ATMOSFER DAN UNSUR-UNSURNYA (I): TEMPERATUR
BAGIAN I – ATMOSFER
Atmosfer merupakan lapisan gas atau campuran gas (udara) yang menyelimuti dan terikat pada bumi oleh gaya gravitasi. Walaupun terlihat tebal dan tanpa batas, atmosfer sangat tipis bila dibandingkan dengan kedalaman bumi. 99% dari atmosfer terkonsentrasi dalam rentang ketinggian 35 km dari permukaan bumi. Atmosfer bersifat dapat dimampatkan (kompresibel), sehingga lapisan di bawah lebih padat dibandingkan lapisan di atasnya.
Ada dua ilmu yang khusus mempelajari tentang aspek-aspek dari atmosfer, yakni meteorologi dan klimatologi. Meteorologi adalah ilmu yang mempelajari proses fisis dan gejala cuaca yang terjadi di dalam atmosfer terutama pada lapisan paling bawah (troposfer). Terdapat dua klasifikasi meteorologi:
Berdasarkan metode pendekatan:
Meteorologi sinoptik: tinjauan kondisi atmosfer, meliputi daerah luas pada suatu saat tertentu. Mencari perkiraan kondisi atmosfer dalam beberapa jam hingga beberapa hari yang akan datang. Merupakan dasar bagi perkiraan cuaca.
Meteorologi teoretis (dinamis): menerapkan teori dan metode fisika untuk menemukan keterkaitan matematis-fisis dalam meteorologi dan memformulasikannya dalam bentuk persamaan fisika-matematis.
Meteorologi fisis: mempelajari megenai proses fisis yang terjadi dalam atmosfer, seperti radiasi, elektrisitas atmosfer, perubahan fasa air, dan sebagainya.
Berdasarkan skala dan luas daerah yang dipelajari:
Meteorologimakro: mempelajari proses atmosfer yang menimbulkan gejala atmosfer yang berukuran antara 100-1000 km, contoh: siklon tropis.
Meteorologimeso: mempelajari proses atmosfer berukuran 0,1-100 km, contoh: awan kumulonimbus, badai guntur, dll.
Meteorologimikro: skala kecil, berlangsung dekat permukaan dengan ukutan 100 m-<1 cm. Klimatologi adalah ilmu yang mencari gambaran dan penjelasan iklim dan faktor penyebabnya, sehingga klimatologi lebih luas dan studi rentang waktunya lebih besar (pengamatan iklim setiap 30 tahun).
KOMPOSISI ATMOSFER
Secara umum, atmsofer mengandung udara kering, udara basah (uap air dalam ketiga fasenya), serta aerosol.
[1] Nitrogen
Masuk ke atmosfer dari peluruhan sisa-sisa hasil pertanian dan letusan gunung berapi. Keluar dari atmosfer melalui pengikatan nitrogen oleh aktivitas biologis tumbuhan dan makhluk hidup di laut. Nitrogen akan dibentuk melalui pemecahan NOx oleh petir dan pembakaran temperatur tinggi di
dalam mesin kendaraan bermotor dan pesawat terbang. Konsentrasinya dalam atmosfer seimbang, dimana masukan (input) dan keluaran (output) nitrogen seimbang.
Oksigen
Jumlahnya konstan di atmosfer. Dihasilkan melalui proses fotosintesis pada tumbuhan, dimana zat hijau daun menyerap CO2 dan mengubahnya menjadi O2. Oksigen diambil dari atmosfer melalui
pernafasan makhluk hidup dan peluruhan bahan organik. Ozon
Ozon (O3) terkonsentrasi dalam stratosfer, sekitar 15-35 km, dan tidak stabil karena mudah terurai
menjadi O melalui radiasi. Berfungsi sebagai penyerap utama radiasi UV matahari sehingga tidak membahayakan makhluk hidup di permukaan bumi.
Karbondioksida
Berasal dari proses pernafasan makhluk hidup, peluruhan bahan organik, serta pembakaran bahan industri, fosil, pembakaran hutan, dan perubahan tata guna lahan. Keluar dari atmosfer melalui fotosintesis. CO2 mengabsorpsi radiasi inframerah (IR) yang dipancarkan permukaan bumi sehingga
panasya tidak keluar dari atmosfer. Akibatnya, gas ini berfungsi sebagai gas rumah kaca yang menjadi temperatur muka bumi tetap hangat.
Uap air
Hanya terkonsentrasi pada troposfer dan memainkan peranan penting disana. Berasal dari evapotranspirasi dari permukaan bumi dan diangkat ke atas oleh turbulensi. Keluar dari atmosfer melalui kondensasi dalam bentuk hujan, salju, dan curahan lainnya. Uap air dapat mengabsorpsi radiasi matahari dan bumi sehingga berperan sebagai pengatur udara.
Aerosol
Aerosol adalah partikel yang berukuran lebih besar dari molekul, namun cukup kecil sehingga dapat melayang di dalam atmosfer, contohnya adalah debu, garam laut, garam lain, sulfat, nitrat, dll. Debu berkurang dengan bertambahnya ketinggian, meskipun debu meteorik dapat dijumpai pada lapisan
atmosfer atas. Partikel debu bersifat higroskopis, bertindak sebagai inti kondensasi. Debu dapat menyerap, memantulkan, dan menghamburkan radiasi.
STRUKTUR ATMOSFER
Umumnya dilihat berdasarkan distribusi temperatur dengan ketinggian, serta fenomena yang terjadi di dalamnya.
[2] Troposfer (0-8/16 km)
Merupakan lapisan paling bawah. Suhu umumnya berkurang sebesar 6,5oC/km. Sumber panas lapisan ini adalah permukaan bumi yang mengabsorpsi dan memantulkan radiasi matahari. Mengandung sekitar 80% massa atmosfer. Lapisan ini memegang kendali yang besar bagi permukaan bumi karena segala fenomena cuaca terjadi disini. Puncak dari troposfer disebut
tropopause, dimana terjadi inversi suhu, yakni suhu meningkat dengan ketinggian. Tropopause terletak pada ketinggian 16 km di daerah khatulistiwa dan 8 km di kutub.
Stratosfer (8/16-50 km)
Pada lapisan ini, terjadi peningkatan suhu karena lapisan ozon yang menyerap radiasi UV dari matahari. Merupakan lapisan inversi, sehingga pertukaran antara lapisan ini dan di troposfer sangat minim. Bagian atas dibatasi oleh stratopause, yakni permukaan diskontinuitas suhu pada ketinggian sekitar 60 km dengan suhu 0oC.
Mesosfer (50-80 km)
Pada lapisan ini, suhu kembali berkurang dengan bertambahnya ketinggian sekitar 4oC/km, mencapai -90oC pada mesopause, sehingga disebut mempunyai keseimbangan radiasi negatif. Karena suhu yang dingin dan lebih kompak, ketika meteor dengan kecepatan tinggi melintasi lapisan ini, ia akan terbakar.
Termosfer (80-500 km)
Temperatur kembali meningkat karena absorpsi sinar UV oleh atom oksigen. Di atas 100 km, atmosfer dipengaruhi oleh sinar X dan radiasi UV, sehingga terjadi ionisasi, dimana atom menjadi ion, sehingga terkumpul membentuk lapisan ion atau ionosfer. Ionosfer sendiri bukan lapisan, melainkan sebuah zona yang terdapat mulai dari mesosfer hingga termosfer. Zona ini dibagi menjadi tiga lapisan, yaitu D, E, dan F. Lapisan D memantulkan gelombang radio AM, namun melemahkannya melalui absorpsi pada siang hari. Pada malam hari, lapisan D hilang sehingga gelombang AM dapat memantul dengan baik pada lapisan E dan F. Oleh karena itu, radio dengan frekuensi AM dapat dipakai pada malam hari. Gelombang FM tidak dipengaruhi oleh lapisan DEF ini karena gelombangnya yang lebih pendek dapat menembus ionosfer tanpa pemantulan.
[3] UNSUR-UNSUR ATMOSFER, CUACA, DAN IKLIM
Unsur-unsur yang mengatur cuaca dan iklim adalah suhu udara, kelembapan, tekanan, curah hujan, serta embun, kabut, dan perawanan. Semua unsur ini akan dibahas secara lengkap pada dua modul meteorologi yang akan datang. Mengenai temperatur akan dibahas pada modul ini.
BAGIAN II–TEMPERATUR
Suhu atau temperatur adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda. Atau, tingkat energi kinetik rata-rata dari atom atau molekul suatu materi. Sementara itu, panas (heat) adalah energi yang ditransfer ke dalam atau ke luar dari sebuah objek karena perbedaan suhu antara objek itu dan
lingkungan sekitarnya. Panas berpindah dari tempat sengan suhu tinggi ke rendah. Terdapat dua jenis panas, yakni panas laten (latent heat) dan panas nyata (sensible heat). Panas laten adalah energi yang berperan (diserap/dilepaskan) ketika air berperan dalam perubahan fasa (laten: tersembunyi). Seentara itu, panas nyata adalah panas yang dapat kita rasakan dan ukur, misalnya panas tubuh. Alat ukur temperatur disebut dengan termometer.
Suhu dinyatakan dalam satuan derajat fahrenheit, kelvin, maupun celcius. Skala Kelvin diakui sebagai skala internasional dalam perhitungan matematis karena titik ini didasarkan pada nol mutlak, yakni titik saat gas berhenti melakukan tekanan. Nilainya adalah pada 0 K, sedangkan ketika air mendidik, skala Kelvin menunjukkan angka 273 K, setara dengan 100oC. Konversi ketiga satuan adalah:
( )
Distribusi suhu udara dapat dinyatakan dalam isoterm, yaitu garis yang menghubungkan tempat yang mempunyai suhu yang sama. Dalam peta isotermal, efek ketinggian pada umumnnya telah dihilangkan dengan menurunkan semua suhu ke suhu paras laut (sea level).
MEKANISME TRANSFER PANAS
Panas dapat berpindah melalui tiga cara: konveksi, konduksi, dan radiasi.
[4] Konduksi
Adalah perpindahan panas melalui benturan suatu elektron atau molekul ke elektron atau molekul lainnya. Kemampuan benda untuk menyalurkan panas melalui mekanisme ini berbeda-beda, sehingga terdapat istilah konduktor (penghantar panas yang baik) dan isolator (tidak mempu menghantar panas dengan baik). Udara adalah penghantar panas yang buruk, akibatnya konduksi hanya berperan penting antara permukaan bumi dan udara sekitarnya secara singkat ketika keduanya bersentuhan.
Konveksi
Adalah perpindahan panas melalui pergerakan atau sirkulasi substansi. Kebanyakan transfer panas dalam atmosfer dan arus samudera terjadi melalui konveksi. Seperti memasak air, udara yang ikut terpanaskan melalui pemanasan permukaan bumi (radiasi dan konduksi) terpanaskan pula pada bagian atasnya, serta memanaskan udara di atasnya melalui sebuah sirkulasi. Udara yang panas naik ke atas, sementara udara yag dingin turun. Parsel udara yang naik dan turun ini disebut sebagai bahang (thermals). Konveksi tidak hanya terjadi secara vertikal, namun juga horizontal, yang disebut dengan adveksi.
Radiasi
Adalah mekanisme perpindahan panas tanpa melalui media, namun melalui vakum di ruang angkasa. Radiasi matahari terjadi melalui gelombang elektomagnetik, yang berkisar dari sinar gamma, sinar X, UV, gelombang tampak, inframerah (IR: infrared), dan radio. Matahari memancarkan semua gelombang tersebut, namun dalam jumlah yang berbeda-beda. Sekitar 95% radiasi matahari yang dikeluarkan terletak pada panjang gelombang 0,1-2,5 μm, antara gelombang tampak hingga IR.
HUKUM RADIASI
1. Semua objek terus-menerus mengemisikan energi radiasi melalui sebuah cakupan panjang gelombang. Tidak hanya matahari yang mengemisikan gelombang elektromagnet, namun benda dingin seperti es juga mengeluarkan energi.
2. Benda yang lebih panas memancarkan panas yang lebih besar dibandingkan benda dingin. Matari yang memiliki suhu permukaan sekitar 6000 K memancarkan energi 160.000x lebih besar dibandingkan bumi. Prinsip ini diatur dalam hukum Stefan-Boltzmann:
E: laju radiasi yang dipancarkan sebuah objek (W/m2) σ: konstanta Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-8 W/m2K4)
T: suhu permukaan (K)
3. Benda yang lebih panas memancarkan energi dalam bentuk radiasi panjang gelombang pendek dibandingan benda dingin.
4. Objek yang mampu menyerap radiasi secara baik juga pemancar yang baik. Permukaan bumi dan matahari merupakan radiator yang baik karena efisiensi radiasi dan absorpsinya mencapai hampir 100%. Sebaliknya, udara di atmosfer merupakan pemancar dan penyerap yang buruk karena hanya memilih panjang gelombang yang diinginkannya saja, sehingga disebut sebagai selective absorber and emitters.
HUBUNGAN ANTARA MATAHARI DAN BUMI
Bumi berotasi dan berevolusi mengelilingi matahari pada jarak sekitar 149,6 x 106 km. Orbit bumi berbentuk elips memiliki eksentrisitas 0,017. Jarak bumi terdekat dengan matahari (perihelion: 91,5 juta mil) terjadi pada tanggal 4 januari, dan terjauh (aphelion: 94,5 juta mil) pada tanggal 5 Juli. Jarak bumi terhadap matahari, posisi lintang, dan eksentrisitas ini mempengaruhi fluks radiasi matahari ke permukaan bumi.
[5] Pengaruh ketinggian lintang terhadap banyaknya radiasi matahari yang diterima bumi, dikontrol oleh sudut datangnya sinar matahari.
[6] Pengaruh besarnya sudut datang sinar matahari terhadap fluks. Dengan asumsi intensitas radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi adalah tetap, maka ketika sudut datang secara tegak lurus, panasnya akan lebih intens karena luas area yang dicakupnya kecil. Sebaliknya, ketika radiasi
matahari datang pada sudut yang lebih kecil, panasnya akan tersebar ke area yang lebih luas, sehingga panasnya kurang intens.
[7] Prinsip di gambar sebelumnya berlaku pula pada kejadian penyinaran cahaya matahari pada lintang-lintang tertentu, sesuai dengan kemiringan bumi pada porosnya.
[8], [9] Prinsip serupa juga berlaku untuk fenomena titik puncak matahari pada saat-saat tertentu (titik balik matahari).
APA YANG TERJADI DENGAN RADIASI MATAHARI YANG SAMPAI ATMOSFER BUMI? Ketika radiasi matahari sampai ke dalam atmosfer bumi, terdapat tiga mekanisme:
1. Pemantulan dan Penghamburan (Reflection and Scattering)
Pemantulan adalah proses dimana cahaya memantul kembali dari sebuah objek pada sudut dan intensitas yang sama besar. Penghamburan adalah proses ketika cahaya diuraikan oleh objek menjadi sejumlah cahaya yang lebih lemah intensitasnya. Sekitar 30% dipantulkan kembali ke ruang angkasa. Fraksi radiasi yang dipantulkan oleh suatu objek disebut dengan albedo. Benda putih memantulkan cahaya yang lebih banyak, sehingga albedonya besar. Persentase radiasi matahari dapat dilihat pada gambar di bawah.
[10] 2. Absorpsi pada langit tak berawan
a. Absorpsi radiasi oleh lapisan ozon: ozon menyerap sedikit radiasi pada panjang gelombang IR dan spektral (terutama sekitar juning dan jingga). Jumlah total penyerapan radiasi matahari oleh lapisan ozon di dalam atmosfer adalah sekitar 1%.
b. Absorpsi radiasi oleh gas permanen, partikel debu, dan inti kondensasi. 3. Difusi pada langit tak berawan
a. Difusi molekuler: partikel yang dapat mendifusi adalah molekul yang mempunyai dimensi jauh lebih kecil dari panjang gelombang radiasi matahari. Difusi ini lebih efektif pada panjang gelombang pendek. Langit berwarna biru karena difusi molekuler pada panjang gelombang cahaya tampak berwarna biru.
b. Difusi oleh aerosol: difusi akan lebih besar apabila lapisan udara yang dilaluinya juga tebal, serta bergantung pada ketinggian matahari di atas horizon.
Jadi, dapat disimpulkan bahwa kesetimbangan panas bumi adalah sebagai berikut: sebanyak 35% dari radiasi matahari dikembalikan ke ruang angkasa (2% dipantulkan permukaan bumi, 6% dipantulkan atau dihamburkan atmosfer, 27% dipantulkan awan), sebanyak 14% diserap oleh atmosfer. Jadi, yang mencapai permukaan bumi hanya 51%, yakni dari 34% radiasi matahari langsung dan 17% radiasi baur (difus) atau radiasi langit. Bumi menyerap radiasi matahari sebesar 51%, dengan demikian radiasi bumi terdiri atas: 17% hilang ke ruang angkasa dan tidak memanasi atmosfer, 6% radiasi bumi yang diserap atmosfer (radiasi efektif), 9% diterima atmosfer melalui
turbulensi & konveksi, 19% diterima atmosfer melalui kondensasi dari uap air, saat panas laten kondensasi dilepaskan.
[11]
Referensi/Bacaan Lebih lanjut:
1. Essentials of Meteorology (C Donald Ahrens) 2. The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013) 3. Meteorologi (Susilo Prawirowardoyo, ITB) 4. Klimatologi (Bayong Tjasyono, ITB) Daftar gambar:
[1] Essentials of Meteorology (C Donald Ahrens) [2] Essentials of Meteorology (C Donald Ahrens) [3] Essentials of Meteorology (C Donald Ahrens) [4] The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013) [5] The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013) [6] The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013) [7] The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013) [8] The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013)
[9] http://4.bp.blogspot.com/-T2FxDghREH0/TcZtFwO_YvI/AAAAAAAAAbg/WA2oI-iyw5Q/s1600/PEREDARAN_SEMU.JPG
[10] The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013) [11] The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013)
SOAL
1. Secara volumetrik, gas penyusun atmosfer yang paling banyak adalah... a. Karbondioksida
b. Ozon c. Hidrogen d. Nitrogen e. Oksigen
2. Komposisi gas pembentuk atmosfer adalah ....
a. 77 % Nitrogen, 22 % Oksigen, 0,9 % Argon dan 0,1 % Gas lainnya b. 78 % Nitrogen, 21 % Oksigen, 0,9 % Argon dan 0,1 % Gas lainnya c. 70 % Nitrogen, 21 % Oksigen, 8,9 % Argon dan 0,1 % Gas lainnya d. 78 % Nitrogen, 21 % Oksigen, 0,9 % Argon dan 0,1 % Gas lainnya e. 77 % Nitrogen, 22 % Oksigen, 0,9 % Argon dan 0,1 % Gas lainnya 3. Komposisi gas yang paling banyak terdapat pada atmosfer bumi adalah…
a. Nitrogen b. Oksigen c. Argon
d. Karbondioksida e. Neon
4. Salah satu gas utama pembentuk udara kering adalah... a. Xenon
b. Argon c. Kripton d. Ozon e. Uap air
5. Helium, Xenon dan Hidrogen termasuk dalam... a. Gas-gas variabel pembentuk atmosfer b. Gas permanen pembentuk atmosfer c. Pembentuk atmosfer bulan
d. Gas rumah penyebab panas e. Tidak ada yang benar 6. Atmosfer mempunyai sifat:
a. transparant terhadap bentuk radiasi b. tidak berwarna
c. tidak berbau d. mempunyai berat e. semua benar
7. Sumber energi penggerak sirkulasi umum atmosfer adalah... a. Energi panas bumi
b. Energi angin c. Energi arus laut
d. Energi Matahari e. Semua benar
8. Urutan lapisan atmosfer yang benar dari yang terluar adalah : a. Troposfer, stratosfer, mesosfer, thermosfer, eksosfer b. Troposfer, mesosfer, stratosfer, thermosfer, eksosfer c. Eksosfer, mesosfer, thermosfer, stratosfer, troposfer d. Eksosfer, thermosfer, stratosfer, mesosfer, troposfer e. Eksosfer, thermosfer, mesosfer, stratosfer, troposfer
9. Lapisan di atmosfer bumi dimana terjadi peristiwa-peristiwa cuaca seperti angin, hujan, halilintar, awan dan lain-lain adalah ...,
a. troposfer b. termosfer c. stratosfer d. ionosfer e. mesosfer
10. Ditinjau dari homogenitas kimiawi, maka struktur atmosfer adalah sebagai berikut: a. Homosfer-heterosfer
b. Homosfer-heterosfer-mesosfer-termosfer c. Ionosfer-ozonosfer
d. Troposfer-stratosfer-mesosfer-termosfer e. Tidak ada yang benar
11. Berikut ini adalah pernyataanpernyatan mengenai stratosfer bumi: 1. Pada ketinggian ± 50 km dengan suhu 5o( disebut daerah stratopause)
2. Pada stratosfer terbentuk lapisan ozon pada ketinggian 35 km 3. memiliki ketinggian berkisar 12-60 km
4. Stratosfer terdiri atas 3 lapisan yaitu lapisan isoterm; lapisan panas, dan lapisan campuran teratas. Dari pernyataan diatas, pernyataan yang benar adalah ...
a. 1, 2, dan 3 b. 2, 3, dan 4 c. 1, 3, dan 4 d. 1 dan 2 e. 1, 2, 3, dan 4
12. Suhu atmosfer terendah terdapat pada lapisan.... a. Stratopaus
b. Stratosfer c. Mesosfer d. Eksosfer e. Troposfer
13. Lapisan batasan antara Troposfer dan Stratosfer dimana temperatur berhenti menurun dan mulai naik adalah....
a. Tropopause b. Stratopause c. Mesopause d. Mesosfer
e. Termopause
14. Gas pembentuk cuaca di atmosfer adalah... a. CO2
b. H2O
c. O3
d. H2S
e. CH4
15. Rentang suhu Termosfer pada siang hari antara ... a. – 50oC sampai dengan 15000C
b. – 500C sampai dengan 700C
c. – 100C sampai dengan 10000C
d. – 100C sampai dengan 1000C
e. Tidak ada yang benar
16. Relasi antara tekanan udara dengan densitas dan temperaturnya disebut… a. Hukum kekekalan energi
b. Teori kinetik gas c. Hukum gas
d. Peluruhan radioaktif e. Model atom
17. Dasar utama penyusunan struktur lapisan atmosfer menjadi beberapa lapisan adalah a. Tekanan udara
b. Gerak masa udara c. Ketinggian
d. Temperatur e. Kelembaban udara
18. Lapisan Ionosfer yang terletak mulai dari ketinggian 80 km, terdiri atas 3 lapisan. Secara berurutan dari lapisan terbawah adalah
a. Lapisan D, E, dan F b. Laisan F, E, dan D c. Lapisan E, D, dan F
d. Lapisan atom, elektron, dan ion e. a-d salah
19. Lapisan ionosfer yang hanya ada pada siang hari dan bersifat menyerap gelombang radio adalah a. Lapisan D
b. Lapisan E c. Lapisan F d. Lapisan D dan E e. Lapisan E dan F
20. Perpindahan panas yang dominan di dalam troposfer adalah melalui… a. Konduksi
b. Konveksi c. Radiasi d. Semua benar
e. Semua salah
21. Albedo adalah…
a. Rasio panas yang dilepaskan oleh matahari terhadap yang diserap bumi b. Fraksi radiasi yang dipantulkan suatu objek
c. Besarnya jumlah radiasi yang diabsorpsi oleh permukaan bumi d. Jumlah bahang yang bersirkulasi di dalam troposfer
e. Tidak ada yang benar
22. Berdasarkan skema pergerakan semu matahari, pada tanggal 22 Desember, matahari berada pada… a. 23,5o LU b. Khatulistiwa c. 23,5o LS d. 30o LU/LS e. kutub/polar
23. Manakah diantara sudut datang matahari berikut yang luas daerahnya akan menerima intensitas yang terbesar?
a. 0o b. 15o c. 30o d. 45o e. 90o
24. Lapisan atmosfer yang termasuk lapisan heterosfer adalah… a. Troposfer
b. Stratosfer c. Mesosfer d. Termosfer e. Semuanya
25. Lapisan atmosfer yang mengandung ionosfer adalah… a. Troposfer
b. Stratosfer c. Mesosfer d. Termosfer
e. Tidak ada yang benar
26. Fenomena seperti petir, badai, pelangi, dan hujan terjadi pada lapisan… a. Troposfer
b. Stratosfer c. Mesosfer d. Termosfer e. Litosfer
27. Lapisan dimana terjadi pembakaran meteor adalah… a. Troposfer
c. Mesosfer d. Termosfer e. Litosfer
28. Transfer panas yang terjadi dengan mekanisme di bawah ini disebut…
a. Konduksi b. Konveksi c. Radiasi d. Semua benar e. Semua salah
29. Berapakah energi yang dilepaskan bumi dengan menganggap suhu rata-rata bumi adalah 300 K? a. 359 W/m2
b. 459 W/m2 c. 559 W/m2 d. 659 W/m2 e. 759 W/m2
30. Berapa panjang gelombang maksimum yang dipancarkan Bumi? a. 5,66 μm
b. 6,66 μm c. 7,66 μm d. 8,66 μm e. 9,66 μm
PEMBAHASAN PAKET 4
GEOLOGI SEJARAH DAN PALEONTOLOGI
1. Jawaban: B
Hadean, Archaen, Proteozoikum, dan Fanerozoikum merupakan kurun (eon). Tiga kurun pertama disebut juga sebagai Pre-Kambrium.
Paleozoikum, Mesozoikum, dan Kenozoikum merupakan masa (era), pembagian dari kurun (eon) Fanerozoikum.
Mesozoikum memiliki tiga zaman, yaitu Trias, Jura, dan Kapur, dimana dinosaurus berkembang, sehingga disebut sebagai The Age of Dinosaur.
2. Jawaban: D
Berdasarkan data terbaru dari The Geological Society of America, Kambrium dimulai dari 540 juta tahun yang lalu. Lihat di sini: http://bulletin.geoscienceworld.org/content/abull/125/3-4/259/F1.large.jpg
Dalam klasifikasi yang baru ini, zaman Tersier sudah dihapuskan, menadi Neogen dan Paleogen, sementara zaman Kuarter tetap ada.
3. Jawaban: C
Super benua Pangea terbentuk pada zaman Perm. Benua Pangea bergabung bersama dan bergerak sebagai satu massa daratan, Lapisan es menutup Amerika Selatan, Antartika, Australia dan Afrika, membendung air dan menurunkan muka air laut. Iklim yang kering dengan kondisi gurun pasir mulai terbentuk di bagian utara bumi.
4. Jawaban: C
Dinosaurus diduga punah akibat serangan meteor besar terjadi pada akhir Zaman Kapur. Bukti yang mendukung hipotesis ini adalah ditemukannya suatu lapisan tipis berwarna putih yang sangat kaya akan unsur radioaktif, sementara lapisan di bawah (Kapur) dan di atas (Tersier) tidak mengandung unsur radioaktif. Sumber yang muncul tiba-tiba ini hanya dapat dijelaskan dengan dugaan adanya sumber dari luar angkasa, yakni jatuhan meteor yang kaya akan unsur radioaktif. Untuk penjelasan yang lebih lengkap, silakan baca di wikipedia atau buku referensi. 5. Jawaban: C
Bumi terbentuk dimulai 4,6 milyar tahun yang lalu dan mengalami beberapa perkembangan sampai terbentuk seperti saat ini. Pada awal terbentuknya, bumi masih berupa bola api yang mengalami akumulasi panas akibat kontraksi gravitasi peluruhan radioaktif dan hujan meteor. 6. Jawaban: C
Zaman kapur termasuk ke dalam masa mesozoik, tepatnya pada akhir masa tersebut. 7. Jawaban: C
Cukup jelas. Lihat tabel pada no. 2. 8. Jawaban: D
Cukup jelas. Lihat tabel pada no. 2. 9. Jawaban: C
Cukup jelas. Lihat tabel pada no. 2. 10. Jawaban: C
Cukup jelas. Lihat tabel pada no. 2. 11. Jawaban: B
Ikan tanpa rahang mulai muncul pada zaman Ordovisium. Ikan berahang muncul pada zaman Silur, dan mencapai puncak perkembagannya pada zaman Devon, sehingga disebut sebagai the age of fish.
12. Jawaban: E
Proses yang mendukung fosil haruslah yang tidak merusak, namun mencegah terjadinya kontak dengan faktor perusak, seperti organisme dan cuaca. Oleh karena itu, litifikasi dan sedimentasi yang cepat merupakan faktor pendukung. Beberapa persyaratan agar organisme yang mati dapat terawetkan sebagai fossil yang baik antara lain :
Mempunyai cangkang yang keras Berjumlah banyak dan berukuran kecil
Cepat terkubur oleh sedimen yang halus dan relatif impermeable Setelah terkubur tidak terserang oleh air tanah yang besifat korosif
Lapisan pengandungnya tidak rusak karena proses pelapukan , tektonik, magmatik atau proses metamorfisme.
13. Jawaban: D
Definisi spesies untuk hewan modern adalah istilah takson untuk menujukkan satu atau beberapa kelompok individu (populasi) yang serupa dan dapat saling membuahi satu sama lain di dalam kelompoknya (saling membagi gen) namun tidak dapat dengan anggota kelompok yang lain. Anggota-anggota dalam suatu spesies jika saling berkawin dapat menghasilkan keturunan yang fertil tanpa hambatan reproduktif.
Namun karena mustahil mengawinkan hewan yang sudah mati dan membatu, hewan digolongkan ke dalam suatu spesies berdasarkan kemiripan morfologinya. Tes DNA juga sulit dilakukan karena materi organiknya sudah hilang, digantikan dengan mineral yang anorganik, kecuali apabila terjadi fosilisasi yang jarang seperti gajah siberia yang terjebak dalam es.
14. Jawaban: C
Misalkan, suatu spesies baru memiliki cangkang yang membulat dan melingkar ke dalam. Dengan membandingkan spesies ini dengan spesies yang masih hidup sekarang, ditemukan kemiripan yang tinggi dengan spesies Nautilus yang hidup secara mengapung (nektonik) di laut. Atas dasar ini, dapat dikatakan bahwa spesies baru ini dulunya hidup mengapung di laut juga. 15. Jawaban: E
Cara hidup hewan laut dapat dibagi menjadi dua jenis:
Planktonik/nektonik: bergerak bebas pada kolom air, bisa bergerak mengikuti arus (misalnya plankton, foraminifera) maupun bergerak dengan kemampuan sendiri menggunakan sirip dan ekor (misalnya ikan). Hewan ini biasa digunakan sebagai penunjuk umur.
Bentonik: bergerak pada lantai samudera. Hewan bentik sesil ketika tidak mampu bergerak (contohnya koral), dan hewan bentik vagil ketika bisa bergerak sendiri (contohnya kepiting). Hewa ini digunakan sebagai penunjuk kedalaman lautan.
16. Jawaban: B
Radiolaria adalah hewan laut dalam umumnya di bawah zona CCD, sehingga cangkang penyusunnya terbuat dari silika. Hewan laut lain, misalnya foraminifera, balanus, ostrakoda, dan pelecypoda umumnya dengan zat lain, baik karbonat maupun zat kitin.
17. Jawaban: C
Organisme selain hewan, seperti tumbuhan juga dapat ditemukan sebagai fosil. Contohnya adalah fosil kayu tersilisifikasi.
18. Jawaban: D
Untuk mengetahui jenis-jenis makhluk hidup, silakan coba baca materi mengenai Kingdom Animalia dan pemagian taksonominya di buku teks biologi. Silakan biasakan diri dengan melihat mana yang termasuk fosil moluska (cephalopoda, bivalvia/pelecypoda, gastropoda), koral, arthropoda, dll.
19. Jawaban: C
Foraminifera merupakan jenis kingdom protozoa yang hidup hanya di laut, bukan kingdom animalia. Cangkangnya terbuat dari mineral karbonat. Foraminifera kadang disebut sebagai penciri kandungan minyak bumi. Hal ini sebenarnya salah paham. Eksplorasi minyak bumi harus
menentukan umur dan lingkungan pengendapan lapisan batuan. Sementara itu, setiap lapisan di laut umumnya memiliki foraminifera planktonik sebagai penciri umur dan foraminifera bentonik sebagai penciri kedalaman pembentukan batuan. Oleh sebab itu, mau lapisan itu mengandung minyak bumi maupun tidak, kemungkinan besar pasti ditemukan fosil foraminifera.
20. Jawaban: B
Untuk mengidentifikasi unit-unit strartigrafi permukaan bumi, atau untuk mengidentifikasi umur relatif dan posisi relatif batuan yang mengandung fosil. Identifikasi ini dapat dilakukan dengan mempelajari fosil indeks. Fosil indeks tidak harus berarti umur, namun juga bisa digunakan untuk menunjukkan aspek lain. Karena indeks berarti “penciri” atau “penanda” dari sebuah hal.
21. Jawaban: B
Batuan yang memungkinkan mengandung fosil dengan jumlah yang banyak, adalah batuan sedimen yang memiliki butiran yang halus. Alasannya adalah karena butiran halus memiliki peluang yang sangat rendah untuk menghancurkan fosil. Sementara konglomerat dan breksi ketika mengendap dapat menghancurkan fosil karena ukuran butirnya yang besar.
22. Jawaban: C
Mold (disebut cetakan negatif) adalah cetakan pada batuan sedimen yang terbentuk dari cangkang binatang yang tertutupi sedimen, sedangkan cast (disebut cetakan positif) adalah cetakan yang terisi oleh material lain.
23. Jawaban: B
Permineralisasi adalah proses pembentukan mineral pada fosil dengan cara menggantikan bagian fosil yang lama ataupun pengisian pori-pori makhluk hidup dengan mineral baru. Yang membedakannya dengan replacement adalah jumlah mineral yang tergantikan, pada replacement jumlah mineral yang mengisi lebih dari 1 dan umumnya replacement menggantikan seluruh komponen aslinya.
24. Jawaban: C
Archeopteryx berevolusi dan banyak jenis buaya berkembang pada zaman jura. Sebenarnya Archaeoperyx bukanlah burung sejati, namun transisi antara reptil dan aves (burung).
25. Jawaban: A
Fosil tertua haruslah berbentuk sederhana dan bersel tunggal (uniseluler), yakni cyanobacteria yang bersimbiosis dengan batuan, membentuk stromatolit.
26. Jawaban: A
Yang termasuk ke dalam fosil jejak adalah:
Trail : cetakan/jejak-jejak kehidupan binatang purba yang menimbulkan kenampakan yang lebih halus .
Track : sama dengan trail, namun ukurannya lebih besar
Borring : lubang pemboran Tube : struktur fosil berupa pipa 27. Jawaban: C
Zaman silur merupakan waktu peralihan kehidupan dari air ke darat. Tumbuhan darat mulai muncul pertama kalinya termasuk Pteridofita (tumbuhan paku). Sedangkan Kalajengking raksasa (Eurypterid) hidup berburu di dalam laut. Ikan berahang mulai muncul pada zaman ini dan banyak ikan mempunyai perisai tulang sebagai pelindung.
28. Jawaban: A
Pada zaman kapur mamalia dan tumbuhan berbunga mulai berkembang menjadi banyak bentuk yang berlainan.
29. Jawaban: B
Baca kembali materi di modul 4 dan untuk selengkapnya, baca artikel The Big Five Extinction di wikipedia maupun buku referensi.
30. Jawaban: A
Batuan sedimen yang terbentuk paling bawah pada kondisi horizontal harusnya lebih tua. Dalam hal ini, A.
Kemudian, A diintrusi oleh B, sehingga B lebih muda.
Selanjutnya, A (dan lapisan sedimen di atasnya) dan B dierosi oleh C. B tidak lebih muda dari C karena B tidak menembus C.
Setelah itu, terendapkan kembali batuan sedimen hingga terbentuk D.
Selanjutnya, E mengintrusi lapisan D. D tidak terbentuk lebih dulu daripada E, karena jelas E mengintrusi D. Apabila D terbentuk setelah E, seharunya terdapat lapisan unconformity seperti C.
KISAH PERJALANAN MEDALIS
Ni Putu Audita Placida Emas (Astronomi ITB 2013) – Bidang Astronomi
Perjalanan OSN di mulai dari kisah banting setir dari bidang Matematika ke Astronomi. Alasannya saat itu karena ingin menyicipi OSN karena saat SMP sempat diajukan untuk mengikuti OSK Biologi namun saya tolak karena alasan lebih memilih matematika daripada Biologi. Orang yang menggantikan saya di bidang Biologi malah berhasil lolos OSN sedangkan saya tidak. Berawal dari situlah saya bertekad ketika SMA untuk tembus OSN.
Di SMA saya merupakan salah satu pencetak Olimpian dari Bali. Kala itu saya melihat ada 13 orang yang tembus ke OSN dengan 1 diantaranya mendapat medali emas di bidang Fisika dan 1 perunggu di bidang Astronomi. Saat itu saya menjadi terpacu untuk mengikuti OSN. Namun, pengetahuan yang saya miliki tidak sehebat teman-teman di kelompok peminatan Astronomi. Saya sempat down karena itu. bahkan saya sempat ingin kabut setiap pembinaan. Namun, suatu pagi, saya terbangunm tepatnya pukul 02.00 WITA, entah kenapa saat itu saya langsung mengambil buku Astronomi dan belajar. Suatu hari sekolah saya melakukan seleksi di tingkat sekolah untuk menyeleksi siapa saja yang akan dikirim ke OSK. Saya merasa percaya diri mengerjakan soal-soal yang diberikan dan saya yakin akan lolos ke OSK. Dan ternyata benar, saya lolos dengan urutan kedua saat itu. semua orang seakan tidak percaya, namun saya tetap percaya diri untuk lolos ke OSN.
Semua demi tahap olimpiade saya lewati, dan akhirnya saya tembuh ke OSN 2011 di Manado . itu adalah pengalaman pertama saya mengikuti perlombaan nasional. Semua soal telah saya kerjakan dan saya sangat percaya diri,
namun ketika itu pula saya kembali down karena saya tidak masuk 20 besar sementara. Namun keajaiban muncul, saya termasuk dalam daftar 30 medalis dengan mendapat medali perunggu. Saya sangat bangga saat itu. dan yang paling membuat saya senang adalah orang tua saya juga turut bangga atas prestasi saya.
