Atmosphere Biosphere Hydrosphere Lithosphere
Atmosfer
Troposfer • Lapisan ini berada pada level yang paling rendah, campuran gasgasnya adalah yang paling ideal untuk menopang kehidupan di bumi. • Di lapisan ini kehidupan juga terlindung dari sengatan radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda langit lain. • Dibandingkan dengan lapisan atmosfer yang lain, lapisan ini adalah yang paling tipis (lk. 15 km dari permukaan tanah). • Di dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angin tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari terjadi. • Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Ketinggian bertambah, maka suhu udara akan berkurang , dari sekitar 17oC sampai - 52oC.
Stratosfer • Perubahan secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km. • Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu sekitar - 57oC. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu. • Awan tinggi jenis cirrus kadang-kadang terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuaca yang signifikan yang terjadi pada lapisan ini. • Dari bagian tengah stratosfer keatas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah semakin naik, karena bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon yang bertambah. • Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra ungu. Suhu pada lapisan ini bisa mencapai sekitar 18oC pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya.
Mesosfer
• Lk. 25 mil atau 40 km diatas permukaan bumi terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. • Suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, sampai menjadi sekitar - 143oC di dekat bagian atas dari lapisan ini, yaitu lk. 81 km diatas permukaan bumi. • Memungkinkan terjadi awan noctilucent, terbentuk dari kristal es.
Termosfer
• Transisi dari mesosfer ke thermosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. • Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh.
Sifat Atmosfer • Merupakan selimut gas tebal yang secara menyeluruh menutupi bumi sampai ketinggian lk. 560 km dari permukaan bumi; • Tidak mempunyai batas mendadak, tetapi menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar; makin tinggi, BJ-nya turun cepat; • Tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan, tidak dapat diraba (kecuali bergerak sebagai angin); • Mudah bergerak, dapat ditekan, dapat berkembang; • Mempunyai berat (56 x 1014 ton) & dapat memberikan tekanan. 99% dari beratnya berada sampai ketinggian 30 km, & separuhnya berada di bawah 6000 m. • Memberikan tahanan jika suatu benda melewatinya berupa panas akibat pergesekan (mis. meteor hancur sebelum mencapai permukaan bumi)
• Sangat penting untuk kehidupan & sebagai media untuk proses cuaca. Sebagai selimut yang melindungi bumi thd tenaga penuh dari matahari pada waktu siang, menghalangi hilangnya panas pada waktu malam. • Tanpa atmosfer suhu bumi pada siang hari 93,30C & pada malam hari -148,90C; • Efek rumah kaca: energi panas/bahang menembus atmosfer, tetapi bila ia dipantulkan dari tanah, ia tak dapat lolos, apalagi bila langit berawan. Peningkatan panas di atmosfer terjadi karena meningkatnya gas rumah kaca, yaitu gas yang menyerap sinar infa-merah seperti: SO2, NO2, CH4, CO2, O3, CFC.
Asal Atmosfer Bumi • Setiap hari sejumlah besar udara diserap & diproses dgn berbagai cara, & sejumlah gas dilepaskan ke udara oleh makhluk hidup. • Karakteristik & komposisi udara kita bergantung pada pola kehidupan yang terbentuk di bumi Evolusi atmosfer • Bumi berkogulasi dari bahan gas & debu yang mengelilingi matahari 4 milyar th.yl; kehidupan muncul ½ milyar th kmd. O2 muncul lama setelah adanya organisme bersel satu. • CO2 yang berlimpah dari sinar matahari membuat karbohidrat dengan hasil sampingan O2 (fotosintesa). O2 terakumulasi di udara, kmd berkembang makhluk yang membutuhkan O2. • N2 bereaksi lambat, tetapi merupakan bagian penting dari kehidupan, shg keseimbangan N2 di udara, di laut & di dalam bumi sangat dipengaruhi oleh makhluk hidup. • CO2 bersiklus dalam biosfer dengan cepat, dalam prosesnya sebagian disimpan sbg batukapur & marmer, gas, minyak, batubara, BO tanah. • Interaksi tanah, air, udara & makhluk hidup secara tetap menggunakan & memperbarui atmosfer. Diperkirakan keadaan “stabil” atmosfer seperti sekarang ini kira2 terjadi 500 juta th.yl.
Komposisi Udara Kering (Atmosfer 0-25 Km) Macam gas
Simbol
Volume (%)
Berat molekul
GAS PERMANEN
Nitrogen
N2
78.11
28.02
Oksigen
O2
20.95
32.00
Argon
Ar
0.93
39.88
Neon
Ne
0.0018
20.18
Helium
He
0.00052
4.00
Kripton
Kr
0.00014
83.80
Xenon
Xe
0.000087
131.3
Hidrogen
H2
0.000050
2.02
GAS VARIABEL Uap air
H2O
0--0.7
18
Karbon dioksida
CO2
0.01--0.1
44
Ozon
O3
0--0.00001
48
Methan
CH4
0.0002
16.04
Sulfur dioksida
SO2
0--0.0001
64
Nitrogen dioksida
NO2
0--0.000002
46
Atmosfer atas 80 -100 km 30-60 km 15-35 km 10 km keatas 10 km kebawah
Gas ringan H & He BJ rendah; terkena UV; terjadi pemecahan molekul oksigen: O2 O + O proses tabrakan atom O & molekul Oksigen : O2 + O O3 (Ozon) pembentukan molekul O2: O3 + O O 2 + O 2 kerapatan ozon tertinggi tidak terdapat uap air (jumlah uap air akan kecil bila T udara rendah ; makin tinggi tempat, T udara makin rendah, jml uap air makin rendah). Uap air menempati 4 % volume atmosfer dekat permukaan; dari penguapan muka air / transpirasi.
• Oksigen penting untuk mengubah makanan menjadi energi & nitrogen terutama diperlukan bagi tanaman, namun walaupun meliputi 99% volume udara ternyata pasif thd proses cuaca. • Helium & Hidrogen sangat jarang, kecuali pada elevasi sangat tinggi, karena merupakan gas yang sangat ringan. • H2O (uap, cair, padat), CO2 (ERK) & O3 (menyerap UV) penting didalam pertukaran panas antara atmosfer, bumi, dan matahari. • CO2 masuk dalam atmosfer terutama karena kegiatan makhluk hidup di darat & di laut. Keseimbangan dinamis diatur oleh fotosintesis yang menggunakan 3% jumlah CO2 per tahun. • Hampir separuh CO2 dari atmosfer diserap laut. Molekul CO2 diperkirakan akan kembali setiap 6 tahun, sementara molekul N2 menghabiskan waktu 10 juta th untuk kembali digunakan dalam proses biologis, sedangkan molekul O2 diperkirakan akan kembali setelah 4 juta th. • Terjadi peningkatan kandungan CO2 dalam atmosfer. Apa sebab dan akibatnya?
Peranan Atmosfer yaitu : 1. Atmosfer merupakan sumber gas dan air presipitasi 2. Atmosfer adalah penyaring (filter)radiasi surya sehingga kualitas spektrum yang sampai ke permukaan bumi tidak bersifat merusak organ tubuh makhluk hidup 3. Pada sistem neraca energi radiasi, atmosfer merupakan penyangga(buffer) sehingga permukaan bumi terhindar dari pemanasan dan pendinginan yang berlebihan 4. Pada proses fisika dipermukaan bumi, atmosfer pengatur kelestarian mekanisme cuaca dan iklim
DAUR HIDROLOGI • Konsep daur hidrologi berkembang sejak abad 17: air yang meninggalkan permukaan bumi akan kembali dalam jumlah yang sama. • Persediaan air di bumi tetap, berjumlah 1.360 juta km3 dalam bentuk uap, cair maupun padat. • Air menanggapi tenaga alam (perputaran bumi, panas matahari, gravitasi), ketidakteraturan permukaan, sifat kimia & tekstur materi bumi, shg selalu berubah & berpindah. • Daur hidrologi meratakan perbedaan lokal menjadi keseimbangan bumi dalam jangka panjang; dikendalikan oleh Matahari: membuat cuaca, menentukan iklim, mengarahkan arus samudera, memahat permukaan bumi, memungkinkan kehidupan di bumi. • Pemindahan panas ke seputar bumi melalui uap air yang menempuh ribuan km masuk dalam sistem arus angin, atau melalui arus air • Siklus air di atmosfer rata-rata 12 hari. • Sebuah molekul air mungkin harus menunggu 2.000 tahun untuk memasuki daur.
Tempat Samodera Air permukaan (sungai, danau, laut pedalaman) Air bawah permukaan (lengas tanah, air tanah) Tudung es & gletser Atmosfer Jumlah
Volume (km3) 1.320.000.000 230.250 8.407.000 29.175.000 13.000 1.357.825.250
% total air 97.2 0,017 0,625 2.15 0.001 100
• Sekitar 396.000 km3 air naik ke atmosfer tiap tahun, 84% berasal dari samudera, 16% dari darat (danau, sungai, tanah, tanaman) EVAPOTRANSPIRASI; • 75% air yang naik langsung jatuh ke samudera; • 10% jatuh ke tanah, mengalir kembali ke samudera & • 15% meresap ke dalam tanah dimanfaatkan tanaman dll.
