Atmosfer dan Penjelasannya

Atmosfer dan Penjelasannya
Atmosfer dan Penjelasannya

Pernahkah kamu berwisata ke daerah pegunungan? Bagaimana suhu udara di daerah tersebut? Jika kamu pernah juga berwisata ke daerah pantai, kamu dapat merasakan perbedaan suhu udara antara di pegunungan dan di daerah pantai. Gejala perbedaan suhu udara tersebut terjadi pada lapisan udara yang disebut atmosfer.

Atmosfer dan Penjelasannya

Atmosfer berasal dari bahasa Yunani, yaitu atmos yang berarti udara dan sphaira yang berarti lapisan. Oleh karena itu, atmosfer diartikan sebagai lapisan udara yang menyelimuti bumi. Tebal atmosfer mencapai kurang lebih 10.000 km dari permukaan laut. Sebanyak 97% dari udara tersebut terletak pada lapisan paling bawah, yaitu sampai ketinggian 29 km di atas permukaan laut. Semakin tinggi, lapisan udara tersebut semakin tipis.

Atmosfer memiliki beberapa manfaat bagi kehidupan, antara lain sebagai berikut.
1. Melindungi bumi dari jatuhnya batuan meteor.
2. Memantulkan gelombang radio dan televisi.
3. Melindungi bumi dari radiasi sinar ultraviolet matahari.
4. Tempat terjadinya gejala cuaca, seperti dinamika awan, hujan, dan angin.

Istilah-istilah yang berhubungan dengan atmosfer antara lain sebagai berikut.
1. Uap air, yaitu senyawa kimia di udara dalam jumlah besar yang tersusun atas hidrogen dan oksigen.
2. Smog, yaitu kabut asap yang sering dijumpai di daerah industri yang lembap.
3. Debu atmosfer, yaitu kotoran yang terdapat di atmosfer.
4. Pelangi, yaitu bentuk setengah lingkaran (lengkungan) terdiri atas spektrum warna yang terjadi ketika sinar matahari mengenai partikel-partikel air di udara.
5. Aurora, yaitu gejala dalam bentuk cahaya yang sering tampak di sekitar kutub utara dan selatan bumi.
6. Kilat, yaitu aliran atau loncatan listrik dalam bentuk cahaya (sinar) yang bermuatan listrik berlawanan.
7. Fatamorgana, yaitu ilusi optik akibat pembiasan sinar matahari dengan tingkat kerapatan yang berbeda.
8. Halo, yaitu lingkaran putih yang terkadang terlihat di sekitar matahari atau bulan.
9. Kabut, yaitu awan yang menempel di muka bumi.

1. Kandungan Gas di Atmosfer

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.

2. Struktur Atmosfer

Secara umum, atmosfer terdiri atas lima lapisan, yaitu troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer.
a. Troposfer
Lapisan troposfer merupakan lapisan paling bawah yang bersentuhan langsung dengan permukaan bumi. Karakteristik dari lapisan ini, antara lain sebagai berikut.
1) Ketinggian lapisan ini antara 0–8 km di daerah kutub dan 0–16 km di daerah khatulistiwa.
2) Tempat terjadinya gejala-gejala cuaca, seperti awan, angin, hujan, dan petir.
3) Semakin ke atas suhu udara akan semakin rendah. Kenaikan 100 meter suhu udara turun 0,5º C–0,6º C.
4) Didominasi oleh unsur nitrogen dan oksigen.

b. Stratosfer

Lapisan stratosfer berada di atas lapisan troposfer. Lapisan troposfer dan stratosfer dipisahkan oleh lapisan tropopause. Karakteristik stratosfer, yaitu sebagai berikut.
1) Ketinggian rata-rata berkisar antara 15–50 km.
2) Terdapat lapisan ozon yang sangat bermanfaat untuk melindungi bumi dari radiasi sinar ultraviolet.
3) 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.

c. Mesosfer

Lapisan mesosfer terdapat di atas lapisan stratosfer. Lapisan stratosfer dan mesosfer dibatasi oleh lapisan stratopause. Lapisan mesosfer memiliki karakteristik sebagai berikut.

1) Ketinggiannya mencapai 50–80 km.
2) Suhu udara turun hingga mencapai -100º C.
3) Meteor banyak yang terbakar dan terurai.
4) Gelombang radio merambat pada mesosfer.

d. Termosfer
Lapisan termosfer berada di atas lapisan mesosfer. Lapisan mesosfer dan termosfer dibatasi oleh lapisan mesopause. Berikut adalah karakteristik dari lapisan termosfer.
1) Terletak pada ketinggian antara 80–500 km.
2) Pada bagian bawah lapisan ini terjadi peristiwa ionisasi (pembentukan ion), yaitu pada ketinggian sekitar 85–375 km.
3) Suhu naik pada ketinggian 480 km hingga mencapai suhu 120º C.

e. Eksosfer

Lapisan eksosfer terdapat di atas lapisan termosfer. Lapisan ini berada pada ketinggian di atas 500 km. Lapisan ini merupakan batas antara atmosfer dan ruang angkasa. Gaya berat atau gaya gravitasi sudah tidak berpengaruh lagi pada lapisan eksosfer.

Cuaca dan Iklim

Cuaca adalah keadaan udara di suatu tempat dengan cakupan wilayah yang relatif sempit dan waktu yang relatif singkat. Cuaca dapat berubah setiap saat secara cepat. Misalnya, pada pagi hari cuaca cerah, tetapi pada siang hari tiba-tiba hujan lebat. Contoh lain, di wilayah Jakarta cuacanya cerah, tetapi di wilayah Bogor hujan.
Adapun iklim adalah keadaan cuaca rata-rata di suatu daerah dengan cakupan wilayah yang relatif luas dan waktu yang relatif lama. Ilmu yang mempelajari gejala cuaca disebut Meteorologi, sedangkan ilmu yang mempelajari iklim disebut Klimatologi.

1. Unsur-Unsur Cuaca dan Iklim

Cuaca dan iklim memiliki unsur-unsur yang sama, yaitu suhu udara, tekanan udara, angin, kelembapan udara, awan, dan hujan yang akan dijelaskan berikut ini.

a. Suhu Udara

Suhu udara adalah suatu kondisi atau keadaan panas atau dinginnya udara di permukaan bumi. Suhu pada suatu tempat di permukaan bumi akan bergantung pada faktor-faktor berikut ini.
1) Intensitas dan durasi harian dari energi radiasi matahari yang diterima suatu daerah.
2) Sifat-sifat fisik permukaan daerah dan daerah sekitarnya, seperti daratan atau perairan.
3) Pelenyapan energi radiasi matahari di atmosfer karena pemantulan (refleksi), pemencaran atau pembauran (scatering), dan penyerapan (absorpsi).
4) Sudut datang dan lama penyinaran matahari.
5) Pertukaran panas yang terjadi pada proses penguapan (evaporasi), pengembunan (kondensasi), pembekuan (freezing), dan pencairan (melting) air.
6) Suhu akan berkurang rata-rata 0,6º C setiap kenaikan ketinggian 100 meter di atas permukaan laut.
Alat yang digunakan untuk mengukur suhu udara adalah termometer. Pengukuran suhu udara biasanya dinyatakan dalam skala Celsius (C), Reamur (R), dan Fahrenheit (F). Suhu udara tertinggi di permukaan bumi terdapat di daerah tropis (sekitar ekuator). Semakin mendekati daerah kutub, suhu udara semakin dingin. Garis di peta yang menghubungkan daerah-daerah yang suhu udaranya sama dinamakan Isotherm.

b. Tekanan Udara

Tekanan udara adalah gaya atau tekanan yang terjadi akibat berat atau massa dari udara. Para ahli fisika telah menghitung bahwa berat 1 m³ udara sama dengan 1.300 gram. Berat atmosfer seluruhnya sekitar 5.200.000.000.000.000 metrik ton. Hal ini berarti bahwa berat udara di permukaan bumi menyebabkan tekanan sebesar 1 kg per 1 cm².
Tekanan udara mengalami penurunan sesuai dengan ketinggian tempat di permukaan bumi. Hal tersebut disebabkan oleh adanya molekul-molekul udara yang menjadi lebih sedikit pada daerah yang semakin tinggi dari permukaan laut sehingga menyebabkan tekanan udara berkurang. Alat yang dapat digunakan untuk mengukur tekanan udara adalah barometer.
Untuk mengetahui persebaran tekanan udara di permukaan bumi, dibuat garis-garis di peta yang disebut Isobar. Dengan mempelajari susunan isobar, orang dapat menentukan daerah-daerah dengan tekanan udara tinggi dan tekanan udara rendah.

c. Angin

Angin adalah gerakan udara di permukaan bumi. Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara di dua wilayah yang berdekatan. Perbedaan tersebut sebagai akibat dari perbedaan suhu udara dan perbedaan pemanasan matahari. Angin berembus dari daerah yang bertekanan udara tinggi ke daerah yang bertekanan udara rendah.

Angin memiliki arah dan kecepatan. Arah angin adalah arah dari mana angin tersebut berembus. Kecepatan angin biasanya dinyatakan dalam knot, yaitu sama dengan 1 mil laut per jam atau 1,85 km per jam. Alat yang dapat digunakan untuk mengetahui arah dan kecepatan angin adalah anemometer. Garis-garis di peta yang menunjukkan tempat-tempat yang sama kekuatan atau kecepatan anginnya disebut isovent.
Angin yang dirasakan umumnya merupakan angin lokal akibat perbedaan tekanan udara di dua daerah yang berdekatan. Di daerah pantai bertiup angin darat dan angin laut. Di daerah pegunungan bertiup angin lembah, angin gunung, dan angin fohn. Di daerah yang lebih luas, antara Asia dan Australia bertiup angin musim.

1) Angin Gunung dan Angin Lembah
Angin gunung dan angin lembah terjadi di daerah pegunungan. Siang hari lebih banyak dipanasi sinar matahari daripada udara yang terdapat di lahan luas yang terletak di muka lereng. Akibatnya tekanan udara di atas lereng gunung lebih rendah daripada di lembah, bertiuplah angin lembah. Pada malam hari puncak gunung relatif lebih dingin daripada lembah sehingga tekanan udara di puncak gunung lebih tinggi daripada di lembah. Hal ini mengakibatkan angin bergerak dari gunung menuju lembah dan disebut angin gunung.

2) Angin Darat dan Angin Laut

Angin darat dan angin laut terjadi sepanjang tahun. Siang hari darat lebih cepat menerima panas matahari. Massa udara memuai dan tekanan udara di darat lebih rendah daripada di laut, maka bertiuplah angin dari laut ke darat yang disebut angin laut. Keadaan sebaliknya terjadi pada malam hari. Darat lebih cepat melepaskan panas daripada laut sehingga udara di atas laut menjadi lebih panas daripada di darat. Angin darat dan angin laut digunakan para nelayan untuk pergi dan pulang mencari ikan di laut.

3) Angin Fohn

Angin fohn adalah angin yang bersifat kering dan panas. Setiap udara naik 100 meter, suhunya turun 1º C . Akan tetapi, jika udara tersebut turun suhunya akan naik 1º C setiap turun 100 meter karena udara yang turun selalu kering. Contoh angin fohn yang terjadi di Indonesia, antara lain angin Bohorok di Deli (Sumatra Utara), Kumbang di Cirebon (Jawa Barat), Gending di Pasuruan dan Probolinggo (Jawa Timur), Brubu di Makassar (Sulawesi Selatan), serta Wambrau di Biak (Papua).

4) Angin Muson

Angin muson terjadi karena ada perbedaan suhu dan tekanan udara antara luas daratan dan lautan. Pada musim panas, kedudukan matahari mencapai titik kulminasi tertinggi. Oleh karena itu, daratan menerima pemanasan yang maksimum atau suhu udaranya maksimum. Angin muson barat berembus dari daratan Asia dan mengakibatkan Indonesia mengalami musim hujan. Adapun angin muson timur berembus dari Benua Australia dan mengakibatkan Indonesia mengalami musim kemarau.

d. Kelembaban Udara

Kelembaban udara adalah kandungan uap air yang ada dalam udara. Uap air yang ada dalam udara tersebut berasal dari hasil penguapan air atau air yang ada pada tumbuh-tumbuhan. Alat yang dapat digunakan untuk mengukur kelembapan udara adalah Higrometer.
Kelembapan udara yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari ada dua macam, yaitu kelembapan mutlak dan kelembapan nisbi.
1) Kelembapan Mutlak adalah angka atau bilangan yang menunjukkan berat uap air dalam satuan gram yang ada di dalam 1 m³ udara.
2) Kelembapan Nisbi adalah angka dalam hitungan persen (%) yang menunjukkan perbandingan uap air dalam udara dan jumlah uap air maksimum di udara pada suhu yang sama.

e. Awan
Awan adalah gumpalan uap air yang terdapat di atmosfer. Awan kelihatan seperti asap berwarna putih atau kelabu di langit. Cuaca cerah jika di langit terdapat awan putih dan cuaca buruk jika ada awan hitam. Berdasarkan ketinggiannya, klasifikasi awan adalah sebagai berikut.
1) Awan Tinggi (di atas 6.000 meter)
a) Awan Cirrus
b) Awan Cirrocumulus
c) Awan Cirrostratus

2) Awan Sedang (2.000-6.000 meter)
a) Awan Altocumulus
b) Awan Altostratus

3) Awan rendah (0-2.000 meter)
a) Awan Stratocumulus
b) Awan Stratus

4) Awan dengan susunan vertikal
a) Awan Nimbostratus
b) Awan Cumulus
c) Awan Cumulonimbus

f. Hujan

Hujan adalah peristiwa jatuhnya butir-butir air dalam bentuk cair atau padat menuju permukaan bumi. Hujan terbentuk ketika butir-butir air di dalam awan bergabung, menjadi berat, dan jatuh ke bumi. Curah hujan dapat diukur dengan menggunakan alat Fluviograf atau Rain Gouge yang dinyatakan dalam skala milimeter. Daerah yang memiliki curah hujan yang sama dihubungkan dengan garis isohyet.

Berdasarkan cara terjadinya, hujan diklasifikasikan atas tiga golongan besar, yaitu sebagai berikut.

1) Hujan konveksi (hujan zenithal), yaitu hujan yang terjadi karena massa udara panas membumbung ke atas. Suhu udara di bagian atas rendah sehingga uap air berkondensasi menjadi awan. Jika butir air pada awan tersebut bertambah besar, turunlah hujan di tempat udara tersebut naik. Hujan konveksi terjadi hampir sepanjang tahun di sekitar khatulistiwa dan pada musim panas di daerah iklim sedang.
2) Hujan pegunungan (hujan orografis), yaitu hujan yang terjadi karena angin yang lembap terdesak naik ke lereng pegunungan, terjadilah hujan orografis.
3) Hujan frontal, yaitu hujan yang terjadi karena udara panas yang lembap bersentuhan dengan massa udara dingin pada bidang front, terjadilah hujan frontal.

2. Ramalan Cuaca

Ramalan cuaca adalah prakiraan cuaca yang terjadi di atmosfer. Caranya dengan memerhatikan perubahan- perubahan di udara, kemudian membandingkannya dengan pola-pola cuaca yang sebelumnya. Ramalan cuaca hari ini, besok, lusa, atau bahkan beberapa hari ke depan terkadang tepat. Namun, terkadang ada ketidaktepatan dalam memperkirakannya.
Badan yang berwenang menginformasikan ramalan cuaca adalah Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG). Badan Meteorologi dan Geofisika selalu melakukan pencatatan hasil pengukuran unsur-unsur cuaca (suhu udara, tekanan udara, angin, kelembapan udara, dan curah hujan).
Pengukuran tersebut dilakukan di stasiun-stasiun cuaca yang tersebar di seluruh wilayah negara. Data cuaca tersebut dilengkapi dengan hasil rekaman satelit cuaca yang selalu dipantau di stasiun bumi.

Kumpulan data cuaca tersebut kemudian dijadikan bahan untuk meramalkan cuaca yang akan terjadi pada hari-hari mendatang, seperti hujan, cuaca cerah, berawan, dan informasi-informasi cuaca lainnya. Hasil ramalan cuaca tersebut sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari- hari, seperti dalam kegiatan penerbangan, pelayaran, industri, dan pertanian. Oleh karena itu, laporan ramalan cuaca selalu disiarkan melalui media massa, seperti radio, televisi, dan surat kabar, serta tidak terbatas di suatu negara saja, tetapi antarnegara.


Siklus Hidrologi

Hidrosfer atau lapisan air merupakan bagian fisik bumi yang berguna bagi kehidupan manusia, hewan, dan tumbuhan. Hidrosfer secara khusus dipelajari pada ilmu yang disebut Hidrologi. Hidrosfer adalah semua bentuk air yang ada di bumi yang berbentuk cair, uap, maupun padat. Komposisi molekul air terdiri atas dua atom hidrogen (H2O) yang bersenyawa dengan satu atom oksigen (O2) dan dikenal dengan rumus kimia H2O.

Air (H2O) mengalami proses perubahan wujud dan tempat. Rangkaian perubahan air, baik mengenai posisi geografisnya maupun mengenai wujud fisiknya disebut daur air atau siklus air. Bagaimana siklus air tersebut terjadi? Perhatikanlah uraian berikut. Air yang berada di permukaan bumi, yaitu air tanah, danau, sungai, rawa, gletser (lapisan es), dan laut dipanasi oleh sinar matahari. Oleh karena pemanasan tersebut maka air berubah wujud menjadi uap, kemudian ke atas atau tertiup angin melalui lereng pegunungan. Pada tempat-tempat yang lebih tinggi, suhu udara semakin rendah sehingga uap air tersebut akan mengalami proses kondensasi.
Pada tempat-tempat yang tinggi dan beriklim dingin dan sedang pada musim dingin, uap air dapat langsung membeku menjadi salju. Proses ini disebut dengan Sublimasi. Sebagai akibat dari kondensasi tadi, uap air akan berubah menjadi cair dan akhirnya jatuh sebagai hujan.
Dalam perjalanannya menuju permukaan bumi, baik sebagian maupun seluruhnya, air hujan yang sampai di permukaan bumi sebagian akan meresap ke dalam lapisan tanah menjadi air tanah, sebagian lagi akan mengalir di permukaan bumi, dan sisanya akan menguap. Air tanah lama-kelamaan akan keluar manjadi mata air dan sungai yang mengalir ke danau atau laut. Setelah itu, akan terjadi lagi pemanasan oleh matahari sehingga proses pengupan akan berulang kembali. Untuk lebih jelasnya, perhatikanlah gambar proses siklus hidrologi berikut ini.

Istilah-istilah yang berkaitan dalam proses siklus hidrologi, antara lain sebagai berikut.
1. Evaporasi, yaitu proses penguapan air dari permukaan bumi (danau, laut, dan sungai) secara langsung melalui pemanasan sinar matahari.
2. Transpirasi, yaitu proses penguapan air yang ter- kandung dalam tumbuhan.
3. Evapotranspirasi, yaitu gabungan proses penguapan evaporasi dan transpirasi.
4. Intersepsi, yaitu proses penguapan titik-titik air hujan dari ranting dan dedaunan.
5. Infiltrasi, yaitu proses penyerapan air hujan menuju lapisan-lapisan tanah dan menjadi persediaan air tanah dan kawasan reservoir.
6. Air larian permukaan (surface run off), yaitu air hujan yang jatuh ke permukaan bumi dan mengalir di permukaan bumi.

DAFTAR PUSTAKA

Jelajah Cakrawala Sosial 1 : Ilmu Pengetahuan Sosial; Untuk Kelas VII Sekolah Menengah Pertama/Madrasah Tsanawiyah / penulis, Nurhadi…[et al] editor, Ayahtullah Khomaeni, Oka Sumarlin, Beti Dwi Septiningsih . — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009.