dan mengembang. Atmosfer dapat terus berada di seputar bumi karena tarikan gravitasi bumi. Ketinggian lapisan atmosfer senantiasa berubah-ubah seiring perubahan waktu dan musim. Di bawah ini adalah komposisi unsur gas-gas pada lapisan atmosfer.
Menurut perubahan suhu dan ketinggiannya, atmosfer dapat dikelompokkan menjadi empat lapisan utama, yakni troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer.
1. Lapisan Troposfer
Troposfer merupakan lapisan atmosfer yang paling rendah. Lapisan ini bersentuhan dengan permukaan bumi. Kandungan massa udara terbesar berada pada lapisan troposfer.
Ketinggian lapisan troposfer berbeda di setiap daerah. Di wilayah kutub, ketinggiannya mencapai 8 km, di daerah sedang mencapai 11 km, dan di daerah khatulistiwa dapat mencapai 16 km. Secara umum, ketebalan lapisan ini adalah 15 km. Makin tinggi lapisan troposfer di suatu wilayah, maka akan makin rendah temperaturnya. Setiap ketinggian naik 100 m, temperatur akan makin turun atau rendah hingga antara 0,5°– 0,6° celcius. Maka temperatur atau suhu di pegunungan lebih rendah dibandingkan di daerah pantai. Bagian tertinggi dari KESEIMBANGAN YANG
GENTING
Atmosfer berada dalam kondisi keseimbangan dinamis yang sangat rawan. Aktivitas manusia telah mengalihkan sejumlah besar karbon yang semula tersimpan di dalam batuan ke dalam atmosfer. Proses ini menyebabkan iklim dunia menghangat. Sementara itu, akibat aktivitas manusia, lapisan ozon juga menipis dengan cepat. Ini membuka jalan bagi radiasi matahari yang berbahaya untuk mencapai permukaan bumi. Jika kita terus menerus mengganggu keseimbangan atmosfer, maka planet bumi tempat kita hidup sekarang mungkin tidak akan nyaman lagi untuk didiami di masa yang akan datang.
Tugas Bersama
1. Mengapa ketinggian lapisan atmosfer berbeda-beda di satiap daerah?
2. Manakah lapisan udara yang lebih tebal antara di pantai dengan di gunung?
Kelompok Nama
Gas Lambang Volume
Berat Molekul Manfaat Gas Utama Nitrogen N2 78,0% 28,02 Bagi kehidupan tumbuhan Oksigen O2 20,95% 32,00 Pernapasan makhluk hidup Argon Ar 0,93% 39,88 Karbon dioksida CO2 0,03% 44,00 Fotosintesis tumbuhan Neon Ne 0,0018% 20,18 Lampu neon Helium He 0,0005% 4,00 Pengisi balon gas Krypton Kr 0,00018% -Xenon Xe 0,000006% -Hidrogen H 0,00005% 2,02 Bahan Ozon Oz 0,00006% 48,00 Menyerap ultraviolet dari Matahari Gas Penyerta Permanen Gas Penyerta tidak Permanen
lapisan troposfer disebut tropopause. Pada tropopause, suhu tidak akan mengalami penurunan.
Segala proses cuaca semacam angin, penguapan, hujan, awan dan petir terjadi pada lapisan troposfer. Lapisan troposfer merupakan satu-satunya lapisan atmosfer yang mengandung uap air.
2. Lapisan Stratosfer
Ketinggian lapisan stratosfer berkisar antara 15–50 km. Lapisan Stratosfer bawah yang disebut isothermia berketinggian antara 11–20 km. Pada lapisan isothermia ini, terkandung bulir-bulir sulfat yang memiliki kegunaan sebagai pembentuk hujan. Lapisan stratosfer tengah yang disebut daerah inversi memiliki ketinggian antara 21–35 km. Pada daerah inversi. Suhu akan makin tinggi seiring meningkatnya ketinggian. Lapisan Stratosfer paling atas atau stratopause berketinggian antara 36– 50 km. Lapisan stratosfer paling atas merupakan daerah inversi yang kuat.
Pada lapisan stratosfer paling atas, terdapat kandungan ozon (O3) yang berfungsi menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet dari matahari sehingga mampu menjaga makhluk hidup yang ada di bumi. Pada lapisan ini gejala-gejala cuaca sudah tidak dijumpai lagi, sehingga keadaan udara relatif tenang.
3. Lapisan Mesosfer
Mesosfer merupakan lapisan dengan ketinggian antara 50-80 km. Pada lapisan ini, makin bertambah ketinggian maka suhu akan makin turun. Pada ketinggian sekitar 50 km, suhu berkisar 5°C, sedangkan pada lapisan puncaknya yang disebut
mesopause, suhu berkisar –95°C. Gas pada lapisan ini tidak terlalu padat. Pada lapisan ini, tidak ada sirkulasi udara.
Lapisan ini berfungsi menyaring benda-benda angkasa (meteor) yang akan jatuh ke bumi karena tarikan gravitasi.
Gambar 6.2 Petir terjadi di lapisan troposfer.
Sumber: Photo Image
Tugas Mandiri
Mengapa radiasi ultraviolet matahari dapat menimbulkan kerugian bagi makhluk hidup di bumi?
Gambar 6.3 Lapisan-lapisan atmosfer bumi.
Sumber: Atlas Dunia Buana Raya
Ozon Srtatosfer Troposfer Mesosfer Termosfer km o C
Wawasan Sosial
B. Cuaca dan Iklim
4. Lapisan Termosfer atau Ionosfer
Lapisan termosfer merupakan lapisan atmosfer yang paling tinggi. Ketinggiannya berkisar > 80 km. Pada lapisan ini, terdapat molekul-molekul oksigen dan nitrogen. Makin tinggi lapisan termosfer, maka temperaturnya akan makin tinggi pula. Pada kisaran tinggi 480 km, temperatur dapat mencapai 1,23°C. Sementara, pada kisaran tinggi 120 km, suhunya mencapai -38°C, dan pada lapisan paling bawah, suhu berkisar antara -95°C. Termosfer adalah zona terakhir atmosfer sebelum menyentuh angkasa hampa. Di dalamnya terdapat lapisan eksosfer, di mana molekul-molekul gas bumi terlepas ke ruang angkasa. Gejala aurora tercipta di lapisan terbawah termosfer dari kedua kutub. Pada lapisan termosfer, terjadi proses ionisasi. Ionisasi merupakan proses di mana elektron pada partikel-partikel yang ada pada termosfer bertambah atau berkurang. Oleh sebab itu, lapisan ini disebut pula sebagai lapisan ionosfer. Karena peristiwa ionisasi tersebut, lapisan termosfer bermuatan listrik.
Partikel ion yang terbentuk pada lapisan ini berfungsi sebagai pemantul gelombang radio, sehingga sangat membantu dalam bidang komunikasi. Lapisan pemantul gelombang radio disebut lapisan Kennelly Heaviside dan lapisan Apleton.
5. Lapisan Eksosfer atau Dissipasifer
Selain empat lapisan atmosfer yang telah diketahui, sebenarnya masih ada suatu lapisan yang menempati bagian teratas pada atmosfer. Lapisan tersebut disebut lapisan eksosfer.
Lapisan eksosfer berada pada ketinggian rata-rata lebih dari 480 km dari permukaan bumi. Pada lapisan ini gerakan atom-atomnya sudah tidak beraturan, molekul-molekul udara bergerak bebas, sehingga kondisi udaranya sangat renggang. Lapisan ini sering disebut juga ruang antarplanet atau
geostasioner. Pada lapisan ini hanya terdapat sedikit gas. Hidrogen merupakan unsur penyusun paling utama.
Perlu kamu ketahui, cuaca dan iklim merupakan dua hal yang berbeda namun keduanya memiliki faktor-faktor yang sama. Misalnya, informasi prakiraan cuaca televisi menyebut-kan, pada hari Sabtu akan terjadi hujan di kota Surabaya, tetapi di Kota Semarang diperkirakan cerah. Maka cuaca di Kota Surabaya dan Semarang pada hari Sabtu berbeda. Dari uraian tersebut dapat dikatakan bahwa cuaca adalah kondisi berbagai unsur udara pada jangka waktu singkat (24 jam) dan meliputi kawasan tertentu yang tidak terlalu luas (kota, desa, pulau kecil). Sementara, iklim adalah rata-rata cuaca yang meliputi kawasan yang luas (kawasan negara atau benua) pada jangka waktu yang panjang. Peraturan internasional menyatakan bahwa pengamatan iklim sekurang-kurangnya dilakukan selama 30 tahun.
Ilmu yang mempelajari cuaca disebut meteorologi, sedangkan ilmu yang mempelajari iklim disebut klimatologi.
Gambar 6.4 Aurora borealis tampak di daerah Alaska, terjadi di lapisan terbawah ter-mosfer.
Cuaca dan iklim di bumi ini senantiasa berubah-ubah. Walau begitu, sifat dan polanya pada kawasan tertentu memiliki kecenderungan yang sama. Cuaca dan iklim dapat terbentuk karena unsur-unsur sinar matahari, suhu/temperatur, kelembapan udara, tekanan udara, curah hujan, angin, dan awan.
1. Sinar Matahari
bumi beredar mengelilingi matahari pada lintasan elips yang disebut garis edar. Matahari yang berpijar memancarkan sinarnya ke segala arah, dan bumi yang mengelilinginya pun menerima sinar matahari tersebut. Proses penyinaran matahari pada bumi disebut insolasi. Sebagai akibat penyinaran matahari, terjadi pemanasan di permukaan bumi. Proses pemanasan tersebut dinamakan radiasi. Radiasi dari sinar matahari menjadi sumber pemanas utama bagi bumi.
Oleh karena bumi berbentuk bulat dan selalu berputar pada porosnya, tidak mungkin semua permukaan bumi menerima penyinaran matahari pada saat yang bersamaan. Waktu penerimaan sinar matahari di suatu kawasan tertentu sangat dipengaruhi oleh letak lintang kawasan tersebut. Makin tinggi letak lintang suatu kawasan, maka penyinaran akan makin kurang, sehingga waktu siang hari di kawasan tersebut makin pendek.
Di samping itu, penyinaran matahari pada bumi juga dipengaruhi oleh pergerakan unsur-unsur di atmosfer. Misalnya, awan yang ada pada lapisan troposfer dapat menghalangi sinar matahari di suatu kawasan, sehingga kawasan yang diselubungi awan tersebut tidak mendapat penyinaran matahari.
2. Suhu atau Temperatur
Adanya perbedaan tingkat pemanasan matahari di permukaan bumi, menyebabkan suatu kawasan akan memiliki perbedaan suhu dengan kawasan lainnya. Sebagian panas yang sampai ke permukaan bumi diserap dan sebagian lagi dipantulkan.
Gambar 6.6 Waktu penyinaran matahari dipengaruhi oleh letak lintangnya. (a) dan (c) waktu penyinarannya lebih pendek dibandingkan (b).
Sumber:Dokumen Penerbit
Wawasan Sosial
Karena iklim di muka bumi berbeda-beda, maka terbentuk variasi lingkungan, seperti gurun, hutan hujan tropis, tundra, sabana, dan daratan yang tertutup lapisan es
Gambar 6.5 Variasi iklim menyebab-kan terjadinya variasi lingkungan.
Sumber: Geographica The Complete Illustrated World Reference
(a)
(b)
Pantulan sinar matahari tersebut akan sangat memengaruhi suhu di kawasan tersebut.
Kawasan permukaan bumi yang berada pada posisi 0–230LU
dan LS akan mengalami pemanasan yang lebih banyak dibanding kawasan lainnya, sehingga suhunya tinggi. Ini disebabkan penyinaran terjadi secara tegak lurus. Adapun kawasan yang berada pada posisi 23–400 LU dan LS bersuhu sedang karena sudut penyinaran lebih rendah dibandingkan
pada kawasan dengan posisi 0–230 LU dan LS. Sementara,
daerah dengan kawasan lintang dekat kutub akan bersuhu rendah karena penyinaran lebih miring lagi.
Daerah atau dataran yang tinggi akan memiliki suhu yang lebih sejuk dibanding daerah atau dataran yang rendah. Hal ini terjadi karena pemanasan berlangsung melalui gelombang pantulan pemanasan dari permukaan. Seperti kita ketahui, dataran tinggi semacam pegunungan biasanya tidak membentang seperti dataran rendah. Karenanya pemantulan pun tidak dapat berlangsung maksimal. Selain itu, kerapatan udara di dataran tinggi lebih renggang daripada di dataran rendah sehingga udara di dataran tinggi kurang mampu menyerap panas.
Pemanasan yang terjadi di darat akan lebih cepat dibandingkan perairan. Ini dimungkinkan karena keadaan daratan yang padat dan sulit ditembus sinar matahari. Pemanasan pada kawasan perairan berlangsung lambat karena air selalu bergerak dan dapat tertembus sinar matahari. Sehingga apabila kita simpulkan, faktor-faktor yang memengaruhi tingkat penerimaan panas Matahari ke permukaan bumi adalah:
a. sudut datang sinar matahari di posisi tegak lurus atau miring; b. lamanya penyinaran matahari, semakin lama siangnya
semakin panas yang diterima bumi;
c. keadaan muka bumi yang meliputi daratan yang bervegetasi, gurun pasir, dan lautan;
d. banyak sedikitnya awan atau uap air di udara.
3. Kelembapan Udara
Pemanasan yang terjadi pada permukaan bumi menyebabkan air-air yang ada pada permukaan bumi, baik di daratan maupun lautan, menguap dan termuat dalam udara. Kandungan uap
yang ada dalam udara ini dinamakan kelembapan udara.
Kelembapan udara dapat berubah-ubah, tergantung pada pemanasan yang terjadi. Makin tinggi suhu di suatu kawasan, maka makin tinggi pula tingkat kelembapan udara di kawasan tersebut, karena udara yang mengalami pemanasan, merenggang dan terisi oleh uap air.
Kandungan uap air yang termuat dalam jumlah udara tertentu pada temperatur tertentu dibandingkan dengan kandungan uap yang dapat termuat dalam udara tersebut disebut kelembapan relatif atau nisbi. Besarnya kelembapan relatif dinyatakan dalam persen.
Gambar 6.7 Daerah dataran tinggi mempunyai suhu yang sejuk.
Sumber:Dokumen Penerbit
Tugas Mandiri
Menurutmu, bagaimana tingkat kelembapan udara di hari yang cerah pada pukul 09.00 dengan pukul 13.00?
Rumus untuk menentukan kelembapan relatif adalah:
Keterangan:
e = Jumlah uap air yang dikandung udara (lembap absolut) E = Jumlah uap air maksimum yang dapat dikandung dalam
udara tersebut.
Contohnya, suhu di suatu kawasan adalah 25OC, sedangkan setiap 1 m3
udara memuat kandungan uap sebesar 45 gr. Apabila udara pada temperatur tersebut mampu memuat 67,5 gr uap air. Kelembapan relatifnya adalah ( ) x 100% = 66,6%.
Selain kelembapan relatif atau kelembapan nisbi, ada jenis kelembapan lain yang disebut kelembapan absolut. Kelembapan absolut ialah jumlah yang menunjukkan kandungan uap air dalam satuan gram yang ada pada setiap 1 m3 udara.
45 67,5
4. Tekanan Udara
Tekanan udara adalah suatu gaya yang timbul oleh adanya berat dari lapisan udara.
Udara merupakan kumpulan gas yang masing-masing memiliki massa dan menempati ruang. Karena massa yang dimilikinya, udara pun memiliki tekanan. Suhu di suatu kawasan sangat berpengaruh terhadap tekanan udara di kawasan tersebut. Bila suhu makin tinggi, maka tekanan udara akan makin rendah. Ini disebabkan udara yang hangat bersifat renggang. Sebaliknya, bila suhu makin rendah, maka tekanan udara akan makin tinggi karena udara yang dingin lebih padat daripada udara yang panas. Berdasarkan hal tersebut, suhu sangat menentukan perbedaan tekanan udara di setiap kawasan di muka bumi ini.
5. Angin
Seperti telah kita ketahui, tekanan udara di setiap kawasan di bumi ini tidak sama. Karena adanya perbedaan tekanan udara
100% E
e Relatif
Kelembapan = ×
Gambar 6.8 Besarnya penguapan memengaruhi kelembapan udara.
Sumber:Microsoft Student 2006.
Penguapan daratan
Penguapan sungai
Penguapan lautan
Tugas Mandiri
Menurutmu bagaimana tekanan udara di pegunungan
dibandingkan dengan di daerah pantai?