BAB 4 BUMI DAN ALAM SEMESTA (EARTH AND THE
A. Bumi (Earth)
Pada awalnya manusia menganggap bahwa matahari mengitari bumi. Anggapan ini yang mendasari hipotesis Geosentris dan Ptolomeus. Ptolomeus menjelaskan gerak bulan, planet, dan matahari ini dengan menempatkan lingkaran – lingkaran kecil pada gerak planet, matahari, dan bulan pada lapisan yang berotasi mengelilingi bumi.
Pandangan Ptolomeus yang memandang bumi sebagai pusat alam semesta dinamakan pandangan atau Hipotesis Geosentris, pandangan ini bertahan sampai abad pertengahan. Covernicus mengemukakan untuk menempatkan matahari sebagai pusat tatasurya (1515). Pendapat Covernicus ini disebut Sistem Heliosentris. Covernicus ini memandang gerak planet planet ini berbentuk lingkaran mengitari matahari termasuk juga bumi. Susunan planet – planet dalam sistem Tatasurya, mulai dari planet yang terdekat ke matahari yaitu : Mercurius, Venus, Bumi, Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Pluto.
1. Bumi Sebagai Planet
Bumi mengorbit matahari dalam lintasan elips (Hk. Keppler I), pada jarak rata rata 149,6 juta km.karena lintasannya berbentuk elips maka jarak matahari dan bumi selalu berubah. Ekuator bumi tidak sebidang dengan bidang orbit bumi, melainkan miring sekitar 23,50 . Kemiringan ini menyebabkan terjadinya empat musim (panas, gugur, dingin, dan semi ) pada daerah sub tropika, diakibatkan oleh tumukan meteorit sewaktu bumi baru terbentuk..
Ketika bumi berotasi, kedudukan sumbunya tidak tetap. Keadaannya seperti gasing yang sedang berputar tetapi hamper jatuh. Gerakan ini di
43 sebut presisi. Sumbu bumi yang mengalami presisi bergerak membentuk lintasan kerucut dengan sudut puncak 23,50 . Presisi bumi diakibatkan keadaan bumi yang berbentuk bukan bolasempurna, memiliki sumbu rotasi yang miring terhadap bidang orbitnya dan menerima gravitasi bulan dan matahari.
Gabungan gaya-gaya ini menimbulkan momengaya yang cenderung menjatuhkan bumi kebidang ekliptika (bidang orbit bumi) dan bumi melawan dengan melakukan presisi. Dalam gerakan presisinya, sumbu bumi bergerak tidak dalam lintasan lurus, melainkan bergelombang, mengangguk-angguk dan gerakan ini disebut Nutasi. Nutasi adalah akibat lain dari gaya tarik gravitasi bulan dan matahari terhadap bumi.
Bumi tidak bulat sempurna, melainkan pepat pada kutubnya dan menggelembung pada ekuatornya. Jari – jari dikutub bumi adalah 6.356,8km sedangkan pada ekuatornya 6.378,2km. pepatnya bola bumi disebabkan pada saat bumi baru terbentuk belum terlalu padat dan rotasinya membuat menggeembung pada bagian tegak lurus sumbu rotasi (ekuator).
2. Bagian – Bagian Bumi
Melalui pengamatan seismologi (hantaran pada gelombang gempa bumi)para ahli memperoleh gambaran mengenai susunan bagian dalam bumi. Bumi ternyata memiliki beberapa lapisan, di mulai dari yang terdalam yaitu (controsfer/barisfer), lapisan kulit yang padat (litosfer) dan lapisan air pada permukaan bumi (hidrosfer). Bumi diselimuti gas, yaitu atmosfer.
a. Inti Bumi (Barisfer/Centrosfer)
Inti bumi terdiri dari tiga bagian, yaitu : mantel (tebalnya 1800 mil), inti luar (tebalnya 1360 mil) dan inti dalam (tebalnya 815mil). Berat jenis inti bumi diperkirakan 10,7. Pengaruh panas matahri hanya terasa paling dalam 20m dibawah permukaan bumi. Setelah 20m kebawah temperaturnya telah
44
konstan, akan tetapi, makin masuk kedalam bumi temperaturnya makin tinggi. Umumnya tiap turun 33m temperature akan naik 10C. Angka 33m ini disebut ‘jumlah geometris’, artinya jumlah meter yang diperlukan untuk kenaikan temperature 10C, apabila turun vertical kedalam lapisan bumi.
Derajat Geothermis, artinya jumlah derajat Celcius yang dipakai apabila turun vertical 100m kedalam bumi. Jumlah geothermis tidak sama disetiap tempat. Batuan gunung berapi yang masih panas memperkecil derajat geotermis, sedangkan air samudra dan air tanah memperbesar derajat geotermisnya.
Namun diduga bahwa makin jauh dari permukaan bumi akin kecil derajat geotermisnya, sehingga temperature inti bumi tidak akan lebih dari 3.0000C. Dalam temperature ini segala macam zat telah mencair / menjadi gas, tetapi karena tekanan berat dari lapisan-lapisan di atasnya maka barisfer tetap padat.
Beberapa ulasan tentang padatnya barisfer adalah (1). Bila seandainya barisfer cair, maka tentu akan terjadi pasang naik dan pasang surut, yang mungkin akan mengakibatkan permukaan bumi kembang kempis, (2). Getaran gempa di Jepang dapat diukur di Inggris dengan alat yang halus, sifat tersebut menunjukan bahwa inti bumi padat.
b. Kulit Bumi (Litosfer)
Kulit bumi (Litosfer) (lithos = batuan, sphaira - bulatan) adalah bagian bumi yang vital bagi kehidupan manusia, berupa benua, daratan, pulau-pulau tempat tinggal dan tempat melangsungkan kehidupan manusia. Lapisan ini terdiri dari dua lapisan, yaitu lapisan Sial (Silisium dan Aluminium) dengan berat jenis rata-rata 2,65 dan lapisan Sima (Silisium dan Magnesium) dengan berat jenis rata-rata 2,9.
45 Kulit bumi terdiri dari zat padat yang disebut batuan (termasuk pasir, tanah, abu, gunung berapi,kerikil dll) menurut kejadiaanya, batuan dibedakan atas tiga golongan yaitu :
1. Batuan Beku : terjadi dari magma yang cair dan panas membeku di dalam atau diluar bumi akibat temperaturnya turun. Menurut tempat terbentuknya, dibedakan ada tiga macam, yaitu batuan luar (magma yang cair dan panas keluar dari kawah gunung berapi saat meletus dan bersentuhan dengan udara yang tempraturnya lebih rendah dimuka bumi, akibatnya magma tadi membeku menjadi batuan), batuan beku sela (magma yang membeku di jalan keluar muka bumi), dan batuan beku dalam (magma yang membeku di dalam bumi).
2. Batuan Sedimen (endapan) : angin, air, es mengkikis batuan dan hasil kikisannya diendapkan ke tempat lain. Hasil kikisan ini ada yang tetap gembur, ada yang menjadi keras (membatu), karena tekanan dari lapisan di atasnya. Contoh yang tetap gembur (pasir pantai dan sungai) sedangkan yang mengeras (konglomrat = kumpulan batu-batu kerikil yang menyatu dan mengeras dan batu-batuan pasir – kumpulan pasir yang menyatu dan mengeras).
3. Batuan Metamorf (malihan) : batuan sedimen maupun batuan beku
yang telah mengalami perubahan sifat, karena suhu yang tinggi atau tekanan yang berat. Contoh batu pualam (marmer)
b. Lapisan Air (Hidrosfer)
Hidrosfer (Hydro = air, sphaira = bulatan) ialah semua perairan yang berada di bumi, yaitu samudra, lautan, danau, sungai dan air tanah. Kira-kira 71% dari planet bumi ini nerupakan lapisan air. Air dari laut, sungai, danau
46
menguap (evaporasi) ditambah dari penguapan vegetasi (transpirasi) akan membentuk awan. Awan yag terbawa oleh angin ketempat yang lebih tinggi akan mengalami pendinginan (kondensasi) sehingga terurai menjadi titik-titik air yang karena gaya beratnya akan turun kemuka bumi sebagai hujan (presipitasi). Setelah sampai dimuka bumi, sebagian mengalir diatas permukaan bumi dan aliran bawah permukaan , mengisis kembali danau, sungai, dan laut srta diserap kembali oleh tumbuhan. Dengan demikian terjadilah siklus hidrologi.
c. Lapisan Udara
Lapisan udara (Atmosfer = uap, udara, Sphaira = bulatan ) menyelimuti bumi. Berdasarkan sifatnya dibagi dalam beberapa lapisan.
1. Troposfer
Didaerah tropika, tinggi troposfer bisa mencapai 18km, di daerah kutub hanya 6km. gejala cuaca sehari-hari seperti awan, embun, hujan, salju, angin terjadi pada lapisan ini. Pada lapisan ini terdapat gejala ‘Lapse Rate’ artinya setiap naik 100m, suhu akan turun rata-rata 0,60C. Pada troposfer terdapat penurunan suhu yang disebabkan oleh sangat sedkitnya troposfer menyerap radiasi gelombang pendek dari matahari, sebaliknya permukaan tanah member panas pada troposfer di atasnya. Pertukaran panas banyak terjadi pada troposfer bawah, karena itu suhu turun dengan bertambahnya ketinggian mulai dari permukaan tanah. Udara troposfer atas sangat dingin, dengan demikian lebih berat dibandingkan dengan udara di atas tropoause sehingga udara troposfer tidak dapat menembus tropoause. 2. stratosfer
Lapisan udara di atas tropopause di sebut stratosfer. Kenaika suhu pada lapisan ini di sebbkan oleh unsure ozon (O3) yang menyerap radiasi ultra violet dari matahari. Stratosfer bagian atas di baasi oleh stratopause, yang terletak pada ketinggian 60 km. lapisan diatas stratopause di sebut mesosfer, yang terletak antara ketinggian 60 km dan 80 km.
47 3. mesosfer
pada lapisan ini di tandai penurunan suhu rata- rata0,4 derajat Celsius setiap naik 100 m. bagian atas mesosfer dibatasi mesopause, lapisan pada atmosfer yang paling rendah ( kira- kirab1000c), terletak pada ketinggian 85 km di atas mesopause terdapat lapisan termosfer , terletak pada ketinggian 85 km dan 300 km, suhu pada lapisan ini dari -1000 C sampai ratusan bahkan ribuan derajat.
d. termosfer
lapisan ini dibatasi oleh termopause, terletak pada ketinggian 300 km sampai 1000 km. suhu termopause konstan terhadap ketinggian, tetapi berubah dengan waktu. Pada malam hari suhu berkisar antara 300 0C- 1200 0C dan pada siang hari antara 700 0C- 1700 0C.
Atmosfer penting bagi khidupan di bumi karena tanpa atmosfer, makluk hidup tidak dapat hidup . atmosfer juga sebagai pelindung kehidupan di bumi dari radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang angkasa pada malam hari. Sangat beruntung bahwa atmosfer menyebabkan ambatan bagi benda yang bergerak melaluinya, sehingga metior melalui atmosfer akan menjadi panas dan hancur sebelum mencapai permukaan bumi. Atmosfer bersifat kompresibel ( bias dimanpatkan) sehingga lapisan atmosfer hewan lebih padat daripada lapisan di atasnya, akibatnya tekanan udara berkurang sesuai ketinggian.
Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas yang tidak tampak dan tidak berwarna. Empat gas yaitu nitrogen (N2 ),oksigen (02), argon (Ar) dan Carbondioksida (CO2) volumenya hampir 100% dari volume udara. Volume nitrogen( N2) 78%, oksigen 20 %, argon 0,9% dan carbondioksida 0,03% . gas lain yang stabil adalah neon(Ne), helium(He), krpton(Kr), hydrogen (H2), xenon (Se), metana(CH4), sedangkan yang kurang stabil antara lain ozon (O3). Oksigen sangat penting bagi kehidupan, yaitu
48
mengubah zat makanan menjadi energy. Oksigen dapat bergabung dengen unsure kimia lain yang di butuhkan untuk pembekaran. Carbon dioksida dihasilkan dari pembakaran bahan bakar, pernafasan manusia dan hewan, kemudian di butuhkan oleh tumbuhan. Carbon dioksida mengakibatkan efek rumah kaca, kenaikan konsentrasi carbon dioksida di dalam atmosfer akan mengakibatkan kenaikan suhu permukaan bumi.
Nitrogen terdapat di udara dalam jumlah paling banyak, tidak langsung bergabung dengan unsure lain. Tetapi pada akekatnya unsure ini adalah penting, karena merupakan dari senyawa organic, kalau tidak ada unsure ini , materi akan mudah terbakar dan setiap ada api akan menimbulkan kebakaran yang sulit di padamkan. Neon, Argon, Xeon, dan Kripton tidak mudah bergabung dengan unsure lain , bias di gunakan untuk bohlam lampu. Helium dan Hidrogen merupakan gas yang paling ringan dan sering di gunakan untuk mengisi balon. Ozon terutama terdapat pada ketinggian 20 km- 30 km, gas ini dapat menyerap radiasi ultra violet dari matahari yang bisa membahayakan bagi mahluk hidup.
3. Terbentuknya Benua dan Samudra
Benua merupakan bagian bumi yang tidak tertutup oleh perairan. Terdapat beberapa teori tentang terbentuknya benua dan samudra di bumi yaitu:
pertama : teori tentang pergeseran benoa ( continental drift) oleh Alfred I Wegener( tahun 1915), dan teori yang di kemukakan adalah sebagai berikut: ‘’ pada saat bumi terbentuk hanya berupa satu benua besar( superkontinental). Pagea, superkontinental ini retak-retak dan pecah menjadi 3 bagian, yaitu Eropa- Asia, Amerika Afrika, dan Australia – dan Antartika. Kemudian Amerika- Afrika dan Australian- Antartika pecah, seperti keadaan sekarang.
49 Pada saat Amerika- Afrika pecah, celah di antaranya terisi air membentuk samudra Antlantik. Anak benua India yang tadinya menempel di benua Afrika, retak dan pecah bergerak ke utara dan menempel pada benua asia, akibatnya terjadi garak vertical, yang naik membentuk pegunungan Himalaya dan yang turun membentuk samudra india .
Pada saat bumi berotasi, ada sebagian masanya yang terlempar keluar, yang kemudian membentuk cekungan menjadi samudra pasifik.
Kedua teori lempeng tektonik( tectonic plate theory) yang di kemukakkan oleh harry sebagai berikut:
Bumi ini terdiri dari lempeng-lempeng tipis dan kaku yang retak-retak dengan bentuk yang tidak beraturan dan dikelompokkan atas lempengan benoa dan lempengan samudra. Lempengan ini terdiri dari enam lempengan, yaitu lempengan antartika, lempengan amerika, lempengan afrika,lempengan Eurasia, lempengan india- Australia, dan lempeng pasifik. Lempeng- lempeng ini setiap saat mengalami gerakan ( horizontal maupun vertical) untuk mencari kesehimbangan baru. Baik bergerak saling menajauh, saling mendekat maupun saling bergesekan.
a. Apabila lempengan benua dan samudra saling bertabrakan, maka lempengan samudra tersebut akan menyusup atau menujam ke bawah lempeng benua. Karena lempeng samudra mempunyai berat jenis lebih besar. Pada bidang pertemuan ke dua lempeng tersebut, akan di temui jalur palung laut, proses pelipatan dan sesar, di sertai kegiatan pulkanisme serta merupakan dairah rawan gempa. Contohnya pertemuan antara lempeng benua aurasa dengan lempeng samudra india- Australia.
b. Apabila kedua lempeng bergerak saling menjauh, maka akan terjadi rekahan dan dari rekahan tersebut akan keluar magma yang banyak mengandung mineral besi dan magnesium, yang kemudian membeku membentuk kerak bumi yang baru. Contohnya : perekahahan
50
lempeng samudra yang terjadi samudra atlantik ( pematang tengah samudra atlantik).
c. Apabila dua lempeng saling bergesekan maka pada bidang batasnya di temukan patahan atau sesar mendatar. Contohnya sesar San Adreas di Amerika Serikat.
4. Perubahan Atmosfer
Atmosfer bumi mengandung berbagai macam gas, yang berfungsi melindungi dan member kehidupan bagi makhluk hidup yang berada di bumi. Dengan makin meningkatnya pencemaran udara, kandungan gas yang ada di atmosfer ikut berubah. Perubahan ini berakibat bencana bagi makhluk hidup yang ada di bumi. bencana yang timbul antara lain : hujan asam, penipisan ozon, dan pemanasan global.
a. Hujan asam
Gas sulfur dioksida (SO2), dari pembakaran minyak bumi dan batu bara dan proses industry serta gas nitrogen dioksida (NO2) dari semua jenis pembakaran bereaksi dengan uap air (H2O) yang berada di atmosfer akan membentuk asam sulfat (H2SO4) dan asam nitrat (HNO3). Apabila asam sulfat dan asam nitrat ini terkena hujan maka hujan akan menjadi bersifat asam.
Hujan asam ini akan menimbulkan kerusakan hutan, tanaman, dinding pualam, cat dll. Asam sulfat dan asam nitrat merupakan asam yang kuat dan bila terkena hujan maka pH akan turun di bawah 5,6 . hujan yang normal, tidak tercemar asam, pHnya sekitar 5,6 ( agak asam), sebab terlarutnya asam karbonat (H2CO3) yang terbentuk dari gas CO2 ( carbondioksida) dalam air hujan.
b. Penipisan ozon.
Di lapisan stratosfer terdapat ozon (O3) yang berfungsi untuk menahan sinar ultraviolet dari matahari. Pada suhu biasa, cukup stabil, tetapi
51 bila di panaskan akan terurai menjadi oksigen (O2). Ozon di stratosfer menyebabkan orang lanjut usia dan anak balita menjadi sesak nafas. Ozon yang di buat dalam proses dalam industry dapat di gunakan untuk mensterilkan dan menjernihkan air.
Apabila di stratosfer terdapat CIFC (Clorofluoro Carbon), CFC bertemu sinar ultra violet maka CL (Chlor) akan bereaksi dengan atom O dari Ozon. Makin banyak CIFC di atmosfer maka makin banyak atom Cl yang di lepas dan bereaksi dengan ozon, yang berakibat terjadi penipisan ozon.
CIFC merupakan produk sampingan dari bentuk industry seperti bahan pendingin kulkas, bahan pendingin ruangan, penggunaan aerosol pada haispray, parfum dan obat nyamuk , Styrofoam..
Apa bila penipisan ozon terjadi , dampaknya pada manusia, antara lain:
(1). Kanker kulit. (2). Katarak mata.
(3). Penurunan kekebalan tubuh. c. Pemanasan gelobal.
Panas yang di pancarkan dari sinar matahari kemuka bumi sebagian di serap dan sebagian lagi di pantulkan oleh muka bumi. Panas yang di pantulkan oleh muka bumi terperangkap oleh gas rumah kaca secara terus menerus, maka pemanasan gelobal tidak dapat di hindari.
Gas rumah kaca yang ada diatmosfer memiliki sifat seperti kaca dalam rumah, yang fungsinya menahan sinar inframerah yang di pantulkan oleh muka bumi sehingga suhu di permukaan bumi meningkat.
Gas rumah kaca sudah ada pada atmosfer bumi karena gas rumahkaca inilah permukaan bumi menjadi hangat sehingga nyaman untuk kehidupan.
52
Das rumah kaca yang penting menangkap panas dalam atmosfer adalah carbon dioksida(CO2), uap air(H2O), nitrat oksida (NO2), metana (CH4), dan CHC (clorofluorocarbon).
Pemanasan global ini mengakibatkan peningkatan suhu permukaan bumi karena naiknya intensitan gas rumah kaca.
5. Gerak Rotasi, Gerak Revolusi dan Grativasi Bumi
Bumi berputar pada porosnya dengan arah barat-timur san sekali putaran memerlukan waktu 23 jam 36 menit 4 detik. Gerakan Bumi berputar pada porosnya disebut rotasi Bumi.
Akibat rotasi Bumi yaitu:
Gerak semu harian matahari, seolah-olah matahari terbit di sebelah timur dan terbenam di sebelah barat
Pergantian siang dan malam, dimana separuh dari bola bumi menerima sinar matahari (siang), sedangkan separuh lainnya mengalami kegelapan (malam)
Pembiasan arah angin dan arus laut, seperti yang dijelaskan dalam hukum Buys Ballot. Angin dibelahan bumi utara tidak bergerak lurus dari tekanan udara maksimum ke daerah udara tekanan minimum, tetapi dibelahan bumi utara dibiaskan ke kanan dan di belahan bumi selatan dibiaskan ke kiri
Perbedaan waktu antara tempat-tempat yang berbeda garis bujurnya
Bentuk Bumi bulat pepat, pada bagian kutub mengalami pemepatan dan bagian ekuator mengalami pengembungan. Bumi disamping berputar pada porosnya, juga berputar mengintari matahari dan sekali berputar memerlukan 365,25 hari, gerakan bumi berputar mengintari matahari disebut revolusi Bumi.
53 Akibat revolusi Bumi yaitu:
Di daerah sebelah utara garis balik utara (Tropic of Cancer) dan sebelah selatan (Tropic of Capricon) mengalami empat musim (panas-gugur-dingin-semi) bergantian
Perbedaan lamanya siang dan malam, pada musim panas siang hari lebih panjang daripada malam, sebaliknya pada musim dingin malam hari lebih panjang daripada siang harinya.
Bumi mempunyai gaya berat dan gaya berat tersebut dinamakan grativasi
Akibat grativasi bumi yaitu :
Materi di bumi punya bobot, sehingga tidak melayang-layang
Makin kea rah kutub, bobot suatu materi akan semakin besar, karena jari-jari bumi kearah kutub menjadi pendek
Terlihat rasi bintang yang beredar dari bulan ke bulan
6. Gerhana Matahari dan Gerhana Bulan
Bila kedudukan matahari-bumi-bulan berada pada satu garis lurus, sehingga sinar matahari yang akan diterima bumi atau bulan menjadi terhalang, terjadi gerhana.
Gerhana bulan terjadi karena permukaan bulan tertutup oleh bayangan bumi. Gerhana bulan akan terjadi pada fase bulan purnama. Kemiringan bidanng edar bulan terhadap ekliptika (5 , menyebabkan gerhana bulan tidak terjadi pada setiap bulan purnama.
Gerhana matahari terjadi karena ada bagian bumi yang tertutup oleh bayangan bulan. Ada tiga macam gerhana matahari, yaitu gerhana matahari total, gerhana matahari sebagian (parsial) dan gerhana matahari cincin.
54