Struktur Lapisan Atmosfer

A.  ATMOSFER

Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi secara menyeluruh dengan ketebalan lebih dari 650 km.  Gerakan udara dalam atmosfer terjadi terutama karena adanya pengaruh pemanasan sinar matahari serta perputaran bumi.  Perputaran bumi ini akan mengakibatkan bergeraknya masa udara, sehingga terjadilah perbedaan tekanan udara di berbagai tempat di dalam atmosfer yang dapat menimbulkan arus angin.

Pada lapisan atmosfer terkandung berbagai macam gas.  Berdasarkan volumenya, jenis gas yang paling banyak terkandung berturut-turut adalah nitrogen (N₂) sebanyak 78,08%, oksigen (O₂) sebanyak 20,95%,  argon sebanyak 0,93%, serta karbon dioksida (CO2) sebanyak 0,03%.  Berbagai jenis gas lainnya jufga terkandung dalam atmosfer, tetapi dalam konsentrasi yang jauh lebih rendah, misalnya neon (Ne), helium (He), kripton (Kr), hidrogen (H₂), xenon (Xe), ozon (O₃), metan dan uap air.

Di antara gas-gas yang terkandung di dalam atmosfer tersebut, karbon dioksida dan uap air terkandung dalam konsentrasi yang bervariasi dari tempat ke tempat, serta dari waktu ke waktu untuk uap air.

Keberadaan atmosfer yang menyelimuti seluruh permukaan bumi memiliki arti yang sangat penting bagi kelangsungan hidup berbagai organisme di muka bumi.  Fungsi atmosfer antara lain :

1.      Mengurangi radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi pada siang hari dan hilangnya panas yang berlebihan pada malam hari.

2.      Mendistribusikan air ke berbagai wilayah permukaan bumi

3.      Menyediakan okisgen dan karbon dioksida.

4.      Sebagai penahan meteor yang akan jatuh ke bumi.

Peran atmosfer dalam mengurangi radiasi matahari sangat penting.  Apabila tidak ada lapian atmosfer, suhu permukaan bumi bila 100% radiasi matahari diterima oleh permukaan bumi akan sangat tinggi dan dikhawatirkan tidak ada organisme yang mampu bertaham hidup, termasuk manusia.

Dalam mendistribusikan air antar wilayah di permukaan bumi, peran atmosfer ini terlihat dalam siklus hidrologi.  Tasnpa adanya atmosfer yang mampu menampung uap air, maka seluruh air di permukaan bumi hanya akan mengumpul pada tempat yang paling rendah.  Sungai-sungai akan kering, seluruh air tanah akan merembes ke laut, sehingga air hanya akan mengumpul di samudera dan laut saja.  Pendistribusian air oleh atmosfer  ini memberikan peluang bagi semua mahluk hidup untuk tumbuh dan berkembang di seluruh permukaan bumi.

Selain itu, atmosfer dapat menyediakan oksigen bagi mahluk hidup.  Kebutuhan tumbuhan akan CO₂ juga dapat diperoleh dari atmosfer.

 

Gambar 1.

Sumber :  http://andolya.blogspot.com/2011/03/pengertian-klimatologi.html

 

Berdasarkan perbedaan suhu vertikal, atmosfer bumi dapat dibagi menjadi tujuh lapisan, yaitu :

1.  Troposfer

Lapisan ini merupakan lapisan yang paling bawah, berada antara permukaan bumi sampai pada ketinggian 8 km pada posisi kutub dan 18 – 19 km pada daerah ekuator.  Pada lapisan ini suhu udara akan menurun dengan bertambahnya ketinggian.  Setiap kenaikan 100 meter temperaturnya turun turun 0,5 ^oC.  Lapisan ini dianggap sebagai bagian atmosfer yang paling penting, karena berhubungan langsung dengan permukaan bumi yang merupakan habitat dari berbagai jenis mahluk hidup termasuk manusia, serta karena sebagain besar dinamika iklim berlangsung pada lapisan troposfer.

Susunan kimia udara troposfer terdiri dari 78,03% nitrogrn, 20,99 oksigen, 0,93% argon, 0,03% asam arang, 0,0015% nenon, 0,00015% helium, 0,0001% kripton, 0,00005% hidrogen, serta 0,000005% xenon.

Di dalam lapisan ini berlangsung semua hal yang berhubungan dengan iklim.  Walaupun troposfer hanya menempati sebagian kecil saja dari atmosfer dalam, akan tetapi, 90% dari semua masa atmosfer berkumpul pada lapisan ini.  Di lapisan inilah terbentuknya awan, jatuhnya hujan, salju, hujan es dan lain-lain.

Di dalam troposfer terdapat tiga jenis awan, yaitu awan rendah (cumulus), yang tingginya antara 0 – 2 km; awan pertengahan (alto cumulus lenticularis), tingginya antara 2 – 6 km; serta awan tinggi (cirrus) yang tingginya antara 6 – 12 km.

Troposfer terbagi lagi ke dalam empat lapisan, yaitu :

1. Lapisan Udara Dasar

Tebal lapisan udara ini adalah 1 – 2 meter di atas permukaan bumi.  Keadaan di dalam lapisan udara ini tergantung dari keadaan fisik muka bumi, dari jenis tanaman, ketinggian dari permukaan laut dan lainnya.  Keadaan udara dalam lapisan inilah yang disebut sebagai iklim mikro, yang memperngaruhi kehidupan tanaman dan juga jasad hidup di dalam tanah.

2. Lapisan Udara Bawah

Lapisan udara ini dinamakan juga lapisan-batasan planiter (planetaire grenslag, planetary boundary layer).  Tebal lapisan ini 1 – 2 km.  Di sini berlangsung berbagai perubahan suhu udara dan juga menentukan iklim.

3. Lapisan Udara Adveksi (Gerakan Mendatar)

Lapisan ini disebut juga lapisan udara konveksi atau lapisan awan, yang tebalnya 2 – 8 km.  Di dalam lapisan udara ini gerakan mendatar lebih besar daripada gerakan tegak.  Hawa panas dan dingin yang beradu di sini mengakibatkan kondisi suhu yang berubah-ubah.

4. Lapisan Udara Tropopouse

Merupakan lapisan transisi antara lapisan troposfer dan stratosfer terletak antara 8 – 12 km di atas permukaan laut (dpl).  Pada lapisan ini terdapat derajat panas yang paling rendah, yakni antara - 46 ^o C sampai - 80^o C pada musim panas dan antara  - 57 ^o C sampai - 83 ^o C pada musim dingin.  Suhu yang sangat rendah pada tropopouse inilah yang menyebabkan uap air tidak dapat menembus ke lapisan atmosfer yang lebih tinggi, karena uap air segera mengalami kondensasi sebelum mancapai tropopouse dan kemudian jatuh kembali ke bumi dalam bentuk cair (hujan) dan padat (salju, hujan es).

2.  Stratosfer

Merupakan bagian atmosfer yang berada di atas lapisan troposfer sampai pada ketinggian 50 – 60 km, atau lebih tepatnya lapisan ini terletak di antara lapisan troposfer dan ionosfer.

Pada lapisan stratosfer, suhu akan semakin meningkat dengan meningkatnya ketinggian.  Suhu pada bagian atas stratosfer hampir sama dengan suhu pada permukaan bumi.  Dengan demikian, profil suhu pada lapisan stratosfer ini merupakan kebalikan dari lapisan troposfer.

Ciri penting dari lapisan stratosfer adalah keberadaan lapisan ozon yang berguna untuk menyerap radiasi ultraviolet, sehingga sebagian besar tidak akan mencapai permukaan bumi.

Serapan radiasi matahari oleh ozon dan beberapa gas atmosfer lainnya menyebabkan suhu udara pada lapisan stratosfer meningkat.  Lapisanstratosfer tidak mengandung uap air, sehingga lapisan ini hanya mengandung udara kering.  Batas lapisan stratosfer disebut stratopouse.

Lapisan stratosfer dibagi dalam tiga bagian yaitu :

1. Lapisan udara isoterm; terletak antara 12 – 35 km dpl, dengan suhu udara - 50^o C  sampai -55^o C.
2. Lapisan udara panas; terletak antara 35 – 50 km dpl, dengan suhu - 50^o C sampai + 50^o C. 
3. Lapisan udara campuran teratas; terletak antara 50 – 80 km dpl, dengan suhu antara +50^o C sampai -70^o C.  karena pengaruh sinar ultraviolet, pada ketinggian 30 km oksigen diubah menjadi ozon, hingga kadarnya akan meningkat dari 5 menjadi 9 x 10^-2 cc di dalam 1 m³.

3.  Ozonosfer

lapisan ozon yang terletak dalam atmosfer pada ketinggian 20-30 km sangat penting dalam perlindungan kehidupan di bumi. Gas ozon mempunyai sifat menyerap radiasi matahari berenergi tinggi seperti radiasi ultraviolet (UV) sehingga radiasi matahari yang sampai ke permukaan menjadi sesuai dengan kehidupan di bumi. (Tjasyono, Bandung)

4..  Mesosfer

Mesosfer terletak di atas stratosfer pada ketinggian 50 – 70 km.  Suhu di lapisan ini akan menurun seiring dengan meningkatnya ketinggian.  Suhunya mula-mula naik, tetapi kemudian turun dan mencapai -72 ^oC di ketinggian 75 km.  Suhu terendah terukur pada ketinggian antara 80 – 100 km yang merupakan batas dengan lapisan atmosfer berikutnya, yakni lapisan mesosfer.  Daerah transisi antara lapisan mesosfer dan termosfer disebut mesopouse dengan suhu terendah - 110^o C .

5.   Termosfer

Berada di atas mesopouse dengan ketinggian sekitar 75 km sampai pada ketinggian sekitar 650 km.  Pada lapisan ini, gas-gas akan terionisasi, oleh karenanya lapisan ini sering juda disebut lapisan ionosfer.  Molekul oksigen akan terpecah menjadi oksegen atomik di sini.  Proses pemecahan molekul oksigen dan gas-gas atmosfer lainnya akan menghasilkan panas, yang akan menyebabkan meningkatnya suhu pada lapisan ini.  Suhu pada lapisan ini akan meningkat dengan meningkaknya ketinggian.  Ionosfer dibagi menjadi tiga lapisan lagi, yaitu :

1.   Lapisan Udara E

Terletak antara 80 – 150 km dengan rata-rata 100 km dpl.  Lapisan ini tempat terjadinya proses ionisasi tertinggi.  Lapisan ini dinamakan juga lapisan udara KENNELY dan HEAVISIDE dan mempunyai sifat memantulkan gelombang radio.  Suu udara di sini berkisar - 70^o C  sampai +50^o C

2. Lapisan udara F
    Terletak antara 150 – 400 km.  Lapisan ini dinamakan juga lapisan udara APPLETON.

3. Lapisan udara atom 
4. Pada lapisan ini, benda-benda  berada dalam lbentuk atom.  Letaknya lapisan ini antara 400 – 800 km.  Lapisan ini menerima panas langsung dari matahari, dan diduga suhunya mencapai 1200^o C 

6.    Lapisan ionosfer

adalah bagian dari atmosfer bumi kita dimana terdapat sejumlah elektron dan ion bebas (< 1eV). Semua benda dalam sistem tata surya yang dilingkupi oleh gas netral akibat adanya gaya tarik gravitasional (misalnya bumi) atau beberapa proses lain seperti sublimasi (misalnya komet) akan memiliki lapisan ionosfer. Elektron atau ion bebas dihasilkan oleh proses ionisasi partikel netral akibat radiasi EUV matahari dan tumbukan partikel energetik yang menembus atmosfer.

7.   Ekosfer atau atmosfer luar

Merupakan lapisan atmosfer yang paling tinggi.  Pada lapisan ini, kandungan gas-gas atmosfer sangat rendah.  Batas antara ekosfer (yang pada dasarnya juga adalah batas atmosfer) dengan angkasa luar tidak jelas.  Daerah yang masih termasuk ekosfer adalah daerah  yang masih dapat dipengaruhi daya gravitasi bumi.  Garis imajiner yang membatasi ekosfer dengan angkasa luar disebut magnetopause.

Gambar. 2 lapisan-lapisan atmosfer 
http://aditgeoholic.blogspot.com/2011/04/sains-quran-lapisan-lapisan-atmosfer.html

Daftar Pustaka :

http://www.cuacajateng.com/strukturatmosfer.htm

Anonim. 1991. Kapita Selekta dalam Agrometeorologi. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Jakarta.

http://novhentia.multiply.com/journal/item/1/Struktur_Lapisan_Bumi_Kita

 

http://ion-09.blogspot.com/2009/01/lapisan-ionosfer-adalah-bagian-dari.html