Atmosfer yaitu lapisan gas yang biasanya dikenal sebagai udara, yang menyelimuti bumi dan ditahan oleh gaya gravitasi. Atmosfer melindungi kehidupan bumi dari radiasi maupun bahaya luar angkasa yang lain.
Banyak sekali jasa atmosfer untuk manusia, mulai dari menciptakan tekanan sehingga air dalam bentuk cair dapat terbentuk di permukaan bumi, menyerap radiasi ultraviolet, menghangatkan bumi lewat imbas rumah kaca, sampai mengurangi rentang temperatur diurnal.
Atmosfer mempunyai massa sekitar 5.15×1018 kg, 3/4 dari massa tersebut berada pada ketinggian 0-11 km dari permukaan bumi.
Semakin jauh dari permukaan bumi, makin tipis pula laposan atmosfer. Hal ini disebabkan oleh melemahnya gaya gravitasi yang mengikat partikel-partikel udara.
Garis karman yang terletak pada ketinggian 100 km biasanya dianggap sebagai batas terluar lapisan atmosfer dengan angkasa luar.
Daftar Isi
Komposisi Atmosfer
Bahan penyusun utama atmosfer yakni nitrogen, oksigen, dan argon. Uap air meliputi 0.25% dari massa total atmosfer, tetapi, konsentrasinya berubah-ubah sesuai dengan kondisi massa udara yang ada serta keadaan lingkungannya.
| Nama Gas | Formula | PPMV | Persentase |
| Nitrogen | N2 | 780,840 | 78.084% |
| Oksigen | O2 | 209,460 | 20,9% |
| Argon | Ar | 9,340 | 0,934% |
| Karbon Dioksida | CO2 | 400 | 0,04% |
| Neon | Ne | 18.18 | 0,0018% |
| Helium | He | 5.24 | 0,000524% |
| Metana | CH4 | 1.79 | 0,000179% |
| *Uap Air | H2O | 10-50,000 | 0,001 – 5% |
Tabel diatas menjajal menggambarkan komposisi atmosfer terbaru yang dipertimbangkan dikala massa udara benar-benar kering. Komposisi ini cukup konsisten hingga ketinggian 10,000 m.
PPMV pada tabel diatas mempunyai arti ‘part per million by volume’. Oleh alasannya itu, 1 ppmv artinya dalam total gas yang sebanyak 1 juta volume, gas tersebut meliputi satu per sejuta dari total volume.
Nitrogen
Nitrogen yakni gas dengan konsentrasi tertinggi di atmosfer. Gas ini mencakup sekitar 78% dari total gas di atmosfer. Namun, mengapa nitrogen sangat banyak di atmosfer ?
Nitrogen banyak terdapat di atmosfer karena sifatnya yang unik adalah stabil dalam bentuk gas, volatile, serta tidak reaktif kepada material bumi.
Sifat nitrogen yang volatile menyebabkan nitrogen tidak stabil dalam bentuk padat maupun cair. Oleh karena itu, nitrogen akan otomatis berkembang menjadi gas jikalau berada di alam terbuka.
Sifat nitrogen yang stabil dalam bentuk gas membuatnya susah untuk berkembang menjadi bentuk lain. Oleh alasannya adalah itu, mayoritas nitrogen di bumi ini berada dalam bentuk gas. Gas nitrogen ini akan menetap di atmosfer dalam jangka waktu yang cukup usang.
Nitrogen juga kesusahan bereaksi dengan material penyusun bumi. Oleh karena itu, nitrogen umumnya tetap dalam bentuk gas di atmosfer tanpa bereaksi dengan gas atau material yang lain.
Oksigen
Oksigen yaitu gas kedua terbanyak di atmosfer. Oksigen banyak terdapat di atmosfer sebab ialah imbas samping dari proses fotosintesis tumbuhan dan alga.
Oksigen juga ialah salah satu komponen yang paling banyak ada di planet bumi, tidak aneh jikalau oksigen juga mendominasi lapisan atmosfer.
Namun, mengapa kadar oksigen lebih sedikit ketimbang nitrogen di atmosfer? Hal ini mampu disebabkan oleh sifat reaktif oksigen yang menyebabkannya menjadi terikat di material lain seperti karat besi maupun oksidasi batuan.
Argon
Argon adalah gas ketiga yang paling banyak terdapat di atmosfer. Argon ialah salah satu gas mulia yang bersifat stabil dan inert sehingga sulit untuk berubah bentuk.
Argon banyak terdapat di atmosfer alasannya sifatnya yang stabil, berat, serta sering disuplai ulang kedalam atmosfer oleh kegiatan radioaktif.
Sifatnya yang stabil berarti argon tidak akan bereaksi dengan komponen lain sehingga akan tetap dalam bentuk gas di udara. Argon juga berat relatif kepada gas-gas lain sehingga cuma sedikit yang keluar dari atmosfer, tidak mirip hidrogen.
Uap Air
Uap air yaitu salah satu unsur atmosfer yang cukup penting. Uap air berperan selaku pemicu acara hidrometeorologis. Tanpa adanya uap air, tidak akan terjadi perawanan dan hujan di langit.
Uap air banyak terdapat di atmosfer alasannya adalah selalu disuplai oleh siklus air. Siklus ini mencakup evapotranspirasi tumbuhan, evaporasi badan air, sampai presipitasi.
Lapisan-Lapisan Atmosfer
Umumnya, seiring dengan bertambahnya ketinggian lapisan atmosfer, tekanan udara dan kerapatan atmosfer menyusut. Namun, temperatur memiliki korelasi yang lebih unik. Bertambah atau berkurangnya suhu sungguh bergantung dengan lapisan yang ada serta komposisinya.
Secara lazim, atmosfer terdiri dari 5 lapisan utama sebagai berikut
- Eksosfer : 700 sampai 10,000 km
- Termosfer : 80 sampai 700 km
- Mesosfer : 50 sampai 80 km
- Stratosfer : 12 hingga 50 km
- Troposfer : 0 sampai 12 km
Berikut ini yaitu penjelasan lebih lanjut tentang lapisan-lapisan atmosfer yang ada di bumi.
Troposfer
Troposfer ialah lapisan yang paling akrab dengan permukaan dan merupakan daerah dimana fenomena cuaca dan iklim terjadi. Lapisan ini dibatasi oleh tropopause yang bersifat inert dan stabil.
Troposfer memiliki ketinggian rata-rata 12 km, namun, ketinggian ini beragam tergantung dengan lokasinya. Pada daerah kutub, ketinggian troposfer mampu meraih 17 km, tetapi pada kawasan kathulistiwa, ketinggian troposfer biasanya hanya 9 km.
Temperatur pada lapisan troposfer berkurang seiring dengan bertambahnya ketinggian, fenomena ini diketahui sebagai lapse rate.
lapse rate mengakibatkan lapisan terbawah dari troposfer lebih panas dari lapisan atas troposfer, sehingga terjadi perputaran udara. Dari peristiwa inilah didapatkan nama troposfer, yang dalam bahasa Yunani artinya memutar.
Lapisan troposfer meliputi sekitar 80% massa total atmosfer, namun, lebih dari 50% massa total atmosfer berada dibawah ketinggian 5,6 km.
Hal tersebut disebabkan oleh kepadatan troposfer yang jauh lebih tinggi daripada lapisan-lapisan diatasnya. Kepadatan yang tinggi ini disebabkan oleh adanya tekanan yang diberikan oleh lapisan-lapisan lain, serta pengaruh gaya gravitasi yang lebih besar lengan berkuasa.
Hampir seluruh uap air yang berada di udara terdapat pada lapisan troposfer. Oleh sebab itu, hampir semua acara cuaca terletak pada lapisan troposfer.
Semua awan yang terbentuk niscaya berada di lapisan troposfer, kecuali awan cumulonimbus yang dapat menjulang sampai lapisan stratosfer bawah.
Mayoritas acara aviasi (penerbangan) konvensional berada pada lapisan troposfer. Selain itu, pesawat dengan bilah baling-baling (propeller) memang tidak dapat melayang lebih tinggi dari lapisan troposfer.
Stratosfer
Stratosfer ialah lapisan paling rendah kedua di atmosfer bumi, diatas lapisan troposfer. Lapisan ini dipisahkan dari troposfer oleh zona perbatasan yakni tropopause.
Lapisan stratosfer membentang dari puncak troposfer yang mempunyai ketinggian rata-rata 12 km hingga lapisan stratopause pada ketinggian 50 sampai 55 km.
Tekanan udara pada puncak stratosfer dapat mencapai 1/1000 tekanan permukaan bahari, atau 1/1000 ATM. Lapisan stratosfer mencakup pula lapisan ozon yang mengandung banyak molekul ozon.
Pada lapisan stratosfer, suhu berkembangseiring dengan bertambahnya ketinggian. Hal ini terjadi karena fokus ozon yang tinggi pada lapisan stratosfer. Radiasi ultraviolet dari matahari diserap oleh ozon dan diubah menjadi energi panas.
Mesosfer
Lapisan mesosfer terletak diatas stratosfer dan dibawah thermosfer. Lapisan ini menjulang dari lapisan stratopause pada ketinggian 50 km hingga lapisan mesopause pada ketinggian 80-85 km.
Pada lapisan mesosfer, suhu berkurang seiring dengan bertambahnya ketinggian. Lapisan ini merupakan lapisan terdingin di atmosfer, suhu rata-rata di mesosfer yakni -85 celcius.
Dibawah lapisan mesopause, suhu sungguh acuh taacuh sehingga uap air yang sangat sedikit pun mampu mengalami sublimasi menjadi awan noktilusen (noctilucent clouds).
Lapisan mesosfer ialah lapisan yang melindungi bumi dari serangan benda fisik. Meteor dan asteroid yang jatuh ke bumi rata-rata habis terbakar pada lapisan ini.
Meteor yang tidak habis terbakar setidaknya sudah diperkecil ukurannya sehingga tidak terlampau berbahaya kalau menghantam permukaan bumi.
Termosfer
Termosfer merupakan lapisan atmosfer terakhir sebelum eksosfer. Lapisan ini membentang dari mesopause pada ketinggian 80 km, hingga lapisan thermopause pada ketinggian 500-1000 km. Lapisan bawah termosfer, dari ketinggian 80 sampai 550 km ialah rumah bagi lapisan ionosfer.
Ketinggian dari lapisan thermopause beragam sesuai dengan perubahan kegiatan matahari. Selain itu, sebab ialah bagian dasar dari lapisan eksosfer, thermopause juga kerap disebut selaku thermobase.
Pada lapisan termosfer, suhu berkembangseiring dengan bertambahnya ketinggian. Berbeda dengan lapisan stratosfer dibawahnya, inversi pada lapisan ini terjadi alasannya jumlah partikel udara yang sedikit dan jarak antar partikel yang sungguh jauh.
Oleh karena itu, meskipun energi kinetik tiap partikel tinggi, tetap tidak akan terasa hangat oleh manusia.
Lapisan ini tidak mengandung uap air sehingga tidak terjadi kejadian perawanan dan hujan. Namun, kejadian non-hidrometeorologi seperti aurora borealis dan aurora australis kerap terbentuk pada lapisan ini. International Space Station (ISS) juga mengorbit pada lapisan ini, pada ketinggian 350 sampai 440 km.
Eksosfer
Lapisan eksosfer adalah lapisan terluar dari atmosfer bumi. Lapisan ini membentang dari atas exobase pada ketinggian sekitar 700 km sampai ketinggian 10,000 km.
Lapisan ini didominasi oleh partikel ringan mirip hidrogen dan helium. Pada lapisan yang dekat dengan exobase, tetap ada beberapa partikel berat seperti nitrogen, oksigen, dan karbon dioksida.
Lapisan eksosfer terlalu tinggi dan tidak mengandung partikel uap air sehingga tidak mungkin terjadi kejadian hidrometeorologi. Namun, peristiwa aurora sering terjadi pada lapisan ini dan lapisan termosfer dibawahnya. Mayoritas satelit dunia mengorbit pada lapisan eksosfer.
Lapisan Lainnya
Lapisan ozon terletak pada lapisan stratosfer. Terdapat konsentrasi ozon yang sangat tinggi pada lapisan ini, antara 2 sampai 8 parts per million (PPM).
Lapisan ini terletak pada bab bawah stratosfer, pada ketinggian 15-35 km. Hampir 90% kandungan ozon di atmosfer berada pada lapisan ini.
Lapisan ionosfer terletak pada lapisan termosfer dan mesosfer serta ialah penyebab terjadinya aurora. Lapisan ini mendapatkan radiasi dari matahari dan mengalami ionisasi, sehingga tercipta aurora.
Ionisasi pada lapisan mesosfer berhenti pada malam hari, oleh alasannya itu, aurora yang terlihat lazimnya terjadi pada lapisan termosfer atau exobase.
Lapisan ini ialah salah satu lapisan dalam dari magnetosfer dan merupakan lapisan yang sungguh penting bagi kehidupan di bumi. Lapisan ini mengontrol laju propagasi gelombang radio dan televisi yang dipancarkan oleh stasiun pemancar.
Homosfer dan Heterosfer ialah pembagian atmosfer menjadi dua berdasarkan kandungan gas yang ada pada lapisan atmosfer tersebut.
Lapisan homosfer ialah lapisan dimana gas-gas yang ada di atmosfer bercampur secara merata karena fenomena mixing dan turbulensi. Lapisan ini selsai pada ketinggian 100 km, atau pada batas lapisan turbopause.
Lapisan heterosfer merupakan lapisan dimana gas-gas mengalami stratifikasi ketinggian menurut berat molekul. Gas yang lebih berat akan menempati posisi yang lebih dekat dengan permukaan bumi, sedangkan gas ringan akan lebih jauh dari permukaan bumi.
Sifat Fisik Atmosfer
Tekanan dan Ketebalan
Tekanan atmosfer semakin besar seiring dengan berkurangnya ketinggian. Hal ini dikarenakan oleh bertambahnya beban yang mesti ditopang oleh lapisan yang lebih rendah.
Lapisan yang lebih rendah mesti menopang beban lapisan diatasnya. Oleh karena itu, lapisan paling rendah memiliki tekanan tertinggi.
Menurut persyaratan internasional, tekanan pada permukaan pantai atau ketinggian 0 m yakni sejumlah 760mmHg, 101325 pascal, atau 1 ATM (standard atmosphere).
Ketebalan atmosfer juga bervariasi seiring dengan berubahnya suhu, lokasi, atau kegiatan matahari. Ketika suatu lapisan mengalami pemanasan berlebih, lapisan tersebut akan mengembang, saat lapisan tersebut didingingkan, lapisan itu akan mengerut.
Contohnya yaitu lapisan troposfer pada katahulistiwa yang lebih tebal dikarenakan updraft dan pemanasan yang lebih besar daripada kutub.
Lapisan ionosfer juga berganti seiring dengan berubahnya temperatur. Pada siang hari, lapisan ionosfer lebih tebal daripada malam hari. Oleh alasannya itu, terdapat perbedaan dalam resepsi gelombang radio antara siang dan malam.
Temperatur
Seiring dengan bertambahnya ketinggian, suhu di lapisan atmosfer cenderung menurun, fenomena ini diketahui selaku lapse rate.
Namun, pada lapisan stratosfer dan termosfer, suhu justru meningkat seiring dengan bertambahnya ketinggian, kejanggalan ini disebut sebagai inversi.
Secara biasa , atmosfer mengalami pemanasan dari gelombang panjang (longwave) yang memantul dari permukaan bumi.
Namun pada stratosfer, ozon dapat menangkap sinar ultraviolet dan menggantinya menjadi panas, sedangkan pada thermosfer terjadi ionisasi dan penangkapan energi dari radiasi matahari.
Berat jenis dan Massa
Berat jenis atmosfer pada ketinggian 0 m dan tekanan 1 ATM yaitu 1.2 kg/m3.
Berat jenis dari lapisan atmosfer berkurang seiring dengan bertambahnya ketinggian sebab tekanan dan kerapatannya yang berkurang.
Massa total dari atmosfer diperkirakan mencapai angka 5 quadrillion ton (5 x 10^15 ton), atau sekitar 1/1,200,000 massa bumi. Namun, angka ini mampu beragam sesuai dengan perubahan pada konten uap air yang ada di atmosfer.
Sifat Optik Atmosfer
Scattering
Ketika sinar matahari masuk kedalam lapisan atmosfer, sinar tersebut berinteraksi dan menjadikan scattering. Sinar yang eksklusif masuk tanpa mengalami scattering disebut selaku direct sunlight.
Contoh scattering ialah saat mendung dimana kita tidak bisa melihat bayangan sendiri karena tidak ada sinar matahari pribadi yang menembus awan. Namun, kita tetap mampu melihat sekitar alasannya adalah ada cahaya tidak pribadi yang telah mengalami scattering.
Contoh lain scattering yakni ketika kita menyaksikan langit. Alasan langit berwarna biru ialah alasannya terjadi scattering pada cahaya yang melalui lapisan atmosfer.
Penyerapan (Absorption)
Tidak semua gelombang cahaya mampu menembus lapisan atmosfer. Ada berbagai jenis gelombang yang mengalami perembesan oleh partikel penyusun atmosfer, mirip ozone, oksigen, dan uap air.
Fungsi perembesan ini mengakibatkan fenomena atmospheric window dan juga menjadi salah satu mekanisme pemberian dari sinar radiasi luar angkasa.
Emisi
Emisi ialah kebalikan dari penyerapan. Ketika pada perembesan energi diserap oleh atmosfer, pada emisi, energi justru dilepaskan.
Contoh yang sering kita alami yakni dikala malam hari, kota dengan langit yang berawan akan mengalami suhu yang lebih panas ketimbang kota yang mempunyai langit cerah.
Hal ini terjadi alasannya adalah awan melepaskan energi panas yang sudah diserapnya pada siang hari. Selain itu, awan juga mampu memantulkan radiasi gelombang panjang yang dilepaskan oleh permukaan bumi.
Indeks Refraktif
Refraksi yakni fenomena dimana cahaya dibengkokkan oleh medium yang dilewatinya. Indeks refraktif dari atmosfer sedikit lebih besar dari 1. Namun, angka ini dapat bermacam-macam tergantung dengan komposisi udara serta temperatur pada lokasi tersebut.
Contoh fenomena refraktif adalah dikala matahari sudah tenggelam dibawah garis horizon, kita tetap mampu melihat cahaya kemerahannya di langit.
Contoh lainnya adalah nakhoda kapal yang mampu melihat kapal lain yang berada dibawah batas horizon alasannya kurva bumi serta refraksi cahaya.
Sirkulasi Atmosfer
Bumi kita mengalami pemanasan yang tidak sama, terdapat lokasi yang mengalami pemanasan lebih dan lokasi yang hanya mengalami sedikit pemanasan. Oleh sebab itu diperlukan suatu metode untuk mendistribusikan panas/energi yang ada secara merata.
Untuk mendistribusikan energi ini, terbentuklah dua sirkulasi, adalah sirkulasi atmosfer dan sirkulasi lautan.
Sirkulasi atmosfer yakni pergerakan udara antarwilayah yang lazimnya dipengaruhi oleh perbedaan suhu antar wilayah tersebut.
Secara biasa , terdapat empat sel sirkulasi udara di bumi, 3 antar lintang dan 1 antar bujur. Sel hadley, ferrel, dan polar mensirkulasikan udara antar lintang sedangkan sel walker mensirkulasikan udara antar bujur.
Ternyata rumit juga ya sistem atmosfer kita. Kalian penasaran gak kira-kira aplikasi dari ilmu ini apa? Langsung aja cek soal-soal nya di soal geografi.
Sumber ty.com
EmoticonEmoticon