ATMOSFER BUMI
Assalamualaikum wr.wb
Ini postingan kedua admin, selamat membaca
Bumi merupakan satu-satunya planet yang dapat dihuni oleh mahluk hidup di
dalam sistem tata surya ini. Mahluk hidup dapat menghuni bumi dikarenakan bumi
yang memiliki banyak unsur yang mendukung kehidupan mahluk hidup itu sendiri,
seperti oksigen untuk bernapas, air dan berbagai unsur pendukung lainnya yang
sangat penting. Tidak hanya itu, bumi juga diselubungi lapisan yang melindungi
permukaannya dari berbagai macam benda luar angkasa dan sinar matahari, lapisan
tersebut biasanya dikenal sebagai atmosfer bumi atau atmosfer saja.
Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi,
dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di Bumi, atmosfer
terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar
560 km dari atas permukaan Bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang
dinamai menurut fenomena yang terjadi di lapisan tersebut. Transisi antara
lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap. Studi tentang atmosfer
mula-mula dilakukan untuk memecahkan masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar
matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang. Dengan
peralatan sensitif yang dipasang di wahana luar angkasa, kita dapat memperoleh
pemahaman yang lebih baik mengenai atmosfer termasuk fenomena-fenomena yang
terjadi di dalamnya (Wikipedia).
A.
Pengertian
Atmosfer
Istilah
atmosfer berasal dari dua suku kata, yaitu atmos yang artinya uap atau
gas dan sphaira yang artinya lapisan. Jadi secara harfiah, atmosfer
adalah berbagai macam gas yang menyelimuti bumi. Partikel-partikel gas yang
mengisi atmosfer terdiri atas tiga kelompok, yaitu udara kering, uap air, dan
aerosol (Mu’in, 2004). Bumi kita diselubungi oleh lapisan
udara yang terdiri dari berbagai unsur gas. Lapisan udara yang menyelubungi
bumi disebut atmosfer. Unsur-unsur gas yang menyusun atmosfer terutama unsur
nitrogen dan oksigen. Selain berupa gas, di atmosfer juga terdapat air (hidrometeor).
Jumlah berat seluruh atmosfer diperkirakan 5,6 x 1014 ton. Setengah
dari berat tersebut berada di bawah ketinggian 6.000 meter dari permukaan bumi.
Hal ini disebabkan oleh adanya gaya gravitasi bumi. Oleh karena itu, udara yang
ada dekat dengan permukaan bumi menjadi lebih mampat (Sugiharyanto, 2007).
B.
Komposisi
Atmosfer
1.
Gas
Gas-gas yang terdapat di atmosfer terutama tersusun atas
nitrogen (78,08%) dan oksigen (20,95%). Sebagian besar oksigen di atmosfer
dihasilkan oleh tumbuhan. Deforestrasi atau penebangan hutan akan menyebabkan
kadar oksigen di atmosfer berkurang. Gas lain terdapat di atmosfer dalam jumlah
sedikit, di antaranya adalah uap air (0,2-4%), karbon dioksida (0,035%), ozon
(0,000004%) dan argon (0,93%). Selain itu, di atmosfer terdapat pula partikel
debu yang terbawa oleh udara dan gas-gas polutan yang dihasilkan oleh asap
kendaraan bermotor dan industri seperti sulfur dioksida dan nitrogen oksida.
Komposisi gas penyusun atmosfer dapat dilihat pada tabel 1 (Mutiara, 2008).
Tabel 1 Komposisi Gas Penyusun
Atmosfer (Sugiharyanto, 2007).
Gas
|
Simbol
|
Volume (%)
|
Nitrogen
|
N2
|
78,08
|
Oksigen
|
O2
|
20,95
|
Argon
|
Ar
|
0,93
|
Karbon Dioksida
|
CO2
|
0,035
|
Neon
|
Ne
|
0,0018
|
Metana
|
CH4
|
0,00017
|
Helium
|
He
|
0,0005
|
Hidrogen
|
H2
|
0,00005
|
Xenon
|
Xe
|
0,000009
|
Ozon
|
O3
|
0,000004
|
Tabel 1 diatas menunjukkan bahwa unsur nitrogen dan oksigen
mencapai lebih dari 99%. Kedua unsur ini mempunyai peranan yang penting bagi
kehidupan. Unsur gas yang paling kecil adalah ozon. Meskipun jumlah ozon sangat
sedikit (0,000004%), namun unsur ini mempunyai peranan yang sangat penting,
yaitu menyerap radiasi sinar ultraviolet dari matahari sehingga radiasi yang
sampai ke permukaan bumi menjadi kecil (Sugiharyanto, 2007).
2. Uap Air
Uap air berasal dari kandungan air
pada hidrosfer yang menguap. Kadar uap air di atmosfer dipengaruhi oleh dua
faktor, yaitu suhu dan lokasi. Semakin tinggi suhu udara, maka kandungan
air dalam udara semakin besar. Hal itu dikarenakan semakin banyak air yang
menguap. Di daerah khatulistiwa (daerah panas), kadar uap air rata-rata adalah
3%, artinya dari 1 liter udara terdapat 3% x 1 liter = 0,03 liter uap air.
Sebaliknya, di daerah kutub (daerah dingin), kadar uap air di udara dapat
mencapai 0%. Suhu yang dingin menyebabkan air hampir tidak menguap (hampir
semua air membeku) (Mikrajuddin, 2007). Kadar uap air di atas permukaan laut, sungai, atau danau
lebih tinggi daripada di atas daratan karena di daerah tersebut lebih banyak
terjadi penguapan. Kadar uap air di daerah yang memiliki banyak laut, sungai,
atau danau lebih tinggi daripada daerah gurun pasir. Gambar perubahan wujud zat
dapat dilihat pada gambar 1 (Mikrajuddin, 2007).
3. Aerosol
Aerosol berupa partikel cair atau
padat yang tersuspensi di dalam gas. Ukuran partikel aerosol antara 0,001-100
µm. Partikel-partikel yang berdiameter kurang dari 2,5 µm pada umumnya dianggap
halus dan partikel yang berdiameter lebih besar dari 2,5 µm dianggap kasar.
Aerosol yang terdiri dari partikel debu, abu, garam, dan asap juga terdapat di
udara. Jenis aerosol yang dominan di udara yang mengakibatkan pencemaran tercantum
pada Tabel 2 (Mu’in, 2004).
Pada umumnya, kota-kota besar
mempunyai konsentrasi aerosol yang relatif lebih tinggi jika dibandingkan
dengan di lautan. Sumber aerosol ada dua macam, yaitu primer dan sekunder.
Aerosol primer, yaitu aerosol yang dikeluarkan langsung dari berbagai sumber
(contoh : debu yang terbawa oleh udara sebagai akibat adanya angin atau
partikel-partikel asap yang dikeluarkan dari cerobong asap). Aerosol sekunder
mengikuti pada partikel-partikel yang dihasilkan di dalam atmosfer yang
mengalami reaksi-reaksi kimia dari komponen-komponen gas (Mu’in, 2004). Aerosol dengan ukuran jari-jari 0,2
µm sampai dengan 10 µm dalam proses iklim berperan sebagai inti kondensasi
(inti pengembunan) dalam pembentukan butir air di dalam awan. Tanpa adanya inti
kondensasi di atmosfer, butir air hujan akan sulit terbentuk didalam awan.
Tabel 2 Jenis Aerosol yang Dominan
di Udara (Mu’in, 2004).
Jenis Aerosol
|
Presentase (%)
|
Debu
|
20
|
Abu
|
10
|
Garam
|
40
|
Asap
|
5
|
Spora, Virus
|
25
|
Total
|
100
|
C.
Struktur
Penyusun Atmosfer
Secara umum atmosfer, dipelajari
dengan membaginya menjadi dua yaitu regional rendah (lower) dan regional
atas (upper). Regional bawah adalah atmosfer dari permukaan bumi sampai
ketinggian kira-kira 50 km. Studi untuk regional ini merupakan studi meteorologi.
Sedangkan studi regional atmosfer atas (> 50 km), dikenal dengan studi
aeronomi.
Dari
total ketebalan atmosfer, kira-kira 500 km lebih dari permukaan bumi, terdapat
zona (sampai sekitar 90 km) dengan komposisi gas yang relatif tetap dalam
perbandingannya. Zona ini berisi gas-gas inert (N2, O2,
He, Ar) yang berinteraksi dengan energi radiasi yang cukup lemah. Sedangkan
bagian zona atas (>100 km), merupakan zona yang menerima radiasi dengan
intensitas dan energi yang sangat tinggi. Energi spektrum ini memungkinkan
terjadinya reaksi molekuler untuk ionisasi, fotolisis, radikalisasi, dan sebagainya.
Pada zona ini komposisi menjadi tidak seragam baik karena perubahan altitude
maupun latitudnya. Berdasarkan kehomogenan komposisi dan kerapatan pada setiap
ketinggian (altitude) dibagi dalam dua lapisan, yaitu:
1. Lapisan
homosfer, merupakan lapisan bawah atmosfer (kurang dari 80 km) yang terdiri
atas campuran gas permanen 99,9 % massa atmosfer total dengan perbandingan
komposisi tertentu yang tetap untuk setiap segmen altitud. Secara kimia
homogen/larutan homogen, pada ketinggian yang sama komposisi kimia dan sifat
fisika gas-gas penyusunnya relatif homogen. Jadi lapisan homosfer ini tersusun
atas lapisan-lapisan homogen yang tersusun sampai ketinggian 80 km. Terdiri
atas troposfer, stratosfer, dan mesosfer.
2. Lapisan
heterosfer, lapisan di atas homosfer yang terdiri atas gas-gas lebih ringan
(seperti hidrogen dan helium). Dominasi gas-gas ini berubah karena perbedaan
altitude, sehingga perbandingan komposisi berubah-ubah, karena diisi dengan
gas-gas yang relatif lebih ringan, mono atau diatomic (seperti hidrogen dan
helium). Komposisi yang kurang dari 0,1 % dari massa atmosfer, volume ruang
yang sangat besar, dan tekanan yang sangat rendah, menyebabkan distribusi
gas-gas di lapisan ini sangat besar. Jarak antar gas relatif jauh, tidak banyak
interaksi. Partikel gas-gas di lapisan ini sangat besar dipengaruhi radiasi dan
keadaan luar atmosfer. Pada lapisan heterosfer ini, komposisi berubah/heterogen
walaupun di altitude yang sama, salah satunya karena intensitas radiasi yang
berfluktuasi sangat besar di siang dan malam, serta kapasitas panas yang rendah
dari gas-gas yang mayoritas monoatomik, radikal, atau dalam keadaan
tereksitasi.
Pembagian lapisan atmosfer juga dapat dilakukan dengan
mempelajari sifat keteraturan perubahan sifat fisik (tekanan dan temperatur).
Dalam hal ini, atmosfer bumi dibagi menjadi 4 lapisan utama. Keempat lapisan
utama tersebut adalah:
1. Troposfer,
berada dalam ketinggian dari permukaan bumi sampai ketinggian rata-rata 11 km,
temperature rata-rata 15 oC dipermukaan laut menurun dengan
bertambahnya ketinggian sampai kira-kira -56 oC di bagian atas (tropopause),
2. Stratosfer,
dari ketinggian rata-rata 11 km sampai kira-kira 50 km, temperature rata-rata
naik dari -56 oC sampai -2 oC di bagian atas (stratopause),
kenaikan temperature ini utamanya karena penyerapan radiasi ultraviolet oleh
ozon di atmosfer,
3. Mesosfer,
lapisan diatas stratosfer (50 km) sampai dalam ketinggian rata-rata 85 km ,
profil temperatur sama dengan troposfer, menurun dengan bertambahnya
ketinggian, dari -2 oC sampai sekitar -92 oC di bagian
lapisan paling atas (mesopause).
4. Termosfer,
merupakan lapisan yang paling tinggi dari atmosfer mulai 85 km sampai dengan
rata-rata 500 km, berisi lapisan gas dengan kerapatan rendah, profil temperatur
naik sampai 1200 oC, kenaikan ini utamanya karena penyerapan radiasi
dengan panjang gelombang < 200 nm oleh spesies gas-gas penyusun termosfer.
Diantara tiap-tiap dua lapisan
atmosfer, terdapat lapisan antara (transisi) yang merupakan batas antar muka
kedua lapisan. Lapisan batas (antara) berfungsi utama adalah menjaga eksistensi
masing-masing lapisan tidak bercampur. Ada 3 lapisan transisi di atmosfer,
yaitu:
1. Tropopause,
lapisan transisi antara troposfer dan stratosfer
2. Stratopause,
lapisan transisi antara stratosfer dan mesosofer, dan
3. Mesopause,
lapisan transisi antara mesosfer dan termosfer
Setiap lapisan utama dan lapisan transisi atmosfer, mempunyai
karakteristik dan peran spesifik, merupakan bagian sistem atmosfer. Sistem
atmosfer ini didesain dalam rangka menopang kehidupan manusia dan kelangsungan
sistem lingkungan di bumi. Sinergi setiap lapisan ini diciptakan dengan tugas
masing-masing, untuk bersama-sama membuat kondisi bumi sangat layak untuk
berlangsungnya kehidupan.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar