ATMOSFER BUMI

ATMOSFER BUMI

A.  Pengertian 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.  Atmosfer  bumi  merupakan  selubung  gas  yang  menyelimuti  permukaan padat  dan  cair  pada  bumi.  Selubung  ini  membentang  ke  atas  sejauh  beratus-ratus  kilometer,  dan  akhirnya  bertemu  dengan  medium  antar  planet  yang berkerapatan  rendah  dalam  sistem  tata  surya. Atmosfer  terdapat  dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi.

B.  Lapisan Atmosfer Bumi

1.   Troposfer

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  yang  menyebabkan  efek  rumah  kaca  dan  pemanasan  global.

Troposfer terdiri atas:

a.   Lapisan planetair : 0-1 km  

b.   Lapisan konveksi: 1-8 km  

c.   Lapisan tropopau : 8-12 km. 

Tropopause  merupakan  lapisan  pembatas  antara  lapisan  troposfer  dengan stratosfer  yang temperatunya  relatif  konstan.  Pada  lapisan  tropopause kegiatan udara secara vertikal terhenti.

2.   Stratosfer

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  (O        ). 

·   Ozon  adalah  gas  yangtidak  berwarna  dan  dapat  ditemukan    di  lapisan  stratosfer  yaitu lapisanawan 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.

3.   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.

4.   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 in 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  dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh. 

5.   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.

 

Gambar. Lapisan atmosfer bumi  

Gambar. Lapisan atmosfer bumi dengan ketinggian masing-masing

C.  Komposisi  Udara pada Atmosfer Bumi

Atmosfer  mengandung  campuran  gas-gas  yang  lebih  terkenal  dengan nama  udara  dan  menutupi  seluruh  permukaan  bumi.  Campuran  gas-gas  ini menyatakan komposisi dari atmosfer bumi. Bagian bawah dari atmosfer bumi dibatasi oleh daratan, samudera, sungai, danau, es, dan permukaan salju. Gas pembentuk  atmosfer  disebut  udara.  Udara  adalah  campuran  berbagai  unsur dan  senyawa  kimia  sehingga  udara  menjadi  beragam.  Keberagaman  terjadi

biasanya  karena  kandungan  uap  air  dan  susunan  masing-masing  bagian  dari sisa  udara  (disebut  udara  kering).  Atmosfer  Bumi  terdiri  atas  nitrogen (78.17%) dan oksigen (20.97%), dengan sedikit argon (0.9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uap air, dan gas lainnya.

Tabel. Gas-gas penyusun atmosfer bumi  

 

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  menimbulkanmalapetaka  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. 

Lapisan  atmosfer  dengan  suhu  yang  rata-rata  berkurang  menurut kentinggian,  disebut  troposfer,  lapisan  diatasnya  denagn  suhu  tetap  atau meningkat disebut stratosfer. Pada permukaan diantara troposfer dan stratosfer (kadang-kadang berupa lapisan peralihan) disebut tropopause. Daerah dimana cuaca terjadi adalah bagian terbawah atmosfer, yang disebut troposfer (daerah inilah yang menjadi perhatian bagi para ahli meteorologi). Troposfer  memiliki

sifat  penting,  yaitu  bahwa  secara  umum  temperatur  berkurang  terhadap ketinggian.  Diatas  troposfer  adalah  stratosfer  yang  dicirikan  oleh bertambahnya   temperatur   terhadap    ketinggian.   

Diskontinuitas   yang membedakan troposfer dengan stratosfer adalah lapisan tropopause.  Pada  troposfer  campuran  gas-gas  terdiri  dari  78%  nitrogen  dan  21% oksigen  (prosen  dalam  volume).  Sisanya  sebesar  1%  adalah  campuran  gas yang  terdiri  dari  argon,  karbondioksida,  dan  gas-gas  lainnya.  Campuran  gas-gas  tanpa  uap-air  disebut  sebagai  udara  kering,  dan  campuran  gas-gas  tanpa terkecuali disebut sebagai udara lembab. 

D.  Fungsi Atmosfer Bumi

Setiap kali menghirup udara, manusia diingatkan bahwa tidak dapat hidup tanpa  udara.  Udara  bersih  adalah  kebutuhan  fisik  manusia  yang  merupakan  hubungan  timbal  balik  antara  manusia  dan  lingkungan.  Atmosfer  membuat suhu  bumi  sesuai  untuk  kehidupan  manusia.  Adanya  efek  rumah  kaca  di atmosfer,  sinar  matahari  yang  masuk  ke  bumi  dapat  diserap  dan menghangatkan  udara.  Suhu  rata-rata  di  permukaan  bumi  naik  33°C  lebih

tinggi menjadi 15°C dari seandainya tidak ada efek rumah kaca (-18°C), suhu yang terlalu dingin bagi kehidupan mnusia. Efek rumah kaca disebabkan oleh gas-gas rumah kaca.

Atmosfer  berguna  untuk  melindungi  makhluk  hidup  yang  yang  ada  di muka bumi karena membantu menjaga stabilitas suhu udara siang dan malam, menyerap  radiasi  dan  sinar  ultraviolet  yang  sangat  berbahaya  bagi  manusia dan  makhluk  bumi  lainnya.  Atmosfir juga  melindungi bumi  dari  suhu  dingin membeku  ruang  angkasa,  yang  mencapai  sekitar  270°C  di  bawah  nol.  Selain atmosfer,  sabuk  Van  Allen,  suatu  lapisan  yang  tercipta  akibat  keberadaan medan magnet bumi, juga berperan sebagai perisai melawan radiasi berbahaya yang  mengancam  planet  ini.  Radiasi  yang  terus-menerus  dipancarkan  oleh matahari dan bintang-bintang lainnya, sangat mematikan bagi makhuk hidup. Apabila  sabuk  Van  Allen  tidak  ada,  semburan  energi  raksasa  yang  disebut jilatan  api  matahari  yang  terjadi  berkali-berkali  pada  matahari  akan menghancurkan seluruh kehidupan di muka bumi. Bumi  memiliki kerapatan terbesar di antara planet-planet lain di tata surya kita. Inti bumi yang terdiri atas unsur nikel dan besi inilah yang menyebabkan keberadaan  medan  magnetnya  yang  besar.  Medan  magnet  ini  membentuk lapisan  pelindung  berupa  radiasi  Van-Allen,  yang  melindungi  Bumi  dari pancaran radiasi dari luar angkasa. Jika lapisan pelindung ini tidak ada, makakehidupan  takkan  mungkin  dapat  berlangsung  di  Bumi.  Satu-satunya  planet berbatu lain yang berkemungkinan memiliki medan magnet adalah Merkurius tetapi  kekuatan  medan  magnet  planet  ini  100  kali  lebih  kecil  dari  Bumi. Bahkan  Venus,  planet  kembar  Bumi,  tidak  memiliki  medan  magnet.  Lapisan pelindung  Van-Allen  ini  merupakan  sebuah  rancangan  istimewa  yang  hanya ada pada Bumi.

E.  Sifat Atmosfer Bumi

1.         Merupakan  selimut  gas  tebal  yang  secara  menyeluruh  menutupi  bumi sampai ketinggian  560 km dari permukaan bumi.

2.         Atmosfer  bumi  tidak  mempunyai  batas  mendadak,  tetapi  menipis  lambat laun  dengan  menambah  ketinggian,  tidak  ada  batas  pasti  antara  atmosfer dan angkasa luar.

3.         Tidak  berwarna,  tidak  berbau,  tidak  dapat  dirasakan,  tidak  dapat  diraba (kecuali bergerak sebagai angin).

4.         Mudah bergerak, dapat ditekan, dapat berkembang. 

5.         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. 

6.      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.

F.  Cuaca dan Iklim

Cuaca  dan  iklim  merupakan  gejala  alamiah  yang  sangattpenting  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  dan iklim  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.

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.

a.       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. 

 Link : download materi di atas lebih lengkap disertai gambar