Gejala-gejala di Atmosfer Serta Dampaknya untuk Kehidupan
Integrasi Konsep dengan Perenungan
Ia yang menjadikan bumi sebagai hamparan bagimu dan langit sebagai atap, dan Ia menurunkan air (hujan) dari langit, lalu Ia menghasilkan dengan hujan itu segala buah-buahan sebagai rizki untukmu, sebab itu janganlah kalian mengadakan sekutu-sekutu untuk Allah, padahal kalian mengetahui.
1. Gejala-gejala Atmosfer
Bagaimanakah cuaca hari ini? Cerah, mendung, atau hujankah? Biasanya cuaca dikatakan cerah jika penyinaran matahari pada bumi tidak dihalangi oleh tebalnya awan. Sebaliknya, jika pancaran sinar matahari ke bumi terhalang oleh lapisan awan yang tebal, menyebabkan cuaca menjadi mendung.
Untuk mempelajarinya lihat bagan berikut:
a. Sifat Fisik Atmosfer
Atmosfer, adalah lapisan udara yang menyelimuti bola bumi, berisi campuran unsur-unsur gas. Dalam keadaan udara kering komposisi unsur- unsur gas yang terdapat pada atmosfer terdiri atas unsur nitrogen (N 2) 78%, oksigen (O2) 21%, carbon dioksida (CO2) 0,3%, argon (Ar) 1%, dan sisanya unsur Atmosfer Bumi (Sumber: Ensiklopedia Iptek) 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.
Atmosfer diduga 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).
b. Manfaat Atmosfer untuk Kehidupan
Atmosfer mempunyai peran yang sangat besar pada 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 (H 2 ) dimanfaatkan untuk proses pembakaran, gas nitrogen (N 2) 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 untuk kelangsungan makhluk hidup di muka bumi, contohnya seperti radiasi sinar ultra violet, infra merah, dan sinar x.
Aplikasi Konsep Coba kamu, sebutkan lagi mengenai manfaat lain dari atmosfer untuk kehidupan! dan beberapa contoh peristiwa cuaca yang terjadi di atmosfer yang sering kalian temui dalam kehidupan sehari-hari!
c. Struktur Atmosfer
Batas dari setiap lapisan udara pada atmosfer sulit untuk dipastikan dengan tepat sebab gas mempunyai sifat tidak berwarna dan tidak dapat dilihat dengan mata biasa. Namun, dengan pertolongan pemantauan perangkat bantu cuaca yang berteknologi tinggi, seperti satelit cuaca, batas dan ketebalan dari tiap bagian lapisan atmosfer dapat dilacak.
Dari hasil penelitian itu, para ahli juga dapat menentukan ketinggian setiap bagian lapisan atmosfer dari bumi, meskipun sifat dari ketinggian tersebu selalu berubah- ubah 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 adalah lapisan udara yang paling ber- pengaruh pada kehidupan di muka bumi. Lapisan udara ini terletak di bagian paling bawah dari lapisan atmosfer yang langsung ber- singgungan 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. Ionosfer
Ciri-ciri sifat fisik dari lapisan troposfer, antara lain:
- tempat kandungan massa udara atau unsur-unsur gas terbesar yang berguna untuk 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,
- mempunyai lapisan udara yang bergerak memutar, apa maksudnya? tanyakanlah penjelasannya kepada gurumu?
- berfungsi sebagai lapisan penghantar suara. Coba berikanlah contohnya!
2) Stratosfer
Lapisan stratosfer terdapat di atas lapisan troposfer yang dibatasi oleh lapisan tropopause antara keduanya. Lapisan stratosfer mempunyai pengaruh yang cukup besar pada kelangsungan hidup semua makhluk hidup di permukaan bumi sebab 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 butir- butir 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.
3) Mesosfer
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 mempunyai 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.
Info Geo
Kennnely, Heaviside, dan Appleton, adalah nama para sarjana ahli fisika yang meneliti mengenai pancaran dan rambatan gelombang- gelombang radio di atmosfer, dan mereka- lah yang meneliti gejala ionisasi dan menemu- kan lapisan-lapisan pemantul gelombang radio yang terdapat pada lapisan termosfer.
5) Lapisan Eksosfer
Bagian lapisan terakhir dari atmosfer bumi adalah lapisan eksosfer atau lapisan disipasisfer, lapisan ini adalah 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 meskipun 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 nyaris 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.
2 Cuaca dan Iklim
a. Cuaca
 |
| Penyinaran matahari yang berlangsung lama menyebabkan suhu udara menjadi tinggi. (Sumber: Microsoft Encarta) |
b. Iklim
Apa yang dimaksud dengan iklim? Iklim menurut Glenn T. Trewarta adalah susunan atau keadaan umum kondisi cuaca. Dengan kata lain, iklim adalah kelanjutan daripada hasil pencatatan keadaan cuaca dari hari ke hari dalam waktu yang lama, biasanya dalam waktu 26 tahun.
Dalam menentukan klasifikasi iklim di permukaan bumi, para ahli ada yang mendasarkannya pada garis lintang, suhu dan curah hujan, perbandingan rata-rata bulan basah dan bulan kering, dan berdasar ketinggian tempat. Perubahan iklim berlangsung dalam waktu yang lama dan meliputi wilayah yang luas.
Jadi, perbedaan antara cuaca dan iklim hanya terletak pada waktu dan cakupan luas wilayahnya. Sedangkan unsur-unsur pembentuk cuaca dan iklimnya sama, yaitu unsur suhu, tekanan, kelembaban, angin, curah hujan, dan awan.
3. Suhu Udara
Perbedaan suhu udara yang diterima oleh setiap tempat di permukaan bumi, dipengaruhi faktor berikut.
a. Lamanya Penyinaran Matahari
Semakin lama matahari memberikan sinarnya pada suatu tempat di permukaan bumi, makin banyak panas yang diterima, dan suhunya semakin tinggi.
Wilayah yang beriklim tropis mempunyai suhu udara paling tinggi dibandingkan dengan wilayah-wilayah lainnya di permukaan bumi, sebab wilayah ini memperoleh penyinaran matahari sepanjang tahun.
b. Ketinggian Tempat
Semakin tinggi suatu tempat di permukaan bumi, suhunya semakin dingin. Penurunan suhu ini diperkirakan sebesar 0,5 – 0,6°C setiap kenaikan tempat 100 meter. Hubungan perbandingan antara kenaikan dan penurunan suhu dengan ketinggian tempat, disebut sebagai gejala gradien ketinggian. Untuk dapat mengetahui suhu udara di suatu tempat, maka kita wajib tahu dulu suhu rata-rata dan ketinggian tempatnya.
c. Letak Lintang Tempat
Sudut datang pancaran sinar matahari dapat mempengaruhi tingkat pemanasan permukaan bumi. Semakin tegak cahaya matahari datang di suatu daerah, semakin besar pula efek panas matahari yang diterima oleh permukaan bumi di daerah itu, sehingga menyebabkan kondisi suhunya semakin tinggi.
Daerah di permukaan bumi yang menerima pemanasan sinar matahari secara tegak, yaitu dengan sudut datang 90°, adalah daerah-daerah yang terletak di lintang tinggi. Daerah-daerah yang termasuk lintang tinggi, yaitu tempat-tempat yang terletak di sekitar wilayah khatulistiwa.
d. Derajat Keawanan
Awan mempunyai fungsi mengurangi radiasi dari matahari ke bumi dan mengurangi panas yang berasal dari bumi ke atmosfer. Awan mempunyai efek seperti rumah kaca (green house effect). Artinya, awan dapat menahan panas yang dipancarkan bumi. Oleh sebab itu, daerah yang selalu berawan, suhunya rendah. Sebaliknya, daerah yang selalu cerah, suhunya tinggi.
e. Bentuk Permukaan Bumi
Bentuk-bentuk muka bumi mempunyai sifat yang berbeda-beda dalam menerima panas sinar matahari. Sifat permukaan bumi daratan lebih cepat menerima panas dan memancarkan kembali panas itu dengan cepat, jika dibandingkan dengan permukaan laut. Oleh sebab itu, daerah yang terletak di pedalaman yang jauh dari pengaruh angin laut (gurun pasir) pada siang hari suhunya sangat tinggi.
f. Tekanan Udara
Tekanan udara adalah tekanan yang diberikan udara pada suatu titik daerah di permukaan bumi. Mengapa udara memberikan tekanan kepada permukaan bumi? Karena udara itu mempunyai massa dan menempati ruang. Besarnya tekanan udara dapat diukur dengan menggunakan barometer. Barometer ini ada yang menggunakan zat cair, disebut barometer air raksa, dan ada pula yang tanpa zat cair, disebut barometer aneroid.
Tekanan udara sangat dipengaruhi oleh kondisi suhunya. Bila kondisi suhunya rendah, maka tekanan udaranya tinggi. Sebaliknya, bila suhunya tinggi, kondisi tekanan udaranya rendah. Naik turunnya tekanan udara akan tergambar pada barometer dalam bentuk barogram. Satuan yang digunakan untuk mengukur tekanan udara adalah bar, dimana 1 bar = 1000 milibar (mb) atau setara dengan satu atmosfer (1 atm = 1013 mb).
g. Kelembapan Udara
Kelembapan udara, adalah banyaknya kandungan uap air yang terdapat dalam udara. Kelembapan udara sering disebut juga dengan istilah kelengasan udara atau kebasahan udara. Udara dikatakan lembap jika kandungan uap airnya banyak, dan sebaliknya, udara dikatakan kurang lembap jika kandungan airnya kurang. Kelembapan udara dapat diukur dengan menggunakan perangkat higrometer atau higrograf.
Untuk menyatakan kelembapan udara, dapat digunakan dua cara, yaitu kelembapan udara absolut atau absolut dan kelembapan udara nisbi atau relatif. Kelembapan Mutlak atau absolut, yaitu angka yang menunjukkan perbandingan berat uap air dalam tiap volume udara. Berat uap air dinyatakan dalam gram dan volumenya dinyatakan dalam liter atau m³, sehingga satuannya dinyatakan dalam gram/liter atau gram/m³. Jadi, jika dalam satu m³ udara terdapat 25 gram uap air, artinya kelembapan mutlaknya adalah 25 gram/m³. Daerah yang mempunyai kelembapan absolut tertinggi terletak di sekitar pantai yang berdekatan dengan lautan. Kelembapan absolut terendah di wilayah gurun pasir.
Kelembapan nisbi atau relatif, yaitu angka yang menunjukkan perbandingan antara banyaknya uap air yang benar-benar terdapat dalam udara dengan jumlah uap air maksimum yang dapat ditampung oleh udara itu pada suhu yang sama. Kelembapan ini dinyatakan dalam persen (%).
h. Angin
Pergerakan angin terjadi sebab adanya perbedaan tekanan udara. Perbedaan tekanan udara terjadi sebab adanya perbedaan suhu udara sebagai akibat dari perbedaan pemanasan matahari di permukaan bumi. Semakin besar perbedaan tekanan udaranya, makin besar pula anginnya. Kecepatan angin dapat diukur dengan menggunakan anemometer. Sedangkan untuk melihat arah angin, dapat menggunakan sisip angin atau windsock.
i. Hujan
Hujan adalah salah satu unsur pembentuk cuaca dan iklim yang sangat penting untuk kehidupan di bumi. Hujan terjadi akibat adanya penguapan, yang lalu terjadi pengembunan dan membentuk kumpulan titik-titik air di udara (awan). Setelah kandungan titik-titik air di awan tadi makin banyak dan semakin berat, maka turunlah hujan. Besarnya curah hujan dapat diukur dengan menggunakan rain gage, ombrometer atau ombrograf.
Berdasarkan cara terjadinya, hujan dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu:
1) Hujan Zenithal
Hujan zenithal adalah hujan yang terjadi akibat naiknya massa udara secara vertikal (massa udara bergerak secara konveksi). Sebagaimana diketahui, semakin tinggi suatu tempat suhunya makin dingin, sehingga pada ketinggian tertentu terbentuklah awan dan menurunkan hujan zenithal. Oleh sebab awan terbentuk akibat gerakan udara secara konveksi, maka hujan ini disebut juga hujan konveksi.
2) Hujan Orografis
Hujan orografis adalah hujan yang terjadi di daerah pegunungan. Akibat gerakan udara secara horizontal terhalang oleh adanya pegunungan, menyebabkan massa udara ini dipaksa naik lereng pegunungan. Semakin tinggi pegunungan itu, makin rendah pula suhunya, sehingga terbentuklah awan dan menurunkan hujan di lereng pegunungan itu.
3) Hujan Frontal
Hujan frontal adalah hujan yang terjadi di daerah front. Daerah front adalah daerah tempat pertemuan massa udara panas dengan massa udara dingin. Pertemuan kedua massa udara itu menyebabkan terjadinya kondensasi sehingga terbentuk awan yang menurunkan hujan frontal.
j. Awan
Awan adalah fenomena yang sering kita lihat sebelum terjadinya hujan. Awan yang tebal dan hitam menunjukkan dalam waktu yang tidak lama lagi hujan akan turun. Awan terdiri atas kumpulan titik-titik air dalam udara akibat adanya pengembunan (kondensasi). Pada awan terdapat muatan listrik bertegangan tinggi. Jika terjadi pertemuan dua muatan listrik yang berlawan kutub, akan terjadi sebuah kilatan di angkasa (kilat) yang disertai dengan suara menggelegar (guntur/petir).
Sumber : Pusat Pembukuan Kemdiknas