Atmosfer Bumi

ATMOSFER

A.      Pengertian Atmosfer

Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi secara menyeluruh dengan ketebalan lebih dari 650 km. Gerakan udara dalam atmosfer terjadi terutama karena adanya pengaruh pemanasan sinar matahari serta perputaran bumi. Perputaran bumi ini akan mengakibatkan bergeraknya masa udara, sehingga terjadilah perbedaan tekanan udara di berbagai tempat di dalam atmosfer yang dapat menimbulkan arus angin.

B.       Jenis-jenis udara berdasarkan sifatnya

C.      Udara Kering

Udara kering (gas tanpa air dan aerosol) mencakup 96% dari volume atmosfer, yang terdiri dari dua kelompok yaitu kelompok gas utama yang meliputi 99,99 % volume udara kering dan sisanya 0,01 % berupa kelompok gas penyerta. Sebagian dari gas penyerta bersifat permanen karena tidak mudah mengurai. 

Tabel 1.  Komponen normal udara kering

Kelompok	Nama Gas	Lambang Kimia	Konsentrasi	Berat molekul
A.      Gas Utama	Nitrogen	N2	78,08 %	28,02
	Oksigen	O2	20,94 %	32,00
	Argon	Ar	0,93 %	39,88
	Karbon dioksida	CO2	0,03 % (bervariasi)	44,00
B.       Gas Penyerta
1.        Gas Permanen	Neon	Ne	18,00 ppm	20,18
	Helium	He	5,20 ppm	4,06
	Krypton	Kr	1,10 ppm	-
	Xenon	Xe	0,086 ppm	-
	Hydrogen	H2	0,52 ppm	2,02
	Nitrous oksida	N2O	0,25 ppm	-
2.        Gas tidak permanen (reaktif)
	Karbon Monoksida	CO	0,1 ppm	-
	Methane	CH4	1,4 ppm	-
	Hydro carbon	HC	0,02 ppm	-
	Nitric Oksida	NO	(0,2 – 2,0) x 10-3 ppm	-
	Nitrogen dioksida	NO2	(0,5 – 4,0) x 10-3 ppm	-
	Amoniak	NH3	(6,0 – 20) x 10 -3 ppm	-
	Sulfur dioksida	SO2	(0,03 – 1,2) x 10-3 ppm	-
	Ozone	O3	(0,0 – 05) ppm	48,00

D.       Manfaat i Lapisan Atmosfer (Atmosfir) Bumi

1. Melindungi bumi dari benda-benda angkasa yang jatuh ke bumi karena terkena gaya gravitasi bumi.

2. Melindungi bumi dari radiasi ultraviolet yang berbahaya bagi kehidupan makhluk hidup dengan lapisan ozon.

3. Mengandung gas-gas yang dibutuhkan manusia, hewan dan tumbuhan untuk bernafas dan untuk keperluan lainnya seperti oksigen, nitrogen, karbon dioksida, dan lain sebagainya.

4.  Media cuaca yang mempengaruhi awan, angin, salju, hujan, badai, topan, dan lain-lain.

5.      Mendistribusikan air ke berbagai wilayah permukaan bumi

6.      Memantulkan gelombang radio yang penting dan berguna untuk perhubungan dan komunikasi di bumi. 

7.      Menjaga temperatur bumi agar tetap hangat. Atmosfer menjaga agar suhu antara siang dan malam hari tidak terlalu jauh berbeda.

E.       Lapisan Udara

a.      Troposfer

Beberapa ciri khas dari lapisan bawah atmosfer ini diantaranya adalah :

1.      Terdapat pada ketinggian mulai dari permukaan laut hingga ketinggian 8 km di daerah kutub dan 16 km di ekuator.  Rata-rata ketinggian puncak troposfer seluruh dunia adalah 12 km

2.       Satu-satunya lapisan atmosfer yang mengandung air (air, uap, maupun es) dan berlangsung evaporasi dan kondensasi

3.      Ruang terjadinya sirkulasi dan turbulensi seluruh bahan atmosfer sehingga menjadi satu-satunya lapisan yang mengalami pembentukan dan perubahan cuaca seperti angin, awan, prepitasi, badai, kilat dan Guntur

4.      Kecepatan angin bertambah dengan naiknya ketinggian dan di troposfer ini pemindahan energy berlangsung.  Radiasi surya menyebabkan pemanasan permukaan bumi yang selanjutnya panas tersebut diserap oleh air untuk berubah menjadi uap.  Oleh proses evaporasi, energy panas diangkat oleh uap ke lapisan atas yang lebih tinggi berupa panas laten.  Setelah terjadi pendinginan akhirnya berlangsung proses kondensasi, uap air berubah menjadi titik-titik air pembentuk awan, sedangkan panas latennya dilepas memasuki atmosfer dan menaikkan suhunya

5.      Pada lapisan ini suhu udara turun dengan bertambahnya ketinggian (dT/dz < 0) atau pada keadaan lapse rate.  Rata-rata lapse rateseluruh dunia pada keadaan normal adalah -6,5 K setiap kenaikan ketinggian 1 km

6.      Pada atmosfer normal, suhu troposfer berubah dari 15⁰ C pada permukaan laut menjadi – 60 ^oC di puncak troposfer.  Tekanan dan kerapatan udara di permukaan laut masing-masing adalah 1013,2 mb dan 1,23 kg m^-3.

7.      Gejala lapse rate berhenti pada ketinggian 8 km di atas kutub dan sekitar 16 km di atas ekuator.  Ketinggian tersebut disebut tropopause, yakni lapisan ketinggian atmosfer dengan dT/dz = 0.  Pada lapisan ini turbulensi udara tidak terjadi.

b.      Stratosfer

Beberapa ciri khas lapisan ini adalah sebagai berikut :

1.      Lapisan ini merupakan lapisan kedua dari bawah setelah troposfer

2.      Kisaran ketinggiannya antara 12 – 50 km di atas permukaan laut

3.      Terdiri dari 3 wilayah yaitu :

·         Stratosfer bawah ketinggiannya 12 – 20 km daerah isotermis

·         Stratosfer tengah ketinggiannya 20 – 25 km daerah inverse suhu

·         Stratosfer atas ketinggiannya 30 – 50 km daerah inverse suhu yang kuat.

 4.      Lapisan ini tidak mengalami turbulensi maupun sirkulasi

5.      Stratosfer merupakan lapisan atmosfer utama yang mengandung gas ozon.

c.       Mesosfer

Lapisan atsmosfer ketiga dari bawah memiliki beberapa ciri khas sebagai berikut :

1.             Ketinggian 50 – 80 km

2.             Perubahan suhu terhadap ketinggian (dT/dz) adalah lapse rate

3.             Suhu udara sekitar -5^o C pada dasar lapisan hingga – 95 ^oC pada puncaknya

4.             Tidak mengalami turbulensi/sirkulasi udara

5.             Merupakan daerah penguraian O₂  menjadi atom O

6.             Batas atasnya adalah lapisan mesopause dengan perubahan suhu terhadap ketinggian mulai bersipat isothermal.

d.      Termosfer

Lapisan teratas atmosfer ini ditandai oleh beberapa ciri sebagai berikut :

1.             Ketinggian lapisan mulai sekitar 80 km hingga batas  yang sulit ditentukan karena sangat jarangnya partikel gas yang mencapai lapisan.  Sebagian ilmuwan menyatakan puncaknya mencapai 100 km tetapi ada yang menyatakan 250 km

2.             Lapisan ini terisi molekul dan atom N₂, O₂, N dan O

3.             Sifat perubahan suhu terhadap ketinggian adalah inverse suhu

4.             Kisaran suhu dari – 95 ^oC pada 80 km hingga – 50 ^oC pada ketinggian 100 km, dan -38 ^oC pada ketinggian 110 km

5.             Lapisan tempat berlangsungnya proses ionisasi gas N₂ dan O₂, sehingga lapisan termosfer sering disebut lapisan ionosfer.  Di atas ketinggian 100 km, pengaruh radiasi uv dan sinar X makin kuat.