan amatlah beraneka. Contohnya, kekentalan aspal, gliserin, minyak zaitun, dan asam sulfat, sangatlah berbeda. Perbedaan besar akan tampak ketika semua cairan ini dibandingkan sebagaimana dalam tabel berikut:



Pembandingan sederhana di atas mengisyaratkan satu hal: air memiliki tingkat kekentalan sangat rendah. Dengan kata lain, air sangatlah encer atau amat cair sehingga mudah mengalir. Kecuali beberapa zat cair – seperti eter dan hidrogen cair – dan zat-zat berwujud gas, air tampaknya memiliki tingkat kekentalan terendah.

Sifat encer air sangat penting bagi hidup kita. Jika air sedikit saja lebih kental, maka mustahil darah kita beredar melalui sistem pembuluh kapiler darah. Misalnya, sistem rumit pembuluh darah vena liver kita (tampak di gambar) takkan pernah ada dan berfungsi.
Apakah rendahnya tingkat kekentalan air ada gunanya bagi kita? Apa bedanya jika air sedikit lebih kental atau lebih encer? Profesor Michael Denton menjawab pertanyaan ini:

Jika kekentalan air lebih tinggi, gerakan terkendali makromolekul besar, khususnya bentuk semacam mitokondria dan organel kecil, akan menjadi tidak mungkin; demikian juga peristiwa-peristiwa seperti pembelahan sel. Semua kegiatan utama sel akan terhenti, dan kehidupan sel menyerupai jenis apa pun yang pernah kita kenal mustahil akan terjadi. Perkembangan organisame-organisme tingkat tinggi, yang sangat bergantung pada kemampuan sel bergerak atau beringsut selama pembentukan embrio, pasti mustahil terjadi jika kekentalan air sedikit saja lebih tinggi dari yang ada sekarang. (Michael Denton, Nature's Destiny: How The Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe, New York: The Free Press, 1998, hlm. 33)

Sifat encer air tidak hanya penting bagi pergerakan di tingkat sel, akan tetapi berguna pula bagi sistem peredaran darah. Seluruh makhluk hidup berukuran tubuh lebih dari seperempat milimeter memiliki sistem peredaran terpusat. Tanpanya, zat makanan dan oksigen mustahil dapat diedarkan merata ke seluruh bagian tubuh. Dengan kata lain, zat makanan dan oksigen takkan dapat diserap oleh sel-sel, dan sisa-sisa zat makanan atau zat sampah lainnya tidak dapat dibuang.

Terdapat banyak sel yang menyusun tubuh makhluk hidup. Karenanya, sangat penting bagi zat makanan, oksigen dan energi yang telah masuk ke dalam tubuh untuk diedarkan merata (dipompa) ke seluruh sel-sel melalui semacam “selang” atau “pipa”. Sama halnya, pipa-pipa serupa juga diperlukan untuk membawa dan membuang zat-zat sampah. “Pipa” ini adalah pembuluh darah vena dan arteri, yang merupakan bagian dari sistem peredaran darah. Jantung adalah pompa yang mendorong bekerjanya sistem ini agar terus-menerus mengalir.

Rendahnya tingkat kekentalan air sangatlah penting bagi seluruh makhluk hidup, tak terkecuali tumbuhan. Pembuluh halus pada daun, sebagaimana tampak pada gambar, mampu mengalirkan air karena sifat encernya.
Cairan yang dipompa dan dialirkan dalam darah sebagian besarnya tersusun atas air. Darah tersusun atas cairan bening yang disebut plasma darah. Selain itu, darah juga berisi partikel-partikel kecil seperti sel-sel darah, protein, dan hormon – warna merah darah dihasilkan oleh partikel sel darah merah. Sekitar 95% penyusun plasma darah adalah air.

Inilah sebab mengapa tingkat kekentalan air sangatlah penting bagi bekerjanya sistem peredaran darah dengan baik. Jika air sekental aspal, misalnya, maka jantung takkan mampu memompanya. Jika air sekental minyak zaitun (sekitar satu juta lebih encer daripada aspal), jantung mungkin masih mampu memompanya, meskipun sulit. Tapi, darah sekental minyak zaitun takkan mampu mencapai dan melewati seluruh miliaran pembuluh darah kapiler yang meliputi tubuh kita. Pipa atau pembuluh darah kapiler adalah pembuluh darah yang berukuran sangat kecil.

Begitulah, air “benar-benar pas dan sesuai” untuk kehidupan. Tingkat kecocokan ini tak dapat disandingkan dengan cairan lain mana pun. Bagian terbesar planet bumi ini seluruhnya cocok untuk kehidupan, dan dilingkupi dengan air berjumlah tepat dan sesuai untuk kehidupan. Jelas, ini semua bukanlah kebetulan belaka atau ada dengan sendirinya. Pastilah terdapat perancangan dan penghitungan sengaja untuk tujuan tertentu.

Dengan kata lain, sifat fisika air di atas memperlihatkan kepada kita bahwa air diciptakan secara istimewa dan khusus untuk kehidupan. Bumi, yang sengaja diciptakan untuk dihuni manusia, dihidupkan dengan air, yang secara khusus dibuat untuk menjadi sandaran utama hidup manusia. Dengan air, Allah telah mengaruniai hidup kepada kita, dan dengannya Allah menumbuhkan dari tanah beragam sumber makanan yang menyehatkan kita. Jika demikian halnya, patutkah kita tidak bersyukur dan menyembah Allah?


Kita perlu membelah sehelai rambut menjadi 20 atau 30 helai searah panjangnya (sebagaimana kita membelah bambu) untuk mendapatkan rambut setipis pembuluh darah kapiler. Mampukah Anda melakukannya?
Tugas pipa atau pembuluh darah kapiler adalah mengalirkan oksigen, zat makanan, hormon dan zat-zat lain yang terkandung dalam darah dan yang diperlukan untuk hidup ke segenap sel di seluruh bagian tubuh. Jika jarak sel lebih dari 50 mikrometer jauhnya dari jalur yang dilalui seutas pembuluh kapiler (1 mikrometer = seperseribu milimeter), maka sel itu tak dapat menikmati layanan yang disediakan oleh pembuluh kapiler tersebut. Dengan kata lain, sel-sel yang berjarak 50 mikrometer atau lebih jauhnya dari pembuluh kapiler takkan mendapat jatah ‘makanan’, dan akan mati kelaparan.
Inilah mengapa tubuh manusia diciptakan dengan jaringan pembuluh darah kapiler yang melingkupi seluruh bagian tubuh. Manusia sehat memiliki sekitar 5 miliar pembuluh kapiler. Jika seluruhnya dibentangkan, panjang keseluruhan pembuluh ini akan mencapai sekitar 950 kilometer. Ini kurang lebih sejauh panjang pulau Jawa. Pada sejumlah hewan menyusui, terdapat sekitar 3.000 pipa kapiler dalam satu sentimeter persegi jaringan otot. Jika Anda mampu menggulung sepuluh ribu utas pembuluh kapiler terkecil dalam tubuh manusia, maka bundelan yang dihasilkan akan setebal arang pensil.

Ketebalan atau garis tengah sehelai pembuluh kapiler ini berkisar antara 3-5 mikrometer, atau 0,003-0,005 milimeter. Andaikan tebal rambut kita adalah sepersepuluh milimeter, maka kita perlu membelah sehelai rambut menjadi 20 atau 30 helai searah panjangnya (sebagaimana kita membelah bambu) untuk mendapatkan rambut setipis pembuluh kapiler tersebut.

Darah mengalir melewati jaringan pembuluh darah yang panjang dan rumit. Semakin mendekati ujungnya, garis tengahnya semakin menyempit, sehingga membentuk pembuluh darah yang halus (kapiler). Jika darah hendak melewati saluran yang semakin menyempit di ujungnya tanpa tersumbat atau terhambat, darah pastilah harus cair (encer). Syarat ini telah terpenuhi berkat rendahnya tingkat kekentalan air, yang membentuk 95% bagian dari plasma darah. Menurut profesor Michael Denton, pakar biologi molekuler Universitas Otago, Selandia Baru, jika air sedikit saja lebih kental dari yang sekarang, maka sistem peredaran darah akan menjadi sama sekali tidak berguna:

Sistem kapiler akan bekerja hanya jika cairan yang dipompa melalui pipa-pipa penyusunnya mempunyai kekentalan sangat rendah. Kekentalan rendah itu penting karena laju aliran berbanding terbalik dengan kekentalan... Dari sini, mudah dipahami bahwa jika kekentalan air bernilai hanya beberapa kali lebih tinggi daripada yang sekarang, memompa darah lewat sebuah pembuluh kapiler akan memerlukan tekanan amat tinggi, dan hampir semua sistem peredaran akan tidak dapat bekerja... Jika kekentalan air sedikit saja lebih tinggi dan jika kapiler terkecil yang digunakan bergaris tengah 10, bukannya 3 mikrometer, maka kapiler-kapiler ini akan harus menempati semua bagian jaringan otot agar memberikan cukup persediaan oksigen dan glukosa. [Jika ini yang terjadi] maka pastilah perancangan bentuk-bentuk kehidupan tingkat tinggi akan tidak mungkin atau sangat dibatasi... Jadi, tampaknya, kekentalan air haruslah mirip seperti yang sekarang ini jika harus berperan sebagai sarana penyokong kehidupan. (Michael Denton, Nature's Destiny:How The Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe, New York: The Free Press, 1998, h. 35-36)

Dengan kata lain, sebagaimana sifat-sifatnya yang lain, kekentalan air pun telah sengaja dibuat “sesuai permintaan” agar cocok bagi kehidupan. Beragam zat cair memiliki kekentalan berbeda, yang nilainya dapat mencapai kisaran miliaran kali lipat. Di antara nilai yang sangat beragam itu, ada satu cairan yang nilai kekentalannya telah ditentukan agar benar-benar tepat dan pas sesuai kebutuhan. Cairan ini adalah air, yang sengaja diciptakan Allah dengan nilai kekentalan tertentu yang pas untuk menopang kehidupan makhluk hidup di bumi. Mahasuci Allah, sebaik-baik Pencipta.

(Sumber Insight Magazine, Maret 2004)