Atmosfer Bumi, Komposisi, dan Struktur Atmosfer

Atmosfer Bumi –  Atmosfer bumi terdiri dari sekitar 78 persen nitrogen, 21 persen oksigen, dan campuran 1 persen gas minor yang didominasi oleh argon. Atmosfer dapat dibagi menjadi beberapa lapisan secara vertikal. Lapisan terbawah planet ke atas, lapisan utama adalah troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer. Meskipun atmosfer terbentuk selama miliaran tahun, ada kekhawatiran yang berkembang bahwa aktivitas manusia saat ini dapat mengubah atmosfer ke titik yang dapat mempengaruhi iklim Bumi.

Atmosfer pada masa lalu

Ketika Bumi terbentuk 4,5 juta tahun yang lalu, atmosfernya mungkin terdiri dari gas hidrogen, metana, dan amonia yang mirip planet-planet luar di tata surya kita. Beberapa ilmuwan berteori bahwa atmosfer asli ini mungkin telah hilang ketika Matahari memancarkan materi keras yang menyapu gas ini dari sekitar Bumi.

Dipercaya bahwa atmosfer Bumi saat ini mulai terbentuk ketika gas dilepaskan oleh aktivitas vulkanik awal. Gas-gas ini termasuk uap air, karbon dioksida, nitrogen, dan sulfur senyawa atau belerang. Uap air membentuk awan yang terus-menerus turun hujan di Bumi, dan membentuk lautan. Karena karbon dioksida mudah larut dalam air, lautan baru secara bertahap menyerap sebagian besar darinya. Tumbuhan awal di planet ini kemudian mulai menyerap sinar matahari, air, dan karbon dioksida yang tersisa, melepaskan oksigen sebagai produk sampingan (menggunakan proses yang dikenal sebagai fotosintesis). Selama miliaran tahun, oksigen semakin menumpuk di atmosfer dan akhirnya mencapai persentase saat ini.

Lapisan atmosfer

Sembilan puluh sembilan persen dari total massa atmosfer terkandung dalam 40 hingga 50 mil pertama (65 hingga 80 kilometer) di atas permukaan bumi. Atmosfer dapat dibagi menjadi beberapa lapisan berdasarkan suhu dan tekanan atmosfer. Sebelum tahun 1900, para ilmuwan percaya bahwa suhu turun secara merata ketika ketinggian meningkat. Namun, para peneliti sekarang tahu bahwa suhu turun, kemudian meningkat, mulai sekitar 8 mil (14 kilometer) di atas Bumi.

Istilah untuk diketahui

Atmosfer Bumi
Atmosfer Bumi

Eksosfer: Lapisan akhir atmosfer, membentang dari puncak termosfer ribuan mil ke ruang angkasa.

Ionosfer: Subregion di dalam termosfer, memanjang dari sekitar 50 mil (80 kilometer) hingga lebih dari 150 mil (400 kilometer) di atas Bumi dan mengandung konsentrasi tinggi atom dan molekul bermuatan (ion).

Mesosfer: Lapisan ketiga atmosfer, membentang dari stratosfer hingga sekitar 50 mil (80 kilometer) di atas Bumi.

Radiasi: Energi dalam bentuk gelombang atau partikel.

Stratosfer: Lapisan kedua atmosfer, membentang dari tropopause, atau atas troposfer, hingga sekitar 30 mil (50 kilometer) di atas Bumi.

Termosfer: Lapisan keempat atmosfer, memanjang dari atas mesosfer dan memanjang sekitar 400 mil (640 kilometer) di atas Bumi.

Troposfer: Lapisan atmosfer paling dekat dengan permukaan tanah, memanjang hingga 5 hingga 10 mil (8 hingga 16 kilometer) di atas Bumi.

Radiasi ultraviolet: Radiasi mirip dengan cahaya tampak tetapi dengan panjang gelombang lebih pendek, dan dengan demikian energi lebih tinggi.

Troposfer. Troposfer membentang dari permukaan tanah ke ketinggian antara 5 dan 10 mil (8 dan 16 kilometer) di atas Bumi. Troposfer memiliki lapisan paling tebal di atas garis khatulistiwa dan paling tipis di atas kutub. Lapisan ini mengandung 80 persen massa atmosfer, termasuk semua udara yang kita hirup dan hampir semua uap air yang ada di atmosfer. Awan dan semua fenomena cuaca lainnya terjadi di troposfer. Suhu di lapisan ini turun dengan ketinggian yang meningkat, sekitar 2 °C per 305 meter. Di permukaan bumi, suhu rata-rata sekitar 63 ° F (17 ° C). Di bagian atas troposfer, suatu daerah yang dikenal sebagai tropopause, suhunya berhenti menurun, mencapai suhu terendah -70 ° F (-57 ° C).

Stratosfer. Stratosfer memanjang ke atas dari troposfer ke sekitar 30 mil (50 kilometer) di atas Bumi. Suhu di stratosfer cukup konstan. Suhu mulai naik hanya di dekat bagian atas lapisan, suatu daerah yang disebut stratopause. Di sini suhunya hampir sama hangatnya dengan di permukaan Bumi.

Pemanasan ini disebabkan oleh adanya lapisan ozon, atau ozonosfer, di dalam stratosfer, sekitar 15 mil (24 kilometer) di atas Bumi. Molekul ozon menyerap radiasi ultraviolet Matahari (energi dalam bentuk gelombang atau partikel) dan mengubahnya menjadi energi panas, yang memanaskan stratosfer dan menyebabkan peningkatan suhu. Kehadiran ozon di atmosfer sangat penting karena mencegah sinar ultraviolet dan radiasi berbahaya lainnya dari mencapai permukaan planet.

Mesosfer. Mesosfer memanjang ke atas dari stratosfer ke sekitar 50 mil (80 kilometer) di atas Bumi. Temperatur turun tajam di lapisan ini sekitar 20 ° F (−6 ° C) di lapisan bawah dan menjadi sekitar 30130 ° F (−90 °C) di bagian atas.

Termosfer. Termosfer memanjang ke atas dari mesosfer ke sekitar 400 mil (640 kilometer) di atas Bumi. Suhu naik secara dramatis di termosfer, mencapai 2.700 ° F (1.480 ° C). Karena suhu tinggi ini, sebagian besar meteor yang memasuki atmosfer Bumi hancur atau terbakar di lapisan ini.

Termosfer memiliki wilayah yang dikenal sebagai ionosfer, yang memanjang dari sekitar 50 mil (80 kilometer) hingga lebih dari 250 mil (400 kilometer) di atas Bumi. Ionosfer mengandung ion konsentrasi tinggi, atau partikel bermuatan listrik, yang membantu memantulkan sinyal radio tertentu dari jarak yang sangat jauh.

Elektron berkecepatan tinggi dari Matahari ditarik menuju daerah kutub oleh medan magnet Bumi. Setelah memasuki termosfer dan bertabrakan dengan molekul udara seperti oksigen dan nitrogen, partikel-partikel ini menjadi bercahaya, menghasilkan aurora borealis berwarna-warni di Belahan Utara dan aurora australis di Belahan Bumi Selatan.

Eksosfer. Eksosfer adalah lapisan terakhir atmosfer, memanjang dari puncak termosfer ribuan mil ke ruang angkasa. Suhu dalam lapisan ini berkisar dari sekitar 570 ° F (300 ° C) hingga lebih dari 3.000 ° F (1.650 ° C). Atmosfer tidak lagi dianggap gas pada lapisan ini karena kurangnya gravitasi memungkinkan banyak molekul gas melayang ke luar angkasa.

Meteorograf: Alat yang dirancang untuk dikirim ke atmosfer untuk merekam pengukuran tertentu, seperti suhu dan tekanan.

Radiosonde: Alat untuk mengumpulkan data di atmosfer dan kemudian mengirimkan data itu kembali ke Bumi melalui gelombang radio.

Rawinsonde: Suatu jenis radiosonde yang juga mampu mengukur pola angin.

Tekanan atmosfir

Atmosfer bumi terdiri dari gas-gas yang mengelilingi permukaan planet. Seperti gas apa pun, yang terdiri dari molekul – molekul yang terus bergerak, atmosfer mengerahkan kekuatan atau tekanan pada segala yang ada di dalamnya. Gaya ini, dibagi dengan daerah di mana ia bertindak, adalah tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer di permukaan laut (yang dianggap sebagai tekanan atmosfer rata-rata) memiliki nilai rata-rata 14,7 pon per inci persegi atau 29,92 inci merkuri (diukur dengan barometer). Ini berarti bahwa kolom udara satu inci persegi yang membentang dari permukaan laut hingga sekitar 120 mil (200 kilometer ) ke atmosfer akan berbobot 14,7 pound.

Tekanan atmosfer berkurang dengan meningkatnya ketinggian. Alasan untuk perubahan dengan ketinggian ini adalah bahwa tekanan atmosfer di titik mana pun adalah ukuran berat per satuan luas atmosfer di titik itu. Ketinggian yang lebih tinggi memiliki tekanan atmosfer yang lebih rendah karena ada sedikit atmosfer yang membebani dari atas. Pada ketinggian sekitar 5 kilometer, tekanan atmosfer setengah dari nilainya di permukaan laut.

Tekanan atmosfer sangat terkait dengan cuaca. Daerah tekanan yang sedikit lebih tinggi atau sedikit lebih rendah dari tekanan atmosfer rata-rata terjadi ketika udara bersirkulasi di sekitar Bumi. Udara mengalir dari daerah dengan tekanan tinggi ke tekanan rendah, menyebabkan angin. Sifat-sifat udara yang bergerak (dingin atau hangat, kering atau lembab) akan menentukan cuaca untuk daerah yang dilaluinya. Mengetahui lokasi daerah bertekanan tinggi dan rendah sangat penting untuk prakiraan cuaca.

Pengamatan atmosfer

Pengamatan atmosfer mengacu pada semua peralatan dan teknik yang digunakan untuk mempelajari sifat-sifat atmosfer, termasuk suhu, tekanan, pergerakan udara, dan komposisi kimia. Instrumen/alat ukur dasar untuk mengukur atmosfer seperti barometer, dikembangkan selama abad ketujuh belas dan kedelapan belas. Namun, instrumen ini bermanfaat pada awalnya hanya dalam mempelajari sifat atmosfer yang dekat dengan tanah, bukan pada ketinggian yang sangat tinggi. Seiring waktu, instrumen cuaca akhirnya dibawa ke atmosfer oleh perangkat mulai dari layang – layang hingga satelit.

Layang-layang

Salah satu cara pertama yang dikembangkan untuk menaikkan instrumen/alat ukur ke ketinggian lebih tinggi adalah layang – layang. Dalam percobaan terkenal, negarawan Amerika Benjamin Franklin menggunakan layang-layang pada tahun 1752 untuk menemukan bahwa kilat tidak lain adalah bentuk listrik. Dalam waktu singkat, layang-layang digunakan oleh ilmuwan lain untuk membawa termometer rekaman ke atmosfer, di mana mereka dapat membaca suhu di berbagai ketinggian.

Balon udara

Balon udara untuk mengamati atmosfer
Balon udara untuk mengamati atmosfer. Sumber: National Center for Atmospheric Research

Sebuah terobosan penting dalam pengamatan atmosfer terjadi pada akhir abad ke-18 dengan penemuan balon udara panas. Penerbangan balon memungkinkan untuk membawa instrumen/alat ukur ribuan kaki ke atmosfer untuk melakukan pengukuran. Selama 150 tahun ke depan, balon adalah sarana utama untuk mengangkat instrumen ke atmosfer untuk keperluan pengamatan.

Sejumlah perangkat diciptakan untuk digunakan dalam balon cuaca. Meteorograf dirancang untuk dikirim ke atmosfer untuk secara otomatis merekam pengukuran tertentu, termasuk suhu, tekanan, dan kelembaban. Radiosonde memiliki desain yang mirip dengan meteorograf, tetapi juga termasuk radio yang dapat mengirimkan data yang dikumpulkan kembali ke Bumi. Sebuah radiosonde yang digunakan untuk mengumpulkan data tentang angin atmosfer dikenal sebagai rawinsonde.

Balon masih merupakan cara penting untuk mengangkut instrumen cuaca ke atmosfer.

Pesawat terbang dan roket

Penemuan pesawat terbang dan roket memungkinkan instrumen cuaca untuk melakukan perjalanan jauh lebih tinggi daripada yang pernah dilakukan sebelumnya. Meskipun keduanya dapat membawa jenis instrumen yang sama seperti balon (hanya jauh lebih tinggi dan dengan efisiensi yang lebih besar), pesawat dan roket telah melakukan tugas yang lebih kompleks daripada pengukuran suhu atmosfer, tekanan, dan pergerakan udara. Sebagai contoh, pesawat terbang digunakan untuk mempelajari sifat-sifat topan dan untuk mengukur tingkat ozon dan bahan kimia terkait di Antartika. Pengukuran semacam itu akan berharga dalam membantu para ilmuwan untuk lebih memahami proses kimia yang terjadi di atmosfer dan dampaknya terhadap cuaca dan iklim di masa depan.

Satelit buatan

Satelit buatan adalah sistem pengamatan atmosfer paling canggih. Mengangkat ke orbit Bumi dengan roket, sebuah satelit cuaca membawa sejumlah besar instrumen untuk mengukur banyak sifat atmosfer. Satelit cuaca pertama yang diluncurkan, TIROS 1 (Television and Infrared Observation Satellite), dimasukkan ke orbit oleh pemerintah AS pada 1 April 1960. Salah satu fungsi utamanya adalah untuk mengumpulkan dan mengirimkan foto-foto pola awan bumi.

Sejak saat itu, sejumlah sistem satelit cuaca lainnya telah dioperasikan. Satelit dapat memberikan berbagai data tentang sifat atmosfer, berkontribusi terhadap peningkatan prakiraan cuaca. Sebagai contoh, satelit dapat melacak perkembangan, pertumbuhan, dan pergerakan sistem badai besar, seperti badai dan topan.

Masa depan atmosfer

Perubahan atmosfer di masa depan sulit diprediksi. Ada banyak kekhawatiran, tentang peningkatan karbon dioksida dan penurunan ozon di atmosfer. Karbon dioksida adalah salah satu yang disebut gas rumah kaca. Gas-gas ini menyerap sebagian energi matahari yang terpancar dari Bumi, memantulkannya kembali ke permukaan sebelum lolos ke luar angkasa. Peningkatan kadar karbon dioksida di atmosfer, yang disebabkan oleh pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara dan minyak, dapat menyebabkan peningkatan suhu permukaan bumi.

Penurunan jumlah ozon di atmosfer pertama kali terdeteksi pada pertengahan 1980-an. Ditemukan kemudian bahwa klorofluorokarbon (CFC) (bahan kimia industri yang digunakan dalam pendingin, propelan aerosol, dan pelarut) bertanggung jawab dalam menghancurkan ozon. Penggunaan CFC sejak itu telah dilarang di sebagian besar negara industri, tetapi efek jangka panjang dari kehilangan ozon belum diketahui.

 

Next Post

Apa Itu Ilmu Balistik?

Apa Itu Ilmu Balistik – Balistik adalah studi tentang gerakan proyektil. Proyektil adalah objek yang telah diluncurkan, ditembak, dilemparkan, atau diproyeksikan dengan cara lain dan yang kemudian begerak sendiri di sepanjang jalur balistik. Sebagai contoh, seorang pemain bisbol melemparkan bola ke tengah lapangan biasanya melempar bola ke arah yang sedikit ke atas. Jalur […]
Apa Itu Ilmu Balistik
Please disable your adblock for read our content.
Segarkan Kembali