Atmosfer, adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi, yang berisi campuran unsur-unsur gas. Dalam keadaan udara kering komposisi unsur-unsur gas yang terdapat pada atmosfer terdiri atas; (1) unsur nitrogen (N2) 78%, (2) oksigen (O2) 21%, (3) carbon dioksida (CO2) 0,3%, dan (4) argon (Ar) 1%, dan sisanya unsur gas lain seperti ozon (O3), hidrogen (H), helium (He), neon (Ne), xenon (Xe), krypton (Kr), radon (Rn), metana, dan ditambah unsur uap air dalam jumlah yang berbeda-beda sesuai dengan ketinggian tempat.
Pada awal evolusi atmosfer, menurut ahli geologi, pada mulanya atmosfer bumi mengandung CO2 (karbon dioksida) berkadar tinggi sehingga karena efek rumah kaca, maka temperature permukaan bumi juga tinggi. Pada waktu itu oksigen (O2) belum terbentuk sehingga belum ada lapisan ozon (ozonosfer) di stratosfer, karena itu sinar ultra violet dari matahari tidak mengalami atenuasi (absorpsi, refleksi dan difusi) dan samapi pada permukaan bumi dengan intensitas radiasi yang sangat kuat. Kondisi semacam ini tidak memungkinkan adanya kehidupan pada permukaan bumi, kecuali mungkin ada kehidupan pada perairan yang dalam sehingga terlindung radiasi sinar UV (Ultra Violet) dari matahari.
Sekitar 3,5 milyar tahun yang lalu mulai adanya evolusi mahluk hidup yang berklorofil yang memungkinkan proses fotosintesis. Evolusi ini berlanjut terus sehingga proses fotosintesis semakin efisien. Karena fotosintesis memerlukan karbon dioksida maka kadar karbon di atmosfer menjadi berkurang dan sebaliknya kadar oksigen lambat laun bertambah. Melalui proses fotokimia dan energy matahari (terutama panjang gelombang pendek), maka terbentuk lapisan ozon (O3) di stratosfer. Lapisan ozon dapat menahan atau menyerap gelombang pendek dari radiasi matahari (terutama UV) yang berenergi tinggi. Kondisi semacam ini menyebabkan temperature permukaan bumi turun, dan memungkinkan mahluk hidup berevolusi ke daratan.
Atmosfer diperkirakan mempunyai ketebalan 1.000 km mulai dari batas permukaan bumi sampai batas jarak di atasnya. Sifat fisik lain dari atmosfer ini adalah dipengaruhi oleh gravitasi bumi. Jadi, atmosfer pun ikut berputar bersama-sama bumi setiap hari (rotasi) serta beredar mengililingi matahari setiap tahun (evolusi).
Atmosfer memiliki sifat-sifat, diantaranya;
Atmosfer memiliki peran yang sangat besar terhadap kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lainnya di muka bumi. Unsur-unsur gas yang terdapat dalam atmosfer seperti gas oksigen (O2) dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan bernapas sebagian makhluk hidup, gas hidrogen (H2) dimanfaatkan untuk proses pembakaran, gas nitrogen (N2) dimanfaatkan untuk kesuburan tanaman.
Demikian juga lapisan Ozon (O3) yang terbentuk di atmosfer dapat menyaring efek radiasi elektromagnetik yang berasal dari pancaran sinar matahari dan benda-benda angkasa lainnya yang sangat berbahaya bagi kelangsungan makhluk hidup di muka bumi, contohnya seperti radiasi sinar ultra violet, infra merah, dan sinar x.
Struktur Atmosfer
Batas dari setiap lapisan udara pada atmosfer sulit untuk dipastikan dengan tepat karena gas memiliki sifat tidak berwarna dan tidak dapat dilihat dengan mata biasa. Namun, dengan bantuan pemantauan alat bantu cuaca yang berteknologi tinggi, seperti satelit cuaca, batas dan ketebalan dari tiap bagian lapisan atmosfer dapat dilacak.
Dari hasil penelitian tersebut, para ahli juga dapat menentukan ketinggian setiap bagian lapisan atmosfer dari bumi, walaupun sifat dari ketinggian tersebu selalu berubahubah tergantung kepada kondisi musim, letak lintang, dan waktu yang berlaku di berbagai tempat di muka bumi Bagian lapisan udara yang terdapat di atmosfer antara lain:
1) Troposfer
Lapisan troposfer merupakan lapisan udara yang paling berpengaruh terhadap kehidupan di muka bumi. Lapisan udara ini terletak di bagian paling bawah dari lapisan atmosfer yang langsung bersinggungan dengan permukaan bumi. Ketebalan lapisan troposfer berbeda-beda di setiap tempat di permukaan bumi. Hal ini bergantung pada faktor kondisi musim, letak lintang tempat, dan waktu yang berlaku di bumi.
Ciri-ciri sifat fisik dari lapisan troposfer, antara lain:
Lapisan stratosfer terdapat di atas lapisan troposfer yang dibatasi oleh lapisan tropopause antara keduanya. Lapisan stratosfer mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap kelangsungan hidup semua makhluk hidup di permukaan bumi karena pada lapisan ini ozon terbentuk dan berfungsi menyerap sebagaian besar radiasi ultra violet, infra merah, dan sinar x dari cahaya matahari sebelum menyentuh permukaan bumi.
Ciri-ciri sifat fisik lapisan stratosfer, antara lain
Lapisan mesosfer adalah lapisan yang terletak di atas lapisan stratosfer yang dibatasi oleh lapisan yang disebut stratopause dengan ketinggian antara 48 – 80 km dari atas permukaan laut. Pada lapisan mesosfer juga terjadi pemantulan kembali gelombang-gelombang radio ke bumi. Sifat fisik lapisan atmosfer adalah kepadatan unsur-unsur gasnya berkurang, sedangkan kondisi temperaturnya menurun dengan bertambah ketinggian, sehingga pada bagian paling atas dari lapisan mesosfer ini, diperkirakan suhunya mencapai –10° C.
4) Termosfer
Lapisan termosfer adalah lapisan yang terletak di atas lapisan mesosfer pada ketinggian antara 80 – 482 km di atas permukaan laut. Antara lapisan termosfer dan lapisan mesosfer yang terletak di bawahnya dibatasi oleh lapisan yang disebut mesopouse.
Pada lapisan termosfer terdapat dua lapisan yang memegang peranan penting dalam hubungan radio, yaitu lapisan E atau disebut lapisan Kennely-Heaviside dan lapisan F atau lapisan Appleton. Kedua lapisan ini berfungsi sebagai penangkap dan pemantul berbagai gelombang radio yang dipancarkan dari bumi dan dipantulkan kembali ke bumi, sehingga berbagai siaran radio dari pemancar yang jauh letaknya dapat didengarkan pada radio kita di rumah.
Ciri khas dari lapisan termosfer, yaitu memiliki temperatur yang sangat tinggi (termo artinya panas, dan sfer artinya lapisan). Pada ketinggian 480 km dari permukaan laut, kondisi temperatur lapisan termosfer mencapai 1.232° C.
5) Lapisan Eksosfer
Bagian lapisan terakhir dari atmosfer bumi adalah lapisan eksosfer atau lapisan disipasisfer, lapisan ini merupakan bagian dari lapisan atmosfer bumi terluar, terletak pada ketinggian antara 482 - 1.000 km di atas permukaan laut. Ciri fisik lapisan eksosfer, yaitu komposisi udaranya didominasi oleh butir-butir gas hidrogen (H2) yang sangat tipis, tetapi masih mampu menghancurkan berbagai benda angkasa luar yang mencoba masuk dan melewatinya walaupun dalam skala kecil (ingat proses gesekan). Karena komposisi gas pada lapisan ini sangat sedikit mengakibatkan antara satu partikel gas dengan partikel gas lainnya jarang bersinggungan. Maka dapat kita simpulkan bahwa kondisi suhu pada lapisan ini sangatlah dingin.
Karena pengaruh gravitasi bumi pada lapisan eksosfer hampir tidak terasa, terutama pada bagian lapisan paling atas (magnetopouse), maka butir-butir gas yang ada pada lapisan ini dapat dengan mudah meloloskan diri ke ruang angkasa luar.
Pada awal evolusi atmosfer, menurut ahli geologi, pada mulanya atmosfer bumi mengandung CO2 (karbon dioksida) berkadar tinggi sehingga karena efek rumah kaca, maka temperature permukaan bumi juga tinggi. Pada waktu itu oksigen (O2) belum terbentuk sehingga belum ada lapisan ozon (ozonosfer) di stratosfer, karena itu sinar ultra violet dari matahari tidak mengalami atenuasi (absorpsi, refleksi dan difusi) dan samapi pada permukaan bumi dengan intensitas radiasi yang sangat kuat. Kondisi semacam ini tidak memungkinkan adanya kehidupan pada permukaan bumi, kecuali mungkin ada kehidupan pada perairan yang dalam sehingga terlindung radiasi sinar UV (Ultra Violet) dari matahari.
Sekitar 3,5 milyar tahun yang lalu mulai adanya evolusi mahluk hidup yang berklorofil yang memungkinkan proses fotosintesis. Evolusi ini berlanjut terus sehingga proses fotosintesis semakin efisien. Karena fotosintesis memerlukan karbon dioksida maka kadar karbon di atmosfer menjadi berkurang dan sebaliknya kadar oksigen lambat laun bertambah. Melalui proses fotokimia dan energy matahari (terutama panjang gelombang pendek), maka terbentuk lapisan ozon (O3) di stratosfer. Lapisan ozon dapat menahan atau menyerap gelombang pendek dari radiasi matahari (terutama UV) yang berenergi tinggi. Kondisi semacam ini menyebabkan temperature permukaan bumi turun, dan memungkinkan mahluk hidup berevolusi ke daratan.
Atmosfer diperkirakan mempunyai ketebalan 1.000 km mulai dari batas permukaan bumi sampai batas jarak di atasnya. Sifat fisik lain dari atmosfer ini adalah dipengaruhi oleh gravitasi bumi. Jadi, atmosfer pun ikut berputar bersama-sama bumi setiap hari (rotasi) serta beredar mengililingi matahari setiap tahun (evolusi).
Atmosfer memiliki sifat-sifat, diantaranya;
- Tidak berwarna , tidak berbau, dan tidak dapat dirasakan kecuali dalam bentuk angin.
- Dinamis dan elastis, sehingga dapat mengembang dan menyusut.
- Transparan terhadap beberapa bentuk radiasi
- Mempunyai berat, sehingga menimbulkan tekanan. Tetapi berat atmosfer berkurang terhadap bertambahnya ketinggian. Seluruh berat atmosfer kurang lebih 56x104 ton dan lebih dari 99% berada di bawah 30 km, sedangkan setengah dari seluruh atmosfer berada di bawah ketinggian 6 km.
Atmosfer memiliki peran yang sangat besar terhadap kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lainnya di muka bumi. Unsur-unsur gas yang terdapat dalam atmosfer seperti gas oksigen (O2) dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan bernapas sebagian makhluk hidup, gas hidrogen (H2) dimanfaatkan untuk proses pembakaran, gas nitrogen (N2) dimanfaatkan untuk kesuburan tanaman.
Demikian juga lapisan Ozon (O3) yang terbentuk di atmosfer dapat menyaring efek radiasi elektromagnetik yang berasal dari pancaran sinar matahari dan benda-benda angkasa lainnya yang sangat berbahaya bagi kelangsungan makhluk hidup di muka bumi, contohnya seperti radiasi sinar ultra violet, infra merah, dan sinar x.
Struktur Atmosfer
Batas dari setiap lapisan udara pada atmosfer sulit untuk dipastikan dengan tepat karena gas memiliki sifat tidak berwarna dan tidak dapat dilihat dengan mata biasa. Namun, dengan bantuan pemantauan alat bantu cuaca yang berteknologi tinggi, seperti satelit cuaca, batas dan ketebalan dari tiap bagian lapisan atmosfer dapat dilacak.
Dari hasil penelitian tersebut, para ahli juga dapat menentukan ketinggian setiap bagian lapisan atmosfer dari bumi, walaupun sifat dari ketinggian tersebu selalu berubahubah tergantung kepada kondisi musim, letak lintang, dan waktu yang berlaku di berbagai tempat di muka bumi Bagian lapisan udara yang terdapat di atmosfer antara lain:
1) Troposfer
Lapisan troposfer merupakan lapisan udara yang paling berpengaruh terhadap kehidupan di muka bumi. Lapisan udara ini terletak di bagian paling bawah dari lapisan atmosfer yang langsung bersinggungan dengan permukaan bumi. Ketebalan lapisan troposfer berbeda-beda di setiap tempat di permukaan bumi. Hal ini bergantung pada faktor kondisi musim, letak lintang tempat, dan waktu yang berlaku di bumi.
Ciri-ciri sifat fisik dari lapisan troposfer, antara lain:
- tempat kandungan massa udara atau unsur-unsur gas terbesar yang berguna bagi makhluk hidup di bumi,
- tempat terjadinya peristiwa-peristiwa cuaca, seperti perubahan suhu dan tekanan udara, angin, badai, embun hasil penguapan, pengawanan, pembentukan salju, hujan, dan petir,
- tempat terjadinya penurunan suhu secara vertikal menurut gradien termis, artinya pada lapisan ini setiap kenaikan 100 meter, maka suhu udara akan turun antara 0,5° Celcius sampai 0,6° Celcius,
- memiliki lapisan udara yang bergerak memutar
- berfungsi sebagai lapisan penghantar suara.
Lapisan stratosfer terdapat di atas lapisan troposfer yang dibatasi oleh lapisan tropopause antara keduanya. Lapisan stratosfer mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap kelangsungan hidup semua makhluk hidup di permukaan bumi karena pada lapisan ini ozon terbentuk dan berfungsi menyerap sebagaian besar radiasi ultra violet, infra merah, dan sinar x dari cahaya matahari sebelum menyentuh permukaan bumi.
Ciri-ciri sifat fisik lapisan stratosfer, antara lain
- mempunyai rata-rata ketinggian antara 11–48 km dari permukaan laut,
- pada lapisan paling bawah yang berbatasan dengan tropopause, suhu udara lebih dingin dan mengandung butirbutir belerang (sulfat) yang berfungsi membantu pembentukan hujan pada lapisan troposfer,
- secara keseluruhan pada lapisan ini tidak terdapat uap air, debu, awan, hujan, petir dan angin kencang.
Lapisan mesosfer adalah lapisan yang terletak di atas lapisan stratosfer yang dibatasi oleh lapisan yang disebut stratopause dengan ketinggian antara 48 – 80 km dari atas permukaan laut. Pada lapisan mesosfer juga terjadi pemantulan kembali gelombang-gelombang radio ke bumi. Sifat fisik lapisan atmosfer adalah kepadatan unsur-unsur gasnya berkurang, sedangkan kondisi temperaturnya menurun dengan bertambah ketinggian, sehingga pada bagian paling atas dari lapisan mesosfer ini, diperkirakan suhunya mencapai –10° C.
4) Termosfer
Lapisan termosfer adalah lapisan yang terletak di atas lapisan mesosfer pada ketinggian antara 80 – 482 km di atas permukaan laut. Antara lapisan termosfer dan lapisan mesosfer yang terletak di bawahnya dibatasi oleh lapisan yang disebut mesopouse.
Pada lapisan termosfer terdapat dua lapisan yang memegang peranan penting dalam hubungan radio, yaitu lapisan E atau disebut lapisan Kennely-Heaviside dan lapisan F atau lapisan Appleton. Kedua lapisan ini berfungsi sebagai penangkap dan pemantul berbagai gelombang radio yang dipancarkan dari bumi dan dipantulkan kembali ke bumi, sehingga berbagai siaran radio dari pemancar yang jauh letaknya dapat didengarkan pada radio kita di rumah.
Ciri khas dari lapisan termosfer, yaitu memiliki temperatur yang sangat tinggi (termo artinya panas, dan sfer artinya lapisan). Pada ketinggian 480 km dari permukaan laut, kondisi temperatur lapisan termosfer mencapai 1.232° C.
5) Lapisan Eksosfer
Bagian lapisan terakhir dari atmosfer bumi adalah lapisan eksosfer atau lapisan disipasisfer, lapisan ini merupakan bagian dari lapisan atmosfer bumi terluar, terletak pada ketinggian antara 482 - 1.000 km di atas permukaan laut. Ciri fisik lapisan eksosfer, yaitu komposisi udaranya didominasi oleh butir-butir gas hidrogen (H2) yang sangat tipis, tetapi masih mampu menghancurkan berbagai benda angkasa luar yang mencoba masuk dan melewatinya walaupun dalam skala kecil (ingat proses gesekan). Karena komposisi gas pada lapisan ini sangat sedikit mengakibatkan antara satu partikel gas dengan partikel gas lainnya jarang bersinggungan. Maka dapat kita simpulkan bahwa kondisi suhu pada lapisan ini sangatlah dingin.
Karena pengaruh gravitasi bumi pada lapisan eksosfer hampir tidak terasa, terutama pada bagian lapisan paling atas (magnetopouse), maka butir-butir gas yang ada pada lapisan ini dapat dengan mudah meloloskan diri ke ruang angkasa luar.