A.
Pengertian Atmosfer
Bumi merupakan salah satu planet yang ada di tata surya
yang memiliki selubung yang berlapis-lapis. Selubung bumi tersebut berupa
lapisan udara yang disebut 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 memeperkecil perbedaan temperature
siang dan malam. Gejala yang terjadi di atmosfer sangat banyak dan beragam.
Pada lapisan bawah angina 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 system tata
surya. Atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah sampai
dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi.
Dalam arti lain, atmosfer
adalah lapisan gas
yang melingkupi sebuah planet. Semua planet yang selama ini sudah diketahui oleh
manusia memiliki atmosfer, yang membedakannya adalah susunan atmosfer,
persentase materi (gas) penyusun materi dan materi penyusun atmosfer itu sendiri.
Dalam pembahasan selanjutnya yang dimaksud atmosfer adalah lapisan gas yang
melingkupi bumi. Jad janga alihkan pemkiran anda pada hal selain bumi. Kecuali
jika anda ingin sedikit salah kaprah tentang arti atmosfer.
B.
Struktur Atmosfer dan Karakteristiknya
Jika
temperatur vertikal di pakai sebagai dasar
pembagian atmosfer, maka terdapat diskontinuitas profil temperatur yang menandai lapisan-lapisan atmosfer, yaitu
troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer. Puncak dari lapisan-lapisanini
disebut tropopause, stratopause, mesopause, dan termopause. Atmosfer adalah rahmat Allah kepada umat manusia. Tanpa
atmosfer hampir mustahil ada kehidupan di dunia ini. Atmosfer mempunyai
struktur sebagai berikut:
1.
Trofosfer
Merupakan lapisan terendah, kombinasi
gasnya sangat cocok untuk kehidupan. Lapisan ini adalah lapisan paling tipis
dan sangat aman dari pancaran radiasi. Dengan ketinggian 0 Km – 16 Km diatas
permukaan laut., pada lapisan ini segala macam bentuk cuaca, suhu, kelembaban,
tekanan dan angin yang kita rasakan berlangsung.
Ketinggian yang paling rendah adalah
bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap
radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Biasanya, jika
ketinggian bertambah, suhu udara akan berkurang secara tunak (steady),
dari sekitar 17℃ sampai -52℃. Pada permukaan bumi yang tertentu, seperti daerah
pegunungan dan dataran tinggi dapat menyebabkan anomali terhadap gradien suhu
tersebut.Tebal troposfer sekitar 10 km. 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 tropopause : 8-12 km
Tropopause merupakan lapisan pembatas antara lapisan
troposfer dengan stratosfer yang temperaturnya relative konstan. Pada lapisan
tropopause kegiatan udara secara vertical terhenti
Lapisan atmosfer troposfer adalah
lapisan yang terdekat ke permukaan bumi. Lapisan ini masih
memungkinkan manusia untuk bernafas dengan bebas. Di lapisan inilah fenomena
cuaca dan iklim terjadi. Selain itu, lapisan ini juga merupakan lapisan
atmosfer yang mengandung uap air dan karbondioksida terbanyak dibandingkan
dengan lapisan-lapisan lainnya.
2.
Stratosfer
Diantara stratosfer dan troposfer
terdapat lapisan yang disebut lapisan Tropopouse.
Terletak pada ketinggian 16 Km – 48 Km di atas permukaan laut,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
signifikan yang terjadi pada lapisan ini.
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
18oC pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan stratopause
memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya. Terdapat lapisan ozon,
menyerap radiasi sinar ultraviolet tidak terdapat uap air, awan atau debu
atmosfer.
Struktur pada lapisan atmosfer
stratosfer ini kurang padat jika dibandingkan dengan lapisan-lapisan atmosfer
lainnya. Terdiri atas gas-gas yang terdapat dalam troposfer, namun pada lapisan
ini mengandung uap air dalam jumlah yang sedikit.
Lapisan ini memiliki suhu lebih dingin
dan ditempati oleh lapisan ozon, yaitu sebuah lapisan yang berfungsi sebagai
tirai pelindung dari radiasi ultraviolet yang membahayakan yang berasal dari
matahari. Lapisan ozon inilah yang rusak jika manusia malakukan aktivitas dengan
menggunakan bahan-bahan kimia.
3.
Mesosfer
Terletak
pada ketinggian 40 Km diatas permukaan bumi terdapat lapisan transisi menuju
lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian
bertambah, sampai menjadi sekitar - 143oC di dekat bagian
atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km diatas permukaan bumi. Suhu
serendah ini memungkinkan terjadi awan noctilucent, yang terbentuk dari
kristal es. Lapisan Mesosfer terletak pada ketinggian 48 Km – 80 Km diatas
permukaan laut.Lapisan ini menjadi tameng bumi dari jatuhan meteor dan
benda-benda angkasa lainnya.Temperatur terendah di mesosfer kurang dari -810C,
dan pada puncak mesosfer suhunya bisa mencapai -1000C.
Susunan
Mesosfer berbeda dengan lapisan stratosfer. Kepadatan gas-gas yang terdapat di
lapisan atmosfer ini sudah mulai berkurang. Mesosfer memiliki lapisan ion atau
udara yang bermuatan listrik yang disebut sebagai lapisan D yang letaknya di
ketinggian 50-70 km di atas permukaan bumi.
Atom-atom
pada lapisan ini terionisasi dan mampu memantulkan pancaran radio gelombang
pendek. Area ini sering dinamakan ionosfer. Ionosfer ini memiliki peranan
penting dalam penggunaan komunikasi radio global.
4.
Termosfer
Berasal
dari bahasa yunani termos, berarti
panas. Dalam hal ini yang dimaksudkan bukanlah lapisan yang terpanas, melainkan
dinamakan demikian karena terjadi kenaikan suhu yang sangat signifikan. Pada
lapisan ini suhu memiliki suhu rata-rata 1982oC.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. Lapisan ini
terletak pada ketinggian 80 Km – 483 Km di atas permukaan laut.Disebut juga
lapisan ionosfer.Sebelum ada satelit, lapisan ini berguna untuk membantu
memancarkan gelombang radio jarak jauh.
Lapisan
ini memiliki kerapatan udara yang sangat renggang sehingga hampir mendekati
kondisi ruang hampa udara. Walaupun begitu, udara di lapisan ini cukup padat
dan masih mampu membakar meteor yang sedang melaju turun pada ketinggian 300
km.
Hampir
semua atom gas pada lapisan ini mengandung muatan listrik akibat terionisasi
oleh radiasi matahari dan lain-lain. Lapisan termosfer ini sangat berguna dalam
bidang komunikasi. Lapisan inilah yang memantulkan gelombang-gelombang radio ke
bumi yang dapat diterima di seluruh dunia.
5.
Eksosfer
Eksosfer
adalah lapisan terluar dari atmosfer. Terletak pada ketinggian diatas 483 Km di
atas permukaan laut.Adanya refleksi cahaya matahari yang
dipantulkan oleh partikel debu meteoritik. Cahaya matahari yang
dipantulkan tersebut juga disebut sebagai cahaya Zodiakal.Lapisan ini merupakan
lapisan paling panas. Molekul debu dapat meninggalkan atmosfer sampai
ketinggian 3.150 km dari permukaan bumi.Lapisan ini disebut juga ruang
antarplanet dan geostasioner.Lapisan ini sangat berbahaya karena merupakan
tempat terjadi kehancuran meteor dari angkasa luar.
Lapisan
ini adalah lapisan atmosfer terluar yang membentang di angkasa luar dan menyatu
dengan atmosfer dan radiasi matahari. Lapisan ini disusun oleh gas hidrogen
sebagai gas penyusun utamanya. Di lapisan ini diisi oleh lapisan ultraviolet.
Ciri-Ciri
Atmosfer
1. Atmosfer bumi ini terdapat pada
ketinggian 0 km di atas permukaan tanah sampai dengan sekitar 560 km dari atas
permukaan bumi.
2. Atmosfer berbentuk selubung udara yang
terdiri atas unsur gas, debu, dan uap air.
Atmosfer terdiri atas beberapa lapisan.
Atmosfer terdiri atas beberapa lapisan.
MACAM GAS
|
VOLUME %
|
MASSA %
|
Nitrogen
|
78,088
|
75,527
|
Oksigen
|
20,949
|
23,143
|
Argon
|
0,930
|
1,282
|
Karbon dioksida
|
0.030
|
0.045
|
99,997
|
99,997
|
3. Setiap lapisan tersebut mempunyai
karakteristik dan fungsi masing-masing.
6. Komposisi Atmosfer
Atmosfer
merupakan media penerima dan perjalanan gas-gas buang /bahan pencemar ,terutama pada lapisan troposfer. troposfer
meliputi ruang mulai pemukaan bumi sampai ketinggian ± 10 Km atau 33,00 ft dengan volume kurang lebih 5,1 x 106 Km3 lapisan ini mengandung sekitar
75% dari massa atmosfer.
Atmosfer
atau udara merupakan campuran berbagai macam gas yang bersifat homogen .
susunan utama dari udara kering adalah 78,09% nitrogen, 20,95% oksigen, 0,93%
gas-gas mulia dan 0,03% karbon dioksida dan beberapa gas lainya dalam jumlah
yang sangat kecil.
Tabel 1 Gas utama dalam udara kering
Komposisi
atmosfer udara selalu tetap dari dasar hingga 100 kilometer ke atasnya.
Komponen utama adalah molekul nitrogen, oksigen, dan argon, dengan perbandingan
campuran kira-kira 78%,21% dan 0.9%. Jadi daerah ini disebut “lapisan homogen”.
Atmosfer dalam daerah ini homogen karena udara tercampur baik oleh difusi yang
disebabkan ukuran vortex yang berbeda-beda (difusi jenis ini disebut “difusi
vortex” atau “difusi turbulen”).
Di
sisi yang lain, bila ketinggian lebih dari 100 kilometer, komposisi atmosfer
berubah sesuai ketinggaian. Semakin ringan gasnya, semakin tinggi daerah
distribusi gasnya. Jadi, daerah ini disebut daerah “lapisan heterogen”. Daerah
ini heterogen karena kerapatan atmosfer di sini lebih kecil sejuta kali
daripada di bawah, sehingga difusi yang disebabkan oleh kolisi atom dan molekul
(disebut difusi molekul) menjadi lebih cepat daripada difusi vortex di daerah
ini. Semakin ringan molekul dan atomnya, semakin tinggi kecepatan
distribusinya. Oleh karena itu, semakin ringan molekulnya, semakin tinggi
daerah distribusinya. Dan karena molekul pada daerah yang tinggi terdisosiasi
menjadi atom-atom oleh adanya sinar ultraviolet dari matahari, komposisi
atmosfer berubah-ubah sesuai dengan urutan berikut (dari lapisan rendah ke
lapisan yang lebih tinggi): molekul nitrogen (N2), molekul oksigen (O2), atom
nitrogen (N), atom oksigen (O), atom helium (He), dan atom hidrogen (H).
Bagaimanapun,
fakta di atas yang menyebutkan bahwa komposisi atmosfer menjadi heterogen pada
daerah yang tinggi bukan penyebab mengapa lapisan ozon terbentuk di ketinggian
10-50 kilometer dari tanah. Penyebab sesungguhnya adalah sinar ultraviolet dari
matahari, yang sangat penting untuk menghasilkan ozon, hanya bisa mncapai
ketinggian tersebut. Sinar matahari terdiri dari sinar dengan kisaran panjang
gelombang yang luas seperti sinar ultraviolet, sinar tampak, dan sinar
inframerah. Sinar tampak dapat mencapai tanah, sedangkan hampir semua sinar
ultraviolet diserap oleh atmosfer. Kemudian hanya sinar ultraviolet terdekat
dengan sinar tampak yang bisa mencapai tanah. Ozon (O3) dihasilkan ketika
molekul oksigen (O2) berdisosiasi menjadi atom oksigen (O) dengan sinar
ultraviolet dan oksigen atom bergabung dengan molekul oksigen (O2).
Lapisan
ozon yang rapat ini terbentuk di ketiggian 20-30 kilometer dari tanah. Sejumlah
molekul oksigen, yang merupakan penyusun ozon, berkurang seiring dengan
ketinggian atmosfer, tapi intensitas sinar ultraviolet, yang memecah molekul
oksigen, bertambah seiring dengan ketinggian atmosfer. Berdasarkan dua faktor
ini, pembentukan ozon menjadi tertinggi pada lapisan di ketinggian 20-30
kilometer dari tanah.
7.
Manfaat Atmosfer
Atmosfer sebagai lapisan penyusun planet bumi yang
melindungi kehidupan di bumi dan penjaga keseimbangan panas bumi. Dengan adanya
atmosfer, suhu di bumi menjadi stabil untuk kehidupan manusia, karena adanya
efek rumah kaca di atmosfer,sehingga sinar matahari yang masuk atmosfer dapat
diserap dan menghangatkan udara. Efek rumah kaca di atmosfer ini dapat menaikan
suhu rata-rata di permukaan bumi hingga 33°C yang dari tadinya suhu rata-rata
bumi -180C naik menjadi 15°C. seandainya tidak ada efek rumah kaca maka suhu di
bumi terlalu dingin bagi kehidupan manusia. Namun beberapa kegiatan manusia,
terutama produksi dan konsumsi energi (pembakaran bahan bakar fosil, penebangan
dan pembakaran hutan) menyebabkan peningkatan kadar gas-gas rumah kaca (CO2) di atmosfer, sehingga meningkatkan
efek rumah kaca dan terjadi pemanasan
global. Selain itu atmosfer berfungsi meneruskan energi
radiasi matahari, memantulkan
energi radiasi matahari, mengabsorp energi radiasi matahari, memberikan
perlindungan terhadap pengaruh sinar kosmik yang berbahaya dari angkasa luar,
menyimpan dan mendaur ulang nutrisi, pengaturan keseimbangan energi secara
lokal dan global, dan pengaturan iklim secara lokal dan global.
Atmosfer sebagai sumber oksigen bagi pernapasan dan sumber
karbondioksida bagi reaksi fotosintesis. Oksigen
dipertukarkan antara atmosfer dan kehidupan melalui proses fotosintesis
dan respirasi. Fotosintesis menghasilkan oksigen ketika karbon
dioksida dan air secara kimiawi diubah menjadi glukosa dengan bantuan sinar
matahari. Respirasi adalah proses kebalikan dari fotosintesis.
Dalam respirasi, oksigen dikombinasikan dengan glukosa untuk
kimia melepaskan energi untuk metabolisme. Produk dari reaksi ini adalah air
dan karbon dioksida. Disamping itu atmosfer juga berfungsi sebagai
komponen dasar dari siklus hidrologi, atmosfer menjadi media transport air dari
lautan kedaratan. selain itu dapat menyerap radiasi elektromagnetik dari sinar
matahari.
Atmosfer sebagai penampung berbagai bahan pencemaran yang
dihasilkan terutama oleh kegiatan manusia. Ini dapat menyebabkan kualitas
atmosfer menurun dan akhirnya akan memberikan dampak negatif bagi keseluruhan
mahluk hidup dan kemungkinan menyebabkan perubahan-perubahan sifat atmosfer
Manfaat gas yang terdapat dalam atmosfer antara lain:
-
Nitrogen (N2) jumlahnya paling banyak, meliputi 78
bagian. Nitrogen tidak langsung bergabung dengan unsur lain, tapi merupakan
bagian dari senyawa organik.
-
Oksigen (O2)
sangat penting bagi kehidupan, yaitu untuk mengubahzat makanan menjadi
energi hidup.
-
Karbon dioksida (CO2) menyebabkan efek rumah kaca (greenhouse) transparan terhadap radiasi
gelombang pendek dan menyerap radiasigelombang panjang. Dengan demikian
kenaikan kosentrasi CO2 di dalam atmosfer akan menyebabkan kenaikan
suhu di bumi.
Ozon (O3) adalah gas yang sangat aktif dan merupakan bentuk
laindari oksigen. Gas ini terdapat pada ketinggian antara 20 hingga 30 km.Ozon dapat menyerap
radiasi ultra violet yang mempunyai energi besardan berbahaya bagi tubuh
manusia.
8.
Sifat-sifat Atmosfer
a.
Merupakan selimut gas
tebal yang secara menyeluruh menutupi bumi sampai ketinggian 560 km dari
permukaan bumi.
b.
Atmosfer bumi tidak
mempunyai batas mendadak, tetapi menipis lambat laun dengan menambah
ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar
c.
Tidak berwarna, tidak
berbau, tidak dapat dirasakan, tidak
dapat diraba (kecuali bergerak sebagai angin).
d.
Mudah bergerak, dapat
ditekan, dapat berkembang.
e.
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.
f.
Memberikan tahanan jika
suatu benda melewatinya berupa panas akibat pergesekan ( miasalnya 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 padawaktu siang, menghalangi hilangnya panas pada waktu malam. Tanpa
atmosfer suhu bumi pada siang hari 93,3 0C dan pada malam hari
-148,90C.
9.
Atmosfer dan Aspek-Aspek Lainnya
1. Kaitan Atmosfer dengan Aspek Ketuhanan
Dalam
Al-quran kata atmosfer disama maknakan dengan kata langit. Seperti tercantum
dalam alquran surah Al-Baqarah ayat 29
yang artinya
:
“Dia-lah Allah, yang menjadikan
segala yang ada di bumi untuk kamu dan Dia berkehendak menuju langit, lalu
dijadikan-Nya tujuh langit. Dan Dia Maha Mengetahui segala sesuatu.”(Al Qur’an, 2:29)
Sudah
sangat jelas sekali pada ayat diatas dicantumkan bahwa Allah menciptakan langit
dengan tujuh lapisan. Seperti sekarang yang telah para ilmuwan dunia akui.
Bahkan, yang lebih luar biasanya lagi. Al-quran telah memberitahu manusia
sebelum adanya alat yang dapat memastikan kebenaran pernyataan diatas. Jika
anda menganggap saya mengada-ngada akan hal ini anda dapat membuka al-quran.
Sedangkan dalam surat Fushshilat ayat ke-12 yang artinya:
“Kemudian Dia menuju
langit, dan langit itu masih merupakan asap. Maka Dia menjadikannya tujuh
langit dalam dua masa dan Dia mewahyukan pada tiap-tiap langit urusannya.”(Al Qur’an, 41:12)
Keajaiban
penting lain dalam hal ini disebutkan dalam surat Fushshilat ayat ke-12, “… Dia
mewahyukan pada tiap-tiap langit urusannya.” Dengan kata lain, Allah dalam ayat
ini menyatakan bahwa Dia memberikan kepada setiap langit tugas atau fungsinya
masing-masing. Sebagaimana dapat dipahami, tiap-tiap lapisan atmosfir ini
memiliki fungsi penting yang bermanfaat bagi kehidupan umat manusia dan seluruh
makhluk hidup lain di Bumi. Setiap lapisan memiliki fungsi khusus.
2. Kaitan Atmosfer dengan Aspek Pendidikan
Apa yang kita rasakan dewasa ini, dengan cuaca yang
semakin tidak menentu. Tidak perlu jauh-jauh’ di daerah anda misalnya. Mungkin
untuk beberapa wilayah terjadi penaikan suhu yang sangat signifikan. Sehingga
di daerah puncak pun hawa panas sudah merasuk ke dalam tulang. Apa yang telah
terjadi dan sedang kita rasakan sekarang memacu manusia untuk berpikir lebih
keras lagi untuk menemukan cara bertahan hidup dan lepas dari kemusnahan.
Salah satu cara yang sedang diupayakan oleh para ilmuwan
adalah dengan cara menemukan planet baru. Bahkan, mengenai hal yang satu ini
banyak sekali media masa yang telah melaporkan proses pencarian planet baru
tersebut. Suatu pertanyaan besar akn muncul. Apakah takdir bisa di lawan,
mengenai adanya hari kiamat jika manusia terus berusaha?
Referensi
Admiranto, A.Gunawan.
2000. Tata Surya dan Alam Semesta.
Yogyakarta: Kanisius.
Bayong Tjasyono, Dr.1999.Klimatologi
Umum. Bandung: FMIPA - ITB.
Brian J., Skinner. 1984. Sumber Daya Bumi. Yogyakarta: Gajah Mada
University press.p
Murdiyarso, Daniel.2003.Konvesi
Perubahan Iklim. Jakarta: Kompas.
Mulyo, Agung. 2004. Pengantar Ilmu Kebumian untuk Pengetahuan Geologi Pemula. Bandung:
CV. Pustaka Setia.
Mulyono, Agus & Abtokhi, Ahmad. 2006. Fisika dan Al-Qur’an. Malang: UIN Malang
Press.
Philip D. Thompson, Robert
O’Brien.1983. Weather.
USA: Time Life Book Inc.
Tjasyono, Bayong.2009. Ilmu Kebumian dan Antariksa.
Jaakarta:Remaja Rosdakarya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar