lapisan atmosfer

   A.     Pengertian

Atmosfer berasal dari kata Yunani ”atmos” artinya uap dan ”sphaira” artinya bulatan. Jadi atmosfer dapat diartikan sebagai lapisan udara yang menyelimuti seluruh permukaan bumi.

ü Komponen Atmosfer

 

Kondisi dan manfaat gas dalam atmosfer antara lain:

1. Nitrogen (N₂) jumlahnya paling banyak, meliputi 78 bagian. Nitrogen tidak langsung bergabung dengan unsur lain, tapi merupakan bagian dari senyawa organik.

2. Oksigen (O₂) sangat penting bagi kehidupan, yaitu untuk mengubah zat makanan menjadi energi hidup.

3. Karbon dioksida (CO₂) menyebabkan efek rumah kaca (greenhouse) transparan terhadap radiasi gelombang pendek dan menyerap radiasi gelombang panjang. Dengan demikian kenaikan kosentrasi CO₂ di dalam atmosfer akan menyebabkan kenaikan suhu di bumi.

4. Ozon (O₃) adalah gas yang sangat aktif dan merupakan bentuk lain dari oksigen. Gas ini terdapat pada ketinggian antara 20 hingga 30 km. Ozon dapat menyerap radiasi ultra violet yang mempunyai energi besar dan berbahaya bagi tubuh manusia.

Salah satu unsur yang penting dalam atmosfer adalah uap air. Uap air (H₂O) sangat penting dalam proses cuaca atau iklim, karena dapat merubah fase (wujud) menjadi fase cair, atau fase padat melalui kondensasi dan deposisi. Uap air merupakan senyawa kimia udara dalam jumlah besar yang tersusun dari dua bagian hidrogen dan satu bagian oksigen. Uap air yang terdapat di atmosfer merupakan hasil penguapan dari laut, danau, kolam, sungai dan transpirasi tanaman.

Atmosfer selalu dikotori oleh debu. Debu adalah istilah yang dipakai untuk benda yang sangat kecil sehingga tidak tampak kecuali dengan mikroskop. Jumlah debu berubah-ubah tergantung pada tempat. Sumber debu beraneka ragam, yaitu asap, abu vulkanik, pembakaran bahan bakar, kebakaran hutan, smog dan lainnya. Smog singkatan dari smoke dan fog adalah kabut tebal yang sering dijumpai di daerah industri yang lembab. Debu dapat menyerap, memantulkan, dan menghamburkan radiasi matahari. Debu atmosferik dapat disapu turun ke permukaan bumi oleh curah hujan, tetapi kemudian atmosfer dapat terisi partikel debu kembali. Debu atmosfer adalah kotoran yang terdapat di atmosfer.

ü SIFAT ATMOSFER

1. Tidak berwarna,tidak berbau dan tidak dapat dirasakan kecuali dalam bentuk angin

2. Dinamis dan elastis sehingga dapat mengembang dan mengkerut

3. Transaparan terhadap beberapa bentuk radiasi

4. Mempunyai berat sehingga dapat menimbulkan tekanan

 

   B.     LAPISAN-LAPISAN ATMOSFER

Atmosfer bumi dibagi menjadi lima lapisan yaitu troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer. Pembagian tersebut didasarkan pada perubahan suhu vertikal atmosfer.

Gambar 1. Lapisan-lapisan atmosfer

1. Lapisan Troposfer (0-15 km)

Gambar 2. Lapisan Troposfer

Lapisan troposfer merupakan lapisan terbawah dari atmosfer, terdapat pada ketinggian antara 0 – 8 km di daerah kutub, dan antara 0 – 15 km di daerah equator atau khatulistiwa. Pada lapisan ini terjadi peristiwa-peristiwa  cuaca seperti awan, hujan, dan konveksi. Kandungan unsurnya didominasi oleh unsur Nitrogen dari Oksigen.

Pada lapisan ini terdapat penurunan suhu yang terjadi karena sangat sedikitnya troposfer menyerap radiasi gelombang pendek dari matahari, sebaliknya permukaan tanah memberikan panas pada lapisan troposfer yang terletak di atasnya melalui konduksi, konveksi, kondensasi dan sublimasi yang dilepaskan oleh uap air atmosfer. Konduksi adalah proses pemanasan secara merambat. Konveksi adalah proses pemanasan secara mengalir. Kondensasi adalah proses pendinginan yang mengubah wujud uap air menjadi titik-titik air. Sublimasi adalah proses perubahan wujud es menjadi uap air. Pertukaran panas banyak terjadi pada troposfer bawah, karena itu suhu turun dengan bertambahnya ketinggian pada situasi meteorologi (ilmu tentang cuaca). Nilainya berkisar antara 0,5 dan 1^o_­C tiap 100 meter dengan nilai rata rata 0,65^oC tiap 100 meter.

Udara troposfer atas sangat dingin dengan demikian lebih berat dibandingkan dengan udara diatas tropopause sehingga udara troposfer tidak dapat menembus tropopause. Tropopause adalah lapisan udara yang terdapat di antara troposfer dengan stratosfer.Ketinggian tropopause lebih besar di ekuator daripada di daerah kutub. Di ekuator, tropopause terletak pada ketinggian 15 km dengan suhu - 80ºC, sedangkan di kutub tropopause hanya mencapai ketinggian 6 km dengan suhu - 40ºC.

2. Lapisan Stratosfer (15-50 km)

Gambar 3. Lapisan Stratosfer

Lapisan kedua dari atmosfer adalah stratosfer. Stratosfer terletak pada ketinggian antara 15 - 50 km dari permukaan bumi. Lapisan ini ditandai dengan adanya proses inversi suhu, artinya suhu udara bertambah tinggi seiring dengan kenaikan ketinggian. Kenaikan suhu ini disebabkan oleh lapisan ozonosfer yang menyerap radiasi ultra violet dari matahari. Kenaikan suhu udara berdasarkan ketinggian mulai terhenti 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.

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. Perlu diketahui pula bahwa pada 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.

3. Lapisan Mesosfer (50-85 km)

 

Gambar 4. Lapisan Mesosfer

Mesosfer merupakan lapisan ketiga dari atmosfer. Mesosfer terletak pada ketinggian antara 50-85 km dari permukaan bumi. Lapisan ini merupakan lapisan pelindung bumi dari jatuhan meteor atau benda-benda angkasa luar lainnya. 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. Bagian atas mesosfer dibatasi oleh mesopause yaitu lapisan di dalam atmosfer yang mempunyai suhu paling rendah, kira-kira -100ºC dengan ketinggian sekitar 85 km dari bumi.

4. Lapisan Thermosfer (85-500 km)

Termosfer terletak pada ketinggian antara 85-500 km dari permukaan bumi. Lapisan termosfer ini disebut juga lapisan ionosfer. Karena lapisan ini merupakan tempat terjadinya ionisasi partikel-partikel yang dapat memberikan efek pada perambatan/refleksi gelombang radio, baik gelombang panjang maupun pendek. Pada lapisan ini juga terbentuk aurora.

Pada termosfer, kenaikan temperatur dapat berlangsung mulai dari - 100°C hingga ratusan bahkan ribuan derajat celcius. Lapisan yang paling tinggi dalam termosfer adalah termopause. Temperatur termopause konstan terhadap ketinggian, tetapi berubah dengan waktu karena pengaruh osilasi. Temperatur pada malam hari berosilasi antara 300°C dan 1200°C, sedangkan pada siang hari berosilasi antara 700°C dan 1700°C.

5.   Lapisan Eksosfer (lebih dari 500 km)

 

Gambar . Lapisan Eksosfer

Eksosfer merupakan lapisan terakhir dari atmosfer, lapisan ini 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. 

C.     Manfaat ATMOSFER

Manfaat atmosfer antara lain:

a)     Memungkinkan terjadinya awan

b)     Sarana berlangsungnya proses pembakaran, tanpa udara tidak dapat menyalakan api, bernapas, dll.

c)      Menyebabkan suhu bumi tidak terlalu tinggi pada siang hari dan tidak terlalu rendah pada malam hari

d)     Melindungi makhluk hidup dari sengatan matahari

e)     Melindungi bumi dari hujan meteor

f)       Untuk mengadakan ramalan cuaca. Prakiraan cuaca ini penting bagi pertanian, penerbangan, pelayaran, dan peternakan.

g)     Untuk menyelidiki kemungkinan diadakannya hujan buatan

h)     Untuk mengetahui sebab-sebab gangguan radio, televisi, dan bagaimana caranya memperbaiki hubungan melalui udara.

i)       Untuk mengetahui syarat-syarat hidup di lapisan udara bagian atas.