Komposisi / Gas Penyusun Atmosfer dan Lapisan Atmosfer (Troposfer, Stratosfer, Mesosfer, Termosfer/Ionosfer, Eksosfer)

Komposisi / Gas Penyusun Atmosfer

    Atmosfer berasal dari dua kata dalam bahasa Yunani, yakni kata atmos yang berarti uap atau gas, dan sphaira yang artinya lapisan. Maka, atmosfer dapat diartikan sebagai lapisan berbagai gas yang menyelubungi bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa gas, yaitu nitrogen (78%), oksigen (21%), argon (1%), air (0-7%), ozon (0-0,01%), dan karbondioksida (0,01-0,1%). Gas-gas tersebut sangat bermanfaat bagi kehidupan di muka bumi. Nitrogen sangat bermanfaat bagi tumbuh-tumbuhan. Oksigen dapat mengubah zat makanan menjadi energi. Adapun peranan karbondioksida di udara penting bagi tumbuh-tumbuhan untuk mengubah zat hara menjadi karbohidrat dalam proses fotosintesis. Gas lainnya, yaitu ozon yang dapat menyerap radiasi sinar ultraviolet yang sangat berbahaya bagi kehidupan makhluk hidup di bumi.

Atmosfer terdiri atas gas-gas yang sifatnya mudah memampat dan mengembang. Atmosfer dapat terus berada di seputar bumi karena tarikan gravitasi bumi. Ketinggian lapisan atmosfer senantiasa berubah-ubah seiring perubahan waktu dan musim.
Di bawah ini adalah komposisi unsur gas-gas pada lapisan atmosfer:

Unsur gas utama pembentuk atmosfer terdiri atas oksigen dan nitrogen. Secara umum, ada tiga jenis gas yang membentuk atmosfer, yaitu sebagai berikut.

1. Udara kering, yakni gas tanpa air dan aerosol yang mencakup 96% dari volume atmosfer. Udara kering ini ada dua macam, yaitu gas utama dan gas penyerta.
2. Uap air yang kandungannya dalam atmosfer berbeda di setiap wilayah bumi.
3. Aerosol, yakni partikel halus dari bahan padat di bumi yang memiliki massa ringan, sehingga dapat tertiup naik ke lapisan atmosfer. Bahan-bahan tersebut antara lain debu, garam, abu, asap, dan mikroorganisme.

 

Lapisan-Lapisan Atmosfer dan Karakteristiknya
    Atmosfer terdiri atas banyak lapisan. Tiap lapisan mempunyai karakteristik yang berbeda-beda.

 1. Troposfer
    Lapisan ini mempunyai ketebalan yang berbeda-beda di tiap wilayah di atas Bumi. Di atas kutub, tebal lapisan ini sekitar 9 km. Semakin dekat dengan daerah khatulistiwa lapisan ini semakin tebal hingga mencapai 15 km. Perbedaan ketebalan ini disebabkan oleh rotasi Bumi, akibatnya terjadi perbedaan kondisi cuaca antara kutub dan khatulistiwa. Yang istimewa, lapisan ini menjadi tempat terjadinya proses-proses cuaca, seperti awan, hujan, serta proses-proses pencemaran lainnya. Pada lapisan ini tinggi rendahnya suatu tempat di permukaan Bumi berpengaruh terhadap suhu udaranya. Hal ini mengikuti hukum gradien geothermis, yaitu semakin tinggi (tiap kenaikan 1.000 meter) suatu tempat di permukaan Bumi, temperatur udaranya akan turun rata-rata sekitar 6°C di daerah sekitar khatulistiwa. Peralihan antara lapisan troposfer dengan stratosfer disebut tropopause.

 Karakteristik dari lapisan troposfer ini, antara lain sebagai berikut.
a) Ketinggian lapisan ini antara 0–8 km di daerah kutub dan 0–16 km di daerah khatulistiwa.
b) Tempat terjadinya gejala-gejala cuaca, seperti awan, angin, hujan, dan petir.
c) Semakin ke atas suhu udara akan semakin rendah. Kenaikan 100 meter suhu udara turun 0,5º C–0,6º C.
d) Didominasi oleh unsur nitrogen dan oksigen.

2. Stratosfer
    Lapisan di atas tropopause adalah lapisan stratosfer. Di lapisan ini tidak berlaku hukum gradien geothermis karena semakin tinggi posisi di tempat ini, suhu akan semakin naik. Hal ini disebabkan kandungan uap air dan debu hampir tidak ada. Karakteristik yang menarik pada lapisan ini adalah adanya lapisan ozon yang sangat bermanfaat bagi kehidupan kita. Keberadaan ozon sekarang ini semakin menipis karena adanya pencemaran dari gas CFCs (Chloroflourocarbons). Di atas lapisan stratosfer terdapat lapisan stratopause yang merupakan lapisan peralihan antara stratosfer dan mesosfer.

    Ketinggian lapisan stratosfer berkisar antara 15–50 km. Lapisan Stratosfer bawah yang disebut isothermia berketinggian antara 11–20 km. Pada lapisan isothermia ini, terkandung bulir-bulir sulfat yang memiliki kegunaan sebagai pembentuk hujan. Lapisan stratosfer tengah yang disebut daerah inversi memiliki ketinggian antara 21–35 km. Pada daerah inversi. Suhu akan makin tinggi seiring meningkatnya ketinggian. Lapisan Stratosfer paling atas atau stratopause berketinggian antara 36– 50 km. Lapisan stratosfer paling atas merupakan daerah inversi yang kuat.

Karakteristik stratosfer, yaitu sebagai berikut.
a) Ketinggian rata-rata berkisar antara 15–50 km.
b) Terdapat lapisan ozon yang sangat bermanfaat untuk melindungi bumi dari radiasi sinar ultraviolet.
c) Suhu di lapisan stratosfer paling bawah relatif stabil dan sangat dingin, yaitu sekitar -57º C. Bagian tengah stratosfer ke atas, pola suhunya berubah menjadi semakin naik karena konsentrasi ozon yang bertambah. Suhu pada lapisan ini mencapai 18º C pada ketinggian sekitar 40 km.

Lapisan-lapisan yang terdapat di
atmosfer berdasarkan ketinggianny
     Pada lapisan stratosfer paling atas, terdapat kandungan ozon (O3) yang berfungsi menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet dari matahari sehingga mampu menjaga makhluk hidup yang ada di bumi. Pada lapisan ini gejala-gejala cuaca sudah tidak dijumpai lagi, sehingga keadaan udara relatif tenang.

Sedikit uraian tentang Lapisan Ozon
Apakah Lapisan Ozon Itu?

    Lapisan ozon berada pada ketinggian lebih kurang 10–55 kilometer di atas permukaan air laut. Lapisan ini merupakan jalur tipis atmosfer tempat cahaya ultraungu dari Matahari bereaksi dengan molekul-molekul oksigen membentuk gas ozon. Dalam atmosfer gas itu mengisi kurang dari sepersejuta volume atmosfer seluruhnya. Ketebalan seluruh lapisan ozon hanyalah seperempat Bumi. Namun, tanpa komponen atmosfer yang tipis ini, umat manusia akan lebih banyak menderita serangan kanker kulit dan kebutaan, serta tanaman pangan akan layu karena radiasi menguraikan molekul molekul organik. Memang benar, kalau tidak ada ozon, kehidupan ini barangkali tidak dapat berlangsung di Bumi.

3. Mesosfer
    Lapisan ini merupakan tempat terbakarnya meteor dari luar angkasa menuju Bumi sehingga lapisan ini merupakan lapisan pelindung Bumi terhadap benturan benda atau batuan meteor. Di atas lapisan mesosfer terdapat lapisan mesopause yang merupakan lapisan peralihan antara mesosfer dan termosfer.

    Mesosfer merupakan lapisan dengan ketinggian antara 50-80 km. Pada lapisan ini, makin bertambah ketinggian maka suhu akan makin turun. Pada ketinggian sekitar 50 km, suhu berkisar 5°C, sedangkan pada lapisan puncaknya yang disebut mesopause, suhu berkisar –95°C. Gas pada lapisan ini tidak terlalu padat. Pada lapisan ini, tidak ada sirkulasi udara.

Lapisan ini berfungsi menyaring benda-benda angkasa (meteor) yang akan jatuh ke bumi karena tarikan gravitasi.

Lapisan mesosfer memiliki karakteristik sebagai berikut.
a) Ketinggiannya mencapai 50–80 km.
b) Suhu udara turun hingga mencapai -100º C.
c) Meteor banyak yang terbakar dan terurai.
d) Gelombang radio merambat pada mesosfer.

 

4. Termosfer / Ionosfer

    Lapisan di atas mesopause adalah lapisan termosfer. Pada lapisan ini terdapat aurora yang muncul kala fajar atau petang. Lapisan ini penting bagi komunikasi manusia karena memantulkan gelombang radio ke Bumi sehingga gelombang radio pendek yang dipancarkan dari suatu tempat dapat diterima di bagian Bumi yang jauh.

     Lapisan termosfer merupakan lapisan atmosfer yang paling tinggi. Ketinggiannya berkisar > 80 km. Pada lapisan ini, terdapat molekul-molekul oksigen dan nitrogen. Makin tinggi lapisan termosfer, maka temperaturnya akan makin tinggi pula. Pada kisaran tinggi 480 km, temperatur dapat mencapai 1,23°C. Sementara, pada kisaran tinggi 120 km, suhunya mencapai -38°C, dan pada lapisan paling bawah, suhu berkisar antara -95°C. Termosfer adalah zona terakhir atmosfer sebelum menyentuh angkasa hampa. Di dalamnya terdapat lapisan eksosfer, di mana molekul-molekul gas bumi terlepas ke ruang angkasa. Gejala aurora tercipta di lapisan terbawah termosfer dari kedua kutub.
    Pada lapisan termosfer, terjadi proses ionisasi. Ionisasi merupakan proses di mana elektron pada partikel-partikel yang ada pada termosfer bertambah atau berkurang. Oleh sebab itu, lapisan ini disebut pula sebagai lapisan ionosfer. Karena peristiwa ionisasi tersebut, lapisan termosfer bermuatan listrik. Partikel ion yang terbentuk pada lapisan ini berfungsi sebagai pemantul gelombang radio, sehingga sangat membantu dalam bidang komunikasi. Lapisan pemantul gelombang radio disebut lapisan Kennelly Heaviside dan lapisan Apleton.

    Berikut adalah karakteristik dari lapisan termosfer.
a) Terletak pada ketinggian antara 80–500 km.
b) Pada bagian bawah lapisan ini terjadi peristiwa ionisasi (pembentukan ion), yaitu pada ketinggian sekitar 85–375 km.
c) Suhu naik pada ketinggian 480 km hingga mencapai suhu 120º C.
 

5. Eksosfer
    Lapisan eksosfer berada pada ketinggian rata-rata lebih dari 480 km dari permukaan bumi. Pada lapisan ini gerakan atomatomnya sudah tidak beraturan, molekul-molekul udara bergerak bebas, sehingga kondisi udaranya sangat renggang. Lapisan ini sering disebut juga ruang antarplanet atau geostasioner. Pada lapisan ini hanya terdapat sedikit gas. Hidrogen merupakan unsur penyusun paling utama. 

    Lapisan ini merupakan lapisan terluar yang mengandung gas hidrogen dan kerapatannya makin tipis sampai hampir habis di ambang angkasa luar. Cahaya redup yaitu cahaya zodiakal dan gegenschein muncul pada lapisan eksosfer yang sebenarnya merupakan pantulan sinar matahari oleh partikel debu meteor yang banyak jumlahnya dan bergelantungan di angkasa.