LAPISAN BUMI ( ATMOSFER)

LAPISAN BUMI

Bumi merupakan planet ketiga dalam sistem

galaksi Bima Sakti. Berdasarkan gambar

yang diambil dari teleskop Hubble yang

diluncurkan National Aeronautics and Space

Administration (NASA), Bumi memiliki bentuk

bulat seperti bola. Seperti yang kita ketahui,

bahwa sebuah bola hanya memiliki selimut yang

menyelubungi permukaan saja, sedangkan bagian

dalamya kosong. Namun, apakah planet kita juga

kosong di bagian dalamnya seperti bola?

Secara umum Bumi terdiri atas 3 komponen utama,  

yakni komponen Gas yang disebut atmosfer,

komponen padatan yang disebut litosfer, dan komponen

air yang disebut hidrosfer. Selain 3 komponen utama

tersebut, Bumi juga memiliki komponen lainnya yaitu,

Bumi bagian es disebut kriosfer dan bagian Bumi tempat

di mana berlangsungnya  kehidupan yang dinamakan biosfer.

A. Atmosfer

Seperti yang telah kamu pelajari bahwa makhluk hidup aerob memerlukan oksigen dari udara untuk bernapas. Udara adalah komponen pendukung kehidupan yang sangat penting. Udara di Bumi ini terdapat pada bagian atmosfer (atmosphere).

Atmosfer berasal dari 2 kata yunani, yakni atmos yang berarti uap dan sphaira yang berarti lapisan. Jadi, atmosfer adalah lapisan uap yang menyelimuti Bumi.

Atmosfer Bumi terdiri atas campuran dari gas, serta sedikit cairan dan padatan yang menyelimuti Bumi mulai dari permukaan Bumi hingga luar angkasa.  Komposisi atmosfer saat ini berbeda dengan komposisi atmosfer pada saat awal tetbentuknya. Atmosfer pada awalnya terbentuk dari letusan gunung berapi yang kaya nitrogen dan karbon dioksida, akan tetapi sedikit oksigen. Kemudian, organisme fotosintetik mengolah karbon dioksida menjadi oksigen dan  melepaskan oksigen tersebut ke atmosfer sebagai hasil pengolahan makanan yang memanfaatkan cahaya Matahari.

1. Lapisan Atmosfer

Terdapat 5 lapisan pada atmosfer yang memiliki karakteristik yang berbeda. Berdasarkan pada Gambar 5.5, urutan lapisan atmosfer dari bawah hingga atas adalah troposfer, stratosfer, mesosfer,termosfer, dan eksosfer.

a. Troposfer

Sebagian besar aktivitas makhluk hidup di Bumi, termasuk manusia yang sedang tidur, belajar, dan bermain berada pada lapisan troposfer. Troposfer merupakan lapisan atmosfer yang berada di bagian paling bawah. Ketinggian troposfer terhitung mulai dari permukaan laut (0 km) hingga 10 km di atas permukaan laut (dpl). Sebagian besar bagian troposfer berbentuk uap air dan 75% terdiri atas gas-gas atmosfer. Troposfer merupakan tempat berlangsungnya sistem Bumi, seperti hujan, angin, salju, dan awan.

Fenomena hujan yang terjadi pada lapisan troposfer

b. Stratosfer

Perhatikan pesawat yang melintas di udara. Ketika kamu memerhatikan  pesawat yang melintas, pesawat tersebut terlihat terbang di atas awan. Namun sebenarnya, pesawat tersebut berada di lapisan stratosfer. Stratosfer memiliki ketinggian antara 10-50 km dpl (Gambar 5.7). Lapisan stratosfer memiliki sedikit awan, namun tidak ada aktivitas cuaca, sehingga tidak mengganggu penerbangan. Sebagian besar stratosfer terdiri atas gas ozon

Pesawat yang mengudara di stratosfer

c. Mesosfer

Saat melihat fenomena meteor, kamu akan menyaksikan bahwa seolaholah meteor tersebut melintasi Bumi dan kemudian hilang. Namun yang sebenarnya terjadi adalah meteor sedang menuju Bumi

Akan tetapi meteor tersebut terbakar habis di atmosfer Dengan demikian, terlihat seolah-olah meteor Tersebut melintasi Bumi. Lapisan atmosfer Yang membakar habis meteor tersebut adalah mesosfer. Lapisan mesosfer terletak pada ketinggian 50-85 km dpl. Lapisan ini menjadi lapisan pelindung Bumi dari benda-benda luar angkasa. Kebanyakan meteor yang menuju Bumi akan terbakar habis di mesosfer.

Fenomena hujan meteor pada mesosfer

d. Termosfer

Ketika sebuah pesawat ulang-alik milik NASA bersamaan dengan peluncuran teleskop Hubble, pernahkah terpikirkan dimana teleskop Hubble tersebut berada? Apakah masih di dalam Bumi? Teleskop Hubble milik NASA mengorbit ada lapisan termosfer. Lapisan termosfer memiliki ketinggian antara 85-500 km dpl. Dinamakan termosfer karena suhu yang sangat panas yakni pada lapisan ini mencapai 1.982 C. Selain sebagai tempat mengorbitnya teleskop Hubble dan

pesawat ulang-alik, termosfer juga berfungsi sebagai pelindung Bumi dari radiasi ultraviolet.

Pada mesosfer dan termosfer terdapat lapisan yang memiliki partikel ion (bermuatan) yang disebut ionosfer. Ketika kamu mendengarkan radio pada malam hari, siaran radio dari kota lain  akan terdengar lebih jelas. Hal ini disebabkan karena adanya lapisan ionosfer. Pada siang hari, energi dari Matahari mengenai partikel pada ionosfer mengakibatkan partikel tersebut menyerap gelombang radio dengan frekuensi AM. Pada malam hari, tanpa energi Matahari, gelombangradio dipantulkan pada ionosfer, sehingga dapat terpancar dengan jarak yang lebih jauh seperti yang diilustrasikan pada Gambar berikut.

                                         

Pemantulan gelombang radio pada ionosfer

                                                                                                                                         

e. Eksossfer

Perhatikan Gambar di samping

ini. Dimanakah satelit tersebut

mengorbit? Apakah masih dalam atmosfer

Bumi? Satelit-satelit buatan

yang mengitari Bumi tersebut masih

berada dalam atmosfer Bumi, tepatnya

pada lapisan eksosfer. Lapisan eksosfer

terdapat pada ketinggian lebih dari

500 km dpl. Kandungan utama dari

eksosfer adalah gas hidrogen. Jika

kamu pernah melihat video atau film                      Satelit yang mengorbit Bumi pada lapisan eksosfer

tentang penjelajahan luar angkasa, kamu akan menjumpai bahwa pesawat luar  angkasa maupun satelit yang mengorbit di eksosfer tidak dapat bergerak bebas  seperti pesawat yang biasa kamu lihat. Hal ini disebabkan eksosfer memiliki sedikit tentang penjelajahan luar angkasa, kamu akan menjumpai bahwa pesawat luar  angkasa maupun satelit yang mengorbit di eksosfer tidak dapat bergerak bebas  seperti pesawat yang biasa kamu lihat. Hal ini disebabkan eksosfer memiliki sedikit.

2. Tekanan Udara

Perhatikan Gambar di samping ini, yaitu

Permainan panjat pinang. Untuk dapat

mencapai puncak pohon pinang tersebut

peserta harus saling menopang dari

bawah hingga ke atas seperti tampak

pada gambar. Pada kondisi tersebut,

siapakah yang menahan beban paling

besar? Pemain yang ada di atas atau

di bawah? Kamu ingat bahwa salah

satu sifat zat adalah memiliki massa.

Gas yangterdapat di atmosfer juga

Memiliki massa.

Atmosfer menyelubungi Bumi

hingga ratusan kilometer di atas permukaan Bumi. Gravitasi Bumi akan menghasilkan gaya tarik molekul gas mengarah ke permukaan Bumi, sehingga berat molekul suatu gas akan menekan udara di bawahnya.  Akibatnya, molekul udara di dekat permukaan Bumi lebih rapat. Udara

yang memiliki kerapatan tinggi ini  akan menghasilkan gaya tekan yang besar pula. Gaya yang diberikan pada suatu daerah disebut tekanan.

3. Suhu di Atmosfer

Matahari merupakan sumber energi terbesar di galaksi Bima Sakti. Energi Matahari dipancarkan dengan cara radiasi ke seluruh sistem galaksi Bima Sakti. Sebelum mencapai permukaan Bumi, radiasi energi Matahari akan melewati atmosfer, oleh atmosfer sebagian energi Matahari akan diserap dalam bentuk kalor atau panas. Akan tetapi, tidak semua gas penyusun atmosfer mudah menyerap energi Matahari. Beberapa lapisan atmosfer tertentu memiliki molekul gas yang sulit menyerap energi Matahari. Dengan demikian, suhu di tiap lapisan atmosfer berbeda seperti yang digambarkan oleh garis merah pada Gambar berikut.

Gambar  Perubahan temperatur pada lapisan Atmosfer

Lapisan troposfer memiliki suhu antara -52 ^oC hingga 17 ^oC. Berdasarkan pada gambar tersebut, bagian terendah dari stratosfer memiliki suhu yang paling hangat. Hal ini terjadi karena permukaan Bumi menyerap energi radiasi Matahari kemudian menyalurkannya ke udara di atasnya. Berbeda dengan lapisan troposfer, suhu di lapisan stratosfer semakin tinggi seiring dengan bertambahnya ketinggian. Hal ini disebabkan adanya ozon. Ozon terdapat di bagian atas stratosfer. Molekul ozon mampu menyerap energy Matahari, sehingga mengakibatkan kenaikan temperatur. Lapisan mesosfer memiliki karakteristik seperti stratosfer, yakni semakin tinggi maka temperaturnya semakin rendah. Hal ini dikarenakan mesosfer tersusun atas molekul gas yang sulit menyerap energi Matahari. Lapisan termosfer dan eksosfer merupakan lapisan pertama yang menerima radiasi energi Matahari. Lapisan termosfer dan eksosfer memiliki jumlah molekul yang sedikit. Akan tetapi, molekul pada 2 lapisan ini sangat efektif dalam menyerap energi Matahari. Akibatnya, semakin tinggi ketinggiannya semakin besar pula

temperaturnya.

4. Lapisan Ozon

Perhatikan hasil pengukuran suhu

kota Surabaya di samping ini. Pada

Gambar 5.15 menggambarkan, suhu

kota Surabaya pada tanggal 14 Oktober

2015 sebesar 31^oC. Jika kamu tinggal

di Surabaya, apa yang kamu rasakan?

Sebagian besar orang akan menjawab

pasti di Surabaya sangat panas. Selain

itu, ketika tinggal di Surabaya kamu

akan lebih rajin melindungi kulit                                                      Gambar Suhu

dengan jaket atau menggunakan sun

block. Ketika kamu berada di tempat yang terpapar Matahari yang terik pasti kamu akan merasakan panas Matahari seakan membakar kulitmu.  Apakah yang kamu rasakan di Surabaya dan di  Bumi pada umumnya adalah radiasi energi maksimal dari Matahari? Matahari merupakan penghasil energy terbesar di galaksi Bima Sakti. Energi yang dihasilkan Matahari dipancarkan.

dengan cara radiasi. Salah satu bentuk energi radiasi yang dihasilkan Matahari adalah sinar ultraviolet. Jika terlalu lama terpapar sinar ultraviolet ini maka dapat merusak kulit dan menyebabkan kanker kulit. Akan tetapi, hanya 50% dari energi radiasi Matahari yang sampai ke permukaan Bumi. Pada kenyataannya, jumlah radiasi ultraviolet yang sampai ke permukaan Bumi hanya 1%, karena 99% radiasi ultraviolet diserap oleh lapisan ozon.

Lapisan ozon terdapat pada stratosfer pada ketinggian 18-54 km dpl. Ozon tersusun atas oksigen sebagai bahan dasar. Oksigen yang kita hirup memiliki 2 atom oksigen tiap molekulnya. Satu molekul ozon memiliki 3 atom oksigen yang berikatan. Ozon berfungsi untuk menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet yang ada dalam atmosfer. Kandungan ozon dalam stratosfer sangat tinggi, sehingga melindungi Bumi dari radiasi Matahari yang berbahaya. Ozon menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet yang ada dalam atmosfer. Walaupun lapisan ozon tidak terlihat, kehidupan di Bumi bergantung pada keberadaannya.

Konsentrasi ozon di atmosfer berubah-ubah setiap waktu. Salah satu factor yang memengaruhi konsentrasi ozon adanya gas Chloroflourocarbon (CFC). Gas CFC berasal dari pendingin lemari es, air conditioner (AC), dan parfum. CFC mampu memecah molekul ozon yang ada di atmosfer. CFC terdiri atas atom carbon (C), Fluor (F), dan Klorin (Cl). Kandungan klorin dari CFC dapat memecah molekul ozon seperti Gambar berikut.

Gambar  Proses pemecahan molekul ozon oleh CFC

Ketika CFC berada di atmosfer, sinar ultraviolet memecah molekul CFC, kemudian atom klorin yang bebas akan mendekati dan memecah molekul ozon. Satu atom oksigen berikatan dengan klorin, sedangkan sisanya membentuk molekul oksigen (O). Proses tersebut terus berlangsung ketika terdapat klorin di atmosfer. Senyawa yang dibentuk oleh reaksi klorin dan atom oksigen tidak dapat menyerap radiasi Matahari. Akibatnya, akan semakin banyak ultraviolet yang sampai ke permukaan Bumi.

Pemecahan molekul ozon oleh CFC mengakibatkan penurunan konsentrasi ozon secara berkala. Penurunan ozon tersebut terjadi di bagian Kutub Utara (Antartika). Fenomena ini disebut lubang ozon. Pada setiap tahun, konsentrasi ozon pada akhir bulan Agustus atau awal September mulai menurun. Pada bulan Oktober, konsentrasi ozon mencapai titik terendah. Kemudian konsentrasi ozon akan terus naik dan lubang ozon akan hilang pada bulan Desember.

Gambar  Perubahan lubang ozon

Hasil pengamatan NASA menunjukkan bahwa lubang ozon semakin membesar dari tahun 1980 hingga tahun 2010 yang disajikan pada Gamba. Pada gambar tersebut, terlihat warna biru tua menggambarkan konsentrasi ozon yang paling rendah. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa dari tahun 1980-2010 luas atmosfer dengan konsentrasi ozon rendah semakin meluas. Hal ini menunjukkan dampak serius dari penggunaan CFC.

Soal.

1.      Sebutkan Lima lapisan pada atmosfer beserta data ketinggianya.

2.      Saat meteor jatuh kebumi maka meteor tersebut akan hancur. Bagaimana pesawat ulang alik yang turun kebmi tidak hancur. Coba jelaskan.

3.      Pada lapisan apa di sebut juga lapisan ambang batas gravitasi? Mengapa demikian?

4.      Apakah fungsi dari Lapisan OZON

5.      Sebutkan gas-gas yang dapat membuat lapisan ozon menipis