ATMOSFER BUMI
Bumi
merupakan salah satu planet yang ada di tata surya yang memiliki selubung yang
berlapis-lapis. Selubung bumi tersebut berupa lapisan udara yang sering disebut
dengan atmosfer. Atmosfer terdiri atas bermacam-macam unsur gas dan di dalamnya
terjadi proses pembentukan dan perubahan cuaca dan iklim. Atmosfer melindungi
manusia dari sinar matahari yang berlebihan dan meteor-meteor yang ada. Adanya
atmosfer bumi memperkecil perbedaan temperatur siang dan malam. Gejala yang
terjadi di atmosfer sangat banyak dan
beragam. Pada lapisan bawah angin berhembus, angin terbentuk, hujan dan salju
jatuh, dan terjadilah musim panas dan musim dingin. Semua ini merupakan gejala
yang lazim terjadi yang sering disebut cuaca.
1.
Komposisi
Udara di Atmosfer
Dalam keadaan kering, komposisi gas
yang mengisi atmosfer bumi adalah gas N2 (78,0%), Gas O2
(21,0%), gas Ar (0,9%), dan gas CO2 (0,03%) dan gabungan gas-gas
lainnya (0,07%). Makin tinggi lapisan udara, kandungan gas yang ringan seperti
gas H2 semakin banyak, sedangkan gas yang lebih berat seperti N2,
O2, dan Ar semakin berkurang.
Tabel. Hubungan antara ketinggian
dan komposisi udara (dalam %)
|
Gas
|
Tinggi
(km)
|
|||
|
15
|
20
|
40
|
100
|
|
|
Nitrogen
(N2)
|
79,5
|
81,2
|
86,5
|
3,0
|
|
Oksigen
(O2)
|
19,5
|
18,3
|
12,6
|
0
|
|
Argon
(Ar)
|
0,8
|
0,5
|
0,2
|
0
|
|
Lain-Lain
|
0
|
0
|
0,7
|
97,0
|
|
Jumlah
|
100,0
|
100,0
|
100,0
|
100,0
|
|
No.
|
Unsur kimia
|
Lambang
|
Volume (%)
|
|
1
|
Netrogen / zat lemas
|
N2
|
78.08
|
|
2
|
Oksigen / zat pembakar
|
O2
|
20.95
|
|
3
|
Argon
|
Ar
|
0.93
|
|
4
|
Asam arang
|
CO2
|
0.03
|
|
5
|
Neon
|
Ne
|
0.0018
|
|
6
|
Helium
|
He
|
0.00015
|
|
7
|
Kripton
|
Kr
|
0.00011
|
|
8
|
Xenon
|
Xe
|
0.00005
|
|
9
|
Nitrous oksida
|
N2O
|
0.00005
|
|
10
|
Hidrogen
|
H2
|
0.00005
|
Angka-angka pada table di atas merupakan
hasil dari suatu pengamatan pada daerah-daerah tertentu. Di dalam kenyataannya
angka-angka itu tidaklah pasti.
Nitrogen bereaksi lambat, tetapi
merupakan bagian penting dari kehidupan sehingga keseimbangan nitrogen di
udara, di laut dan di dalam bumi sangat dipengaruhi oleh makhluk hidup.
Karbondioksida yang berlimpah dari sinar matahari membuat karbohidrat dengan
hasil sampingan oksigen (fotosintesis).
Oksigen terakumulasi di udara kemudian berkembang makhluk yang
membutuhkan oksigen. Gas nitrogen merupakan gas yang paling banyak terdapat
dalam lapisan udara atau atmosfer bumi. Salah satu sumbernya yaitu berasal dari
pembakaran sisa-sisa pertanian dan akibat letusan gunung api. Gas lain yang
cukup banyak dalam lapisan udara atau atmosfer adalah oksigen. Oksigen antara
lain berasal dari hasil proses fotosintesis pada tumbuhan yang berdaun hijau.
Dalam proses fotosintesis, tumbuhan menyerap gas karbondioksida dari udara dan
mengeluarkan oksigen. Gas karbondioksida
secara alami besaral dari pernapasan mahkluk hidup, yaitu hewan dan
manusia. Serta secara buatan gas karbondioksida berasal dari asap pembakaran
industri, asap kendaraan bermotor, kebakaran hutan, dan lain-lain.
Selain keempat gas tersebut di atas
ada beberapa gas lain yang terdapat di dalam atmosfer, yaitu di antaranya ozon.
Walaupun ozon ini jumlahnya sangat sedikit namun sangat berguna bagi kehidupan
di bumi, karena ozon yang dapat menyerap sinar ultra violet yang
dipancarkan sinar matahari sehingga
jumlahnya sudah sangat berkurang ketika sampai di permukaan bumi. Apabila
radiasi ultra violet ini tidak terserap oleh ozon, maka akan menimbulkan malapetaka bagi
kehidupan mahkluk hidup yang ada di bumi. Radiasi ini di antaranya dapat
membakar kulit mahkluk hidup, memecahkan kulit pembuluh darah, dan menimbulkan
penyakit kanker kulit.
Selain
unsur pembentuk yang berupa gas, udara juga mengandung partikel padat dan cair,
yang kebanyakan begitu kecilnya sehingga gerakan udara dapat mengimbangi
kecenderungan partikel tersebut jatuh ke tanah. Partikel itu dapat berasal dari
debu yang terangkat oleh angin, partikel garam laut, ataupun hasil pembakaran
dan pengolahan dalam industri.
Berdasarkan pengalaman sehari-hari kita mengetahui bahwa suhu udara berubah-ubah dari waktu ke
waktu; pagi yang sejuk diikuti oleh sore hari yang panas, dan musim dingin yang
dingin diikuti musim panas yang pana dalam suatu daur yang tetap. Suhu menjadi
beragam dari tempat ke tempat pada waktu yang sama. Pada wilayah yang lintang
rendah lebih panas daripada wilayah pada lintang yang lebih tinggi dan daerah
yang rendah lebih panas daripada pegunungan tinggi. Bumi secara keseluruhan
selama setahun penuh, suhu rata-rata di dekat tanah pada muka laut (suhu
permukaan) adalah 15°C (288°K, 59°F). Rata-rata keseluruhan sepanjang tahun
turun menurut ketinggian. Namun, kira-kira di atas 12 km (40.000 kaki) penurunan suhu berhenti.
2.
Lapisan-lapisan
Atmosfer
Lapisan-lapisan atmosfer
yang menyelimuti bumi ditinjau dari suhu, ketinggian dari permukaan bumi, dan
komposisi gas yang tekandung di dalamnya dapat dibagi menjadi lima bagian.
Kelima lapisan udara tersebut adalah lapisan troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer dan eksosfer.
a.
Lapisan
Trofosfer
Lapisan
udara ini mempunyai ketinggian antara 0-10 km. Hampir 80% dari seluruh gas di
atmosfer adalah lapisan troposfer. Pada lapisan troposfer terjadi percampuran
udara yang disebabkan oleh gerak arah vertical dari udara. Suhu udara rata-rata
pada permukaan bumi sekitar 200C, makin ke atas suhu udaranya
menurun, pada ketinggian 10 km, suhu
udara dapat mencapai -500C.
Rata-rata, penurunan
suhu ini adalah 6,40C/1000 m. pada ketinggian 14 km dari permukaan
bumi penurunan suhu udara sangat drastis, lapisan udara ini disebut lapisan tropopause. Lapisan tropopause merupakan
daerah perbatasan antara lapisan troposfer dengan lapisan stratosfer.
Troposfer merupakan lapisan terbawah
dari atmosfer, yaitu pada ketinggian 0 - 18 km di atas permukaan bumi. Tebal lapisan
troposfer rata-rata ± 10 km. Di daerah khatulistiwa, ketinggian lapisan
troposfer sekitar 16 km dengan temperatur rata-rata 80°C. Daerah sedang
ketinggian lapisan troposfer sekitar 11 km dengan temperatur rata-rata 54°C,
sedangkan di daerah kutub ketinggiannya sekitar 8 km dengan temperatur
rata-rata 46°C. Lapisan troposfer ini pengaruhnya sangat besar sekali terhadap
kehidupan mahkluk hidup di muka bumi. Lapisan ini selain terjadi
peristiwa-peristiwa seperti cuaca dan iklim, juga terdapat kira-kira 80% dari seluruh massa gas yang terkandung
dalam atmosfer terdapat pada lapisan ini. Ciri khas yang terjadi pada lapisan
troposfer adalah suhu (temperatur) udara menurun sesuai dengan perubahan ketinggian, yaitu setiap naik 100 meter dari
permukaan bumi, suhu (temperatur) udara menurun sebesar ± 0,5°C. Lapisan
troposfer paling atas, yaitu tropopause yang menjadi batas antara troposfer dan
stratosfer. Suhu (temperatur) udara di lapisan ini relatif konstan atau tetap,
walaupan ada pertambahan ketinggian, yaitu berkisar antara -55°C sampai -60°C.
Ketebalan lapisan tropopause ± 2 km. Pada lapisan ini, hampir semua jenis cuaca,
perubahan suhu yang mendadak, angin, tekanan dan kelembaban udara yang kita
rasakan sehari-hari terjadi. Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang
paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari
matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Pada troposfer ini terdapat gas-gas
rumah kaca yangmenyebabkan efek rumah kaca dan pemanasan global.
Troposfer
terdiri atas:
a. Lapisan planetair : 0-1 km
b. Lapisan konveksi : 1-8 km
c. Lapisan tropopause : 8-12 km.
Tropopause
merupakan lapisan pembatas antara lapisan troposfer dengan stratosfer yang
temperatunya relatif konstan. Pada
lapisan tropopause kegiatan udara secara vertikal terhenti.
b.
Lapisan
Stratosfer
Lapisan
ini berada di atas lapisan troposfer, dengan ketinggian antara 10-50 km. mulai
dari lapisan bagian bawah ke atasnya terjadi kenaikan suhu. Suhu lapisan
stratosfer paling atas dapat mencapai 00C, yaitu Pada ketinggian
sekitar 50 km dari permukaan bumi. Pada batas atas lapisan ini adalah lapisan
peralihan yang disebut lapisan stratopause. Pada lapisan ini terdapat gas ozon
yang dapat menahan lapisan ultraviolet
sinar matahari.
Lapisan
kedua dari atmosfer adalah stratosfer. Stratosfer terletak pada ketinggian
antara 18 - 49 km dari permukaan bumi. Lapisan ini ditandai dengan adanya
proses inversi suhu, artinya suhu udara bertambah tinggi seiring dengan
kenaikan ketinggian dari permukaan bumi. Kenaikan suhu udara berdasarkan
ketinggian mulai terhenti, yaitu pada
puncak lapisan stratosfer yang disebut stratopause dengan suhu udara sekitar
0°C.Stratopause adalah lapisan batas antara stratosfer dengan mesosfer. Lapisan ini terletak pada
ketinggian sekitar 50 - 60 km dari permukaan bumi. Stratosfer terdiri atas tiga
lapisan yaitu, lapisan isotermis, lapisan panas dan lapisan campuran
teratas.
Umumnya suhu (temperatur) udara pada
lapisan stratosfer sampai ketinggian 20 km tetap. Lapisan ini disebut
dengan lapisan isotermis. Lapisan
isotermis merupakan lapisan paling bawah dari stratosfer. Setelah lapisan
isotermis, berikutnya terjadi peningkatan suhu (temperatur) hingga ketinggian ±
45 km. Kenaikan temperatur pada lapisan ini disebabkan oleh adanya lapisan ozon
yang menyerap sinar ultra violet yang dipancarkan sinar matahari. lapisan
stratosfer ini tidak ada lagi uap air, awan ataupun debu atmosfer, dan biasanya
pesawat-pesawat yang menggunakan mesin jet terbang pada lapisan ini. Hal ini
dimaksudkan untuk menghindari gangguan cuaca.
Perubahan
secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11
km. Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat
dingin yaitu - 70°F atau sekitar - 57°C.
Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang
tertentu. Awan tinggi jenis cirrus kadang-kadang terjadi di lapisan paling
bawah, namun tidak ada pola cuaca yang cukup signifikan. Dari bagian tengah
stratosfer keatas, pola suhunya berubah
menjadi semakin bertambah semakin naik, karena bertambahnya lapisan dengan
konsentrasi ozon yang bertambah. Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra
ungu. Suhu pada lapisan ini bisa mencapai sekitar 18°C pada ketinggian sekitar
40 km. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya.
Ozon adalah hasil reaksi antara
oksigen dengan sinar ultraviolet dari matahari. Ozon di udara berfungsi menahan
radiasi sinar ultraviolet dari matahari pada tingkat yang aman untuk kesehatan.
Ozon berwarna biru pucat yang terbentuk
dari tiga atom oksigen (O3). Ozon adalah gas yang tidak berwarna dan dapat
ditemukan di lapisan stratosfer yaitu
lapisan awan yang terletak antara 15 hingga 35 km dari permukaan bumi. Lapisan
ozon sangat penting karena ozon menyerap radiasi ultra violet (UV) dari
matahari untuk melindungi radiasi yang tinggi sampai ke permukaan bumi. Radiasi
dalam bentuk UV spektrum mempunyai jarak gelombang yang lebih pendek daripada
cahaya. Radiasi UV dengan jarak gelombang adalah di antara 280 hingga 315
nanometer yang dikenali UV-B dan ia merusak hampir semua kehidupan. Adanya
penyerapan radiasi UV-B sebelum sinar UV sampai ke permukaan bumi, lapisan ozon
melindungi bumi dari efek radiasi yang merusak kehidupan.
c.
Mesosfer
Mesosfer adalah lapisan udara ketiga, di mana suhu atmosfer akan berkurang dengan pertambahan
ketinggian hingga ke lapisan keempat. Mesosfer terletak pada ketinggian antara
49 - 82 km dari permukaan bumi. Lapisan ini merupakan lapisan pelindung bumi
dari jatuhan meteor atau benda-benda angkasa luar lainnya. Udara yang terdapat
di sini akan mengakibatkan pergeseran berlaku dengan objek yang datang dari
angkasa dan menghasilkan suhu yang tinggi. Kebanyakan meteor yang sampai ke
bumi biasanya terbakar di lapisan ini.
Lapisan mesosfer ini ditandai dengan penurunan
suhu (temperatur) udara, rata-rata 0,4°C per seratus meter. Penurunan suhu
(temperatur) udara ini disebabkan karena mesosfer memiliki kesetimbangan
radioaktif yang negatif. Temperatur terendah di mesosfer kurang dari -81°C.
Bahkan di puncak mesosfer yang disebut mesopause, yaitu lapisan batas antara mesosfer
dengan lapisan termosfer temperaturnya diperkirakan mencapai sekitar -100°C.
d.
Termosfer
Termosfer
adalah lapisan udara keempat, peralihan dari mesosfer ke termosfer dimulai pada
ketinggian sekitar 82 km. Termosfer terletak pada ketinggian antara 82 - 800 km
dari permukaan bumi. Lapisan termosfer ini disebut juga lapisan ionosfer.
Lapisan ini merupakan tempat terjadinya ionisasi partikel-partikel yang dapat
memberikan efek pada perambatan/refleksi gelombang radio, baik gelombang
panjang maupun pendek.
Disebut
dengan termosfer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada
lapisan ini yaitu sekitar 19820°C. Perubahan ini terjadi karena serapan radiasi
sinar ultra ungu. Radiasi ini
menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang
dikenal dengan nama ionosfer,yang dapatmemantulkan gelombang radio. Sebelum
munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang
radio jarak jauh.
e.
Eksosfer
Eksosfer
adalah lapisan udara kelima, eksosfer terletak pada ketinggian antara 800 -
1000 km dari permukaan bumi. Pada lapisan ini merupakan tempat terjadinya
gerakan atom-atom secara tidak beraturan. Lapisan ini merupakan lapisan paling
panas dan molekul udara dapat meninggalkan atmosfer sampai ketinggian 3.150 km
dari permukaan bumi. Lapisan ini sering
disebut pula dengan ruang antar planet dan geostasioner. Lapisan ini sangat
berbahaya, karena merupakan tempat terjadi kehancuran meteor dari angkasa luar.
3.
Sifat
Atmosfer Bumi
Ada
beberapa sifat atmosfer bumi,yaitu:
a. Merupakan selimut gas tebal yang secara
menyeluruh menutupi bumi sampai
ketinggian 560 km dari permukaan bumi.
b. Atmosfer
bumi tidak mempunyai batas mendadak, tetapi menipis lambat laun dengan menambah
ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar.
c. Tidak
berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan, tidak dapat diraba (kecuali
bergerak sebagai angin).
d. Mudah
bergerak, dapat ditekan, dapat berkembang.
e. Mempunyai
berat (56 x 1014 ton) dan dapat memberikan tekanan. 99% dari beratnya berada
sampai ketinggian 30 km, dan separuhnya
berada di bawah 6000 m.
f. Memberikan
tahanan jika suatu benda melewatinya berupa panas akibat pergesekan (misalnya
meteor hancur sebelum mencapai permukaan bumi). Sangat penting untuk kehidupan
dan sebagai media untuk proses cuaca. Sebagai selimut yang melindungi bumi
terhadap tenaga penuh dari matahari pada waktu siang, menghalangi hilangnya
panas pada waktu malam. Tanpa atmosfer suhu bumi pada siang hari 93,3°C
dan pada malam hari -148,9°C.
4. Cuaca dan Iklim
Cuaca
dan iklim merupakan gejala alamiah yang sangat penting bagi kehidupan manusia, dengan mengetahui pola cuaca dan iklim seperti periode musim hujan
dan kemarau, maka para petani dapat menentukan musim tanam yang tepat agar
produksi pertaniannya baik. Selain itu,
kondisi cuaca daniklim seperti arah dan
kecepatan angin sangat diperlukan bagi para nelayan untuk menentukan saat-saat
yang tepat pergi ke laut mencari ikan serta masih banyak sektor-sektor
kehidupan yang berkaitan dengan kondisi cuaca
dan iklim. Cuaca dan iklim merupakan akibat dari proses-proses yang
terjadi di atmosfer yang menyelubungi bumi. Cuaca adalah keadaan udara pada
saat tertentu dan di wilayah tertentu yang relatif sempit dan pada jangka waktu
yang singkat. Cuaca terbentuk dari gabungan unsur cuaca dan jangka waktu cuaca bisa hanya beberapa jam saja. Misalnya:
pagi hari, siang hari atau sore hari, dan keadaannya bisa berbeda-beda untuk
setiap tempat serta setiap jam. Unsur utama yang menentukan keadaan cuaca
adalah:
1. Suhu
udara, permukaan bumi menerima panas dari pancaran radiasi sinar matahari.
Sebagian panas tersebut diserap oleh permukaan bumi dan sebagian lagi
dipantulkan ke atmosfer kembali.
2.
Tekanan udara, tekanan
udara dipermukaan bumi diakibatkan oleh permukaan udara yang berada pada
atmosfer bumi.
3.
Kelembapan udara, yaitu
besarnya kandungan uap air diudara.
4.
Curah hujan, curah
hujan pada setiap tempat berbeda-beda. Hujan dapat terjadi karena suhu udara
turun sampai pada titik kondensasi, sehingga uap air yang terkandung akan turun
menjadi titik-titik air.
5.
Awan, awan ini
merupakan salah satu dari salah satu penentuan cuaca.
6.
Angin, perbedaan
nintensitas cahaya yang diterima oleh permukaan bumi akan menimbulkan perbedaan
suhu, selanjutnya akan menimbulkan perbedaan kerapatan udara yang akan
menimbulkan gerakan udara yang dikenal dengan angin. Angin ini sendiri terbagi
atas:
a. Angin
lokal, diantaranya
1. Angin
darat dan angin laut
2. Angin
gunung dan angin lembah
3. Angin
turun
4. Angin
musim
5. Angin
siklon dan anti siklon
b. Angin
tetap atau angin global, terbagi atas angin pasat, angin barat dan angin timur.
Iklim adalah keadaan cuaca rata-rata dalam waktu satu tahun yang penyelidikannya dilakukan
dalam waktu yang lama dan meliputi
wilayah yang luas. Iklim dapat terbentuk karena adanya:
1. Rotasi dan revolusi bumi sehingga terjadi
pergeseran semu harian matahari dan tahunan.
2. Perbedaan lintang geografi dan lingkungan
fisis.
Ilmu yang mempelajari tentang iklim disebut
Klimatologi, sedangkan ilmu yang mempelajari tentang keadaan cuaca disebut
Meteorologi. Ada beberapa unsur yang mempengaruhi keadaan cuaca dan iklim suatu
daerah atau wilayah, yaitu: suhu atau temperatur udara, tekanan udara, angin,
kelembaban udara dan curah hujan
No comments:
Post a Comment