Susunan dan Lapisan Atmosfer

Istilah atmosfer berasal dari bahasa Yunani atmos yangberarti uap dari sphaira berarti lapisan. Secara umum,pengertian atmosfer adalah lapisan gas yang menyelimuti bumi.Lapisan gas ini tetap berada di tempatnya karena pengaruh gayagravitasi bumi.Secara fisik atmosfer dapat dirasakan dan dapat diperkirakan keberadaannya. Ketika kamu berdiri di pantai atau dilapangan terbuka, akan terasa sekali terpaan angin yangmerupakan bagian dari atmosfer. Atmosfer mempunyaibeberapa sifat, antara lain sebagai berikut.
  • Tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan kecualidalam bentuk angin.
  • Dinamis dan elastis sehingga dapat mengembang danmengerut.
  • Transparan terhadap beberapa bentuk radiasi.
  • Mempunyai berat sehingga dapat menimbulkan tekanan.

Susunan Atmosfer
Gas-gas yang membentuk atmosfer sering kita sebut udara,terdiri atas unsur-unsur gas dan senyawa kimia. Gas yangmembentuk udara di atmosfer dapat dibagi menjadi duakelompok, yaitu gas yang jumlahnya permanen (gas konstan)dan gas yang jumlahnya berubah (gas variabel).

a. Gas di atmosfer yang jumlahnya tetap atau permanen yaitunitrogen, oksigen, hidrogen, helium, dan beberapa jenis gasyang keberadaannya di atmosfer sedikit seperti argon, neon,krypton, dan xenon. Gas-gas ini mempunyai proporsi relatifkonstan permukaan bumi sampai ketinggian kira-kira25 km.

Di antara gas-gas tersebut, oksigen memegang perananpenting bagi kehidupan. Salah satunya mengubah makananmenjadi energi hidup. Oksigen dapat bersenyawa denganunsur-unsur kimia lain, juga diperlukan untuk pembakaran.Nitrogen terdapat di udara dalam jumlah paling banyak yaitumeliputi 78 bagian. Nitrogen tidak langsung bersenyawadengan elemen-elemen lain, tetapi pada hakikatnya nitrogenpenting bagi kehidupan karena merupakan bagian darisenyawa organis.

Helium dan hidrogen sangat jarang di udara kecuali padaelevasi (ketinggian) yang tinggi. Gas-gas ini merupakan gasyang paling ringan dan sering dipakai untuk mengisi balonmeteorologi.
Neon, argon, xenon, dan krypton disebut gas mulia (inertgases), karena tidak mudah bersenyawa dengan elemen lain.Manfaat gas antara lain neon digunakan untuk reklame ataulampu penerang dan argon dipakai dalam bola lampu listrik.

b. Gas yang jumlahnya berubah terdiri atas uap air, karbondioksida, dan ozon. Ketiga gas ini penting dalam prosespertukaran panas oleh penyinaran antara atmosfer, matahari,bumi dan antara bagian-bagian di atmosfer sendiri.Meskipun nitrogen dan oksigen keduanya meliputi jumlah99% volume udara, tetapi kedua gas ini sangat pasif terhadapproses-proses meteorologi. Gas-gas yang penting di dalamproses meteorologi antara lain sebagai berikut.
  • Uap air (H2O), gas ini dapat berubah wujud dari fase gasmenjadi fase cair dan padat.
  • Karbon dioksida (CO2), gas ini dapat menjadi inti-intikondensasi yang mempercepat proses pembentukannya.
  • Ozon (O3), gas ini terdapat terutama pada ketinggian20–30 km. Ozon penting karena menyerap sinar ultraviolet yang mempunyai energi besar dan berbahaya bagimanusia.

Lapisan Atmosfer
Menurut perubahan suhu dan ketinggiannya, atmosfer dapat dikelompokkan menjadi empat lapisan, yakni troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer (ionosfer).

a. Troposfer
Beberapa ciri lapisan ini adalah sebagai berikut.
  • Lapisan ini mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap kehidupan di bumi. Pada lapisan ini terjadi peristiwa-peristiwa cuaca seperti angin, hujan, awan, dan halilintar. Lapisan troposfer merupakan satu-satunya lapisan atmosfer yang mengandung uap air.
  • Temperatur troposfer relatif tidak konstan, makin tinggi dari permukaan bumi, suhunya makin rendah.
  • Ketebalan dan ketinggian lapisan ini berbeda-beda di setiap bagian bumi. Di daerah kutub ketinggiannya ±8 km dengan suhu ±-46° C, di daerah sedang ketebalannya ±11 km dengan suhu ± -50° C, dan di daerah khatulistiwa ketinggiannya ±16 km dengan suhu ± -30° C. Terjadinya perbedaan ketebalan atmosfer antara di bagian kutub dan khatulistiwa diakibatkan karena adanya pengaruh rotasi bumi. Efek yang ditimbulkan gerakan rotasi di bagian khatulistiwa lebih besar bila dibandingkan di bagian kutub. Hal itulah yang mengakibatkan ketebalan atmosfer di bagian khatulistiwa lebih besar.
  • Troposfer terdiri atas beberapa lapisan, yaitu lapisan planetair dengan ketinggian 0 – 1 km, lapisan konveksi dengan ketinggian 1 – 8 km, dan lapisan tropopause dengan ketinggian 8 – 12 km.
  • Tropopaus merupakan lapisan antara yang membatasi lapisan troposfer dengan lapisan di atasnya (stratosfer). Temperaturnya relatif konstan.
  • Gerakan udara secara vertikal (konveksi) terhenti pada lapisan tropopause ini.

b. Stratosfer
Ciri-ciri lapisan ini adalah sebagai berikut.
  • Lapisan stratosfer terbagi atas tiga lapisan sebagai berikut.a) Lapisan isotherm, terletak antara 16 – 20 km dengantemperatur yang tetap, yaitu -50° C.b) Lapisan panas, terletak antara 21 – 35 km dengantemperatur antara -50° C sampai + 50° C.c) Lapisan campuran teratas, terletak antara 36 – 50 kmdengan temperatur antara -70° C sampai +80° C.
  • Pada stratosfer terdapat lapisan ozon (O3) pada ketinggian35 km sehingga disebut juga ozonosfer. Pada stratosfer,perbedaan ketinggian menyebabkan perbedaan suhu.
  • Ozon merupakan lapisan yang memegang perananpenting bagi kehidupan karena menjadi pelindung padapermukaan bumi dari pancaran sinar ultraviolet matahariyang berlebihan sehingga tidak merusak kehidupan dibumi.
  • Pada lapisan ini terdapat lapisan stratopause yangmerupakan lapisan peralihan antara stratosfer danmesosfer. Suhu di stratopause umumnya konstan.

c. Mesosfer
Terdapat lapisan mesosfer yang berada pada ketinggianantara 50–80 km. Lapisan ini mempunyai peranan pentingkarena dapat melindungi bumi dari kejatuhan meteor. Padalapisan ini meteor hancur dan terbakar karena gesekandengan udara sehingga hanya kepingan-kepingan kecil yangsampai di permukaan bumi. Diperkirakan kecepatan meteor sewaktu memasuki atmosfer bumi mencapai 25.000 kmper jam. Karena kecepatan itulah meteor terbakar dan hancursehingga menimbulkan cahaya terang yang bergerak cepatpada malam hari.

d. Termosfer atau Ionosfer
Ciri-ciri lapisan ini adalah sebagai berikut.
  • Pada lapisan ini sebagian molekul dan atom-atomatmosfer mengalami proses ionisasi, maka sering disebutlapisan ionosfer.
  • Pada lapisan ini terdapat lapisan inversi, yaitu lapisanatmosfer yang menunjukkan makin naik, suhunya makintinggi. Karena itulah lapisan ini memiliki temperatur yangcukup tinggi hingga mencapai ratusan derajat Celcius,sehingga disebut lapisan termosfer.
  • Pada lapisan terdapat partikel-partikel ion yang berfungsisebagai pemantul gelombang radio. Lapisan ionosferterbagi menjadi tiga lapisan sebagai berikut.a) Lapisan E atau lapisan Kennely Heavyside (100 –200 km).b) Lapisan F atau lapisan Appleton (200 – 400 km).c) Lapisan atom (400 – 800 km).Pada lapisan E dan F, gelombang radio mengalamipemantulan, yakni gelombang panjang dan pendek.

Manfaat Atmosfer
Berikut beberapa manfaat atmosfer bagi kehidupandi muka bumi.
  • Memantulkan kembali sinar ultraviolet yang dipancarkanmatahari. Radiasi ultraviolet sangat berbahaya bagi makhlukhidup di bumi.
  • Melindungi bumi dari benturan benda-benda langit ataumeteor yang hancur lebih dahulu di lapisan mesosfer.
  • Sebagai pemantul gelombang radio yang digunakan dalamproses telekomunikasi.
  • Menjaga kestabilan suhu udara, sehingga tidak terlalu panasdi siang hari dan terlalu dingin di malam hari.
  • Membantu makhluk hidup dalam pemenuhan kebutuhanoksigen untuk bernapas.
  • Menjaga temperatur bumi. Tanpa atmosfer, temperatur bumipada siang dan malam dapat berbeda drastis. Temperatursiang akan tinggi sekali dan temperatur malam akan rendahsekali. Atmosfer menjaga agar temperatur antara siang danmalam hari tidak terlalu jauh berbeda.
  • Sebagai sumber gas dan uap pembuat hujan.

Cuaca dan Iklim
Cuaca adalah keadaan udara pada suatu saat di daerah yangrelatif sempit. Iklim adalah keadaan rata-rata cuaca padasuatu wilayah yang relatif luas dan waktu yang relatif lama(puluhan tahun). Ilmu yang mempelajari cuaca disebutmeteorologi dan ilmu yang mempelajari iklim adalah klimatologi. Cuaca dan iklim dapat terbentukkarena unsur-unsur sinar matahari, suhu/temperatur, kelembapa nudara, tekanan udara, curah hujan, angin, dan awan.

a. Sinar Matahari
Bumi beredar mengelilingi matahari pada lintasan elips yangdisebut garis edar (orbit).
Matahari yang berpijar memancarkansinarnya ke segala arah, dan bumi yangmengelilinginya pun menerima sinar matahari tersebut.Karena bumi berbentuk bulat dan selalu berputar padaporosnya, tidak mungkin semua permukaan bumi menerimapenyinaran matahari pada saat yang bersamaan. Waktupenerimaan sinar matahari di suatu kawasan tertentu sangatdipengaruhi oleh letak lintang kawasan tersebut.

b. Suhu (Temperatur)
Adanya perbedaan tingkat pemanasan matahari di permukaanbumi menyebabkan suatu kawasan akan memilikiperbedaan suhu dengan kawasan lainnya. Sebagian panasyang sampai ke permukaan bumi diserap dan sebagian lagidipantulkan. Pantulan sinar matahari tersebut akan sangatmemengaruhi suhu di kawasan tersebut.
  • Kawasan permukaan bumi yang berada pada posisi garislintang 0 – 23° (sekitar garis khatulistiwa) akan mengalamipemanasan yang lebih banyak dibanding kawasan yangdekat kutub.
  • Daerah atau dataran yang tinggi akan memiliki suhu yanglebih sejuk dibanding daerah atau dataran yang rendah. Halini terjadi karena pemanasan berlangsung melalui gelombangpantulan pemanasan dari permukaan. Dataran tinggisemacam pegunungan biasanya tidak membentang sepertidataran rendah, sehingga pemantulan pun tidak dapatberlangsung maksimal. Selain itu, kerapatan udara di datarantinggi lebih renggang daripada di dataran rendah, sehinggaudara di dataran tinggi kurang mampu menyerap panas.
  • Pemanasan di darat akan lebih cepat dibandingkan perairankarena keadaan daratan yang padat dan sulit ditembus sinarmatahari. Pemanasan pada kawasan perairan berlangsunglambat karena air selalu bergerak dan dapat tertembus sinarmatahari.

c. Kelembaban Udara
Pemanasan yang terjadi pada permukaan bumi menyebabkanair-air yang ada pada permukaan bumi, baik di daratanmaupun lautan, menguap dan termuat dalam udara.Kandungan uap yang ada dalam udara ini dinamakankelembaban udara. Kelembaban udara dapat beruba-hubah,tergantung pada pemanasan yang terjadi. Kandungan uap air yang termuat dalam jumlah udaratertentu pada temperatur tertentu dibandingkan dengankandungan uap yang dapat termuat dalam udara tersebutdisebut kelembaban relatif atau kelembaban nisbi.Besarnya kelembaban relatif dinyatakan dalam persen.Untuk menentukan kelembaban relatif, digunakanpersamaan sebagai berikut.
Kelembapan Relatif = ex 100%
E

Keterangan:
e = jumlah uap air yang dikandung udara (lembab absolut)
E = jumlah uap air maksimum yang dapat dikandung dalamudara tersebut

Contoh:
Suhu di suatu kawasan adalah 25° C, sedangkan setiap 1 m3udara memuat kandungan uap sebesar 45 gr. Apabila udarapada temperatur tersebut mampu memuat 67,5 gr uap air,tentukan kelembaban relatifnya!
Jawab:
Kelembapan Relatif = ex 100%
E
Kelembapan Relatif = 45x 100% =66%
67,5
Jadi, kelembaban relatif di kawasan tersebut adalah 66,6%.

d. Tekanan Udara
Tekanan udara adalah suatu gaya yang timbul oleh adanyaberat dari lapisan udara. Udara merupakan kumpulan gasyang masing-masing memiliki massa dan menempati ruang.Karena massa yang dimilikinya, udara pun memilikitekanan. Suhu di suatu kawasan sangat berpengaruhterhadap tekanan udara di kawasan tersebut. Bila suhu makintinggi, maka tekanan udara akan makin rendah. Inidisebabkan udara yang hangat bersifat renggang. Sebaliknya,bila suhu makin rendah, maka tekanan udara akan makintinggi karena udara yang dingin lebih padat daripada udarayang panas. Berdasarkan hal tersebut, suhu sangatmenentukan perbedaan tekanan udara di setiap kawasan dimuka bumi ini.

e. Angin
Tekanan udara di setiap kawasandi bumi ini tidak sama. Karena adanya perbedaan tekanan udara di dua kawasan yang berbeda, maka udara yangberada di salah satu kawasan tersebut akan bergerak dikawasan lain. Udara akan bergerak dari daerah dengantekanan udara tinggi ke daerah dengan tekanan yang lebihrendah untuk mengisi ruang. Maka udara bergerak daridaerah yang dingin ke daerah yang lebih panas. Udara yangbergerak ini disebut angin.

f. Curah Hujan
Hujan ialah suatu proses jatuhnya air (H2O) dari udara kepermukaan bumi. Air yang jatuh dapat berbentuk cairmaupun padat (es dan salju). Hujan terjadi karenamenguapnya air sebagai akibat dari pemanasan sinarmatahari. Uap-uap air tersebut kemudian naik ke atmosferdan mengalami kondensasi sehingga membentuk awan.Lama-kelamaan awan akan makin berat, karena kandunganairnya makin banyak. Bila uap air di awan telah mencapaijumlah tertentu, maka titik-titik air pada awan tersebut akanjatuh sebagai hujan.

Awan
Awan adalah kumpulan besar dari titik-titik air atau kristalkristales yang halus di atmosfer. Pada waktu musimkemarau sedikit sekali kita jumpai awan di udara karenapenguapan yang terjadi sedikit, tetapi di musim hujan kita dapat menjumpai banyak sekali awan dengan berbaga ibentuk dan variasinya, hal ini karena kandungan uap air diudara cukup banyak.Berdasarkan bentuknya, awan dibedakan sebagai berikut.
  • Awan cumulus, yaitu awan putih yang bergerombol yangsering kita lihat di siang dan sore hari.
  • Awan stratus, yaitu awan yang berbentuk seperti selimutyang berlapis-lapis dan relatif luas.
  • Awan cirrus, yaitu awan yang letaknya tinggi sekali dantipis seperti tabir.
  • Awan nimbus, yaitu awan gelap dengan bentuk yangtidak menentu, awan ini menandakan akan terjadinyahujan.

Kadang-kadang dijumpai bentuk-bentuk awan yangbervariasi atau gabungan. Contohnya awan cumulonimbus, yaitu awan yang bergumpal-gumpal gelap yang biasanya disertai dengan petir dan hujan yang lebat. Jenis awan ini sangat berbahaya bagi penerbangan.

4 komentar:

  1. candra nola.20 Mei 2014 18.52

    dan terimakasih soal-soalnya.

    BalasHapus
  2. artikelnya bagus dan sangat membantu menambah wawasan, terima kasih

    BalasHapus
  3. artikelnya bagus dan sangat membantu menambah wawasan, terima kasih

    BalasHapus