Atmosfer

Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi, dari
permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di bumi, atmosfer terdapat dari
ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan
bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena yang terjadi
di lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap.
Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk memecahkan masalah cuaca, fenomena
pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang. Dengan
peralatan yang sensitif yang dipasang di wahana luar angkasa, kita dapat memperoleh
pemahaman yang lebih baik tentang atmosfer berikut fenomena-fenomena yang terjadi di
dalamnya.
Atmosfer Bumi terdiri atas nitrogen (78.17%) dan oksigen (20.97%), dengan sedikit
argon (0.9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uap air, dan gas lainnya.
Atmosfer melindungi kehidupan di bumi dengan menyerap radiasi sinar ultraviolet dari
matahari dan mengurangi suhu ekstrem di antara siang dan malam. 75% dari atmosfer ada
dalam 11 km dari permukaan planet. Atmosfer tidak mempunyai batas mendadak, tetapi agak
menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan
angkasa luar.
Atmosfer juga berfungsi sebagai payung atau pelindung kehidupan di bumi dari
radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas keruang angkasa
pada malam hari. Atmosfer juga merupakan penghambat bagi benda-benda angkasa yang
bergerak melaluinya sehingga sebagian meteor yang melalui atmosfer akan menjadi panas
dan hancur sebelum mencapai permukaan bumi. Lapisan atmosfer merupakan campuran dari
gas yang tidak tampak dan tidak berwarna. Empat gas utama dalam udara kering meliputi nitrogen, oksigen, argon, dan karbindioksida.
Kondisi dan manfaat gas dalam atmosfer antara lain:
1. Nitrogen (N2) jumlahnya paling banyak, meliputi 78 bagian. Nitrogen tidak langsung bergabung dengan unsur lain, tapi merupakan bagian dari senyawa organik.
2. Oksigen (O2) sangat penting bagi kehidupan, yaitu untuk mengubah zat makanan menjadi energi hidup.
3. Karbon dioksida (CO2) menyebabkan efek rumah kaca (greenhouse) transparan terhadap radiasi gelombang pendek dan menyerap radiasi gelombang panjang. Dengan demikian kenaikan kosentrasi CO2 di dalam atmosfer akan menyebabkan kenaikan suhu di bumi.
4. Ozon (O3) adalah gas yang sangat aktif dan merupakan bentuk lain dari oksigen. Gas ini terdapat pada ketinggian antara 20 hingga 30 km. Ozon dapat menyerap radiasi ultra violet yang mempunyai energi besar dan berbahaya bagi tubuh manusia.

B. Struktur Vertikal Atmosfer
Dengan memakai suhu sebagai dasar pembagian atmosfer, maka atmosfer terdiri dari lapisan troposfer, stratosfer, mesosfer dan thermosfer.

Gambar. Pembagian lapisan atmosfer berdasarkan suhu.

a. Lapisan Troposfer
Gejala cuaca (awan, petir, topan, badai dan hujan) terjadi di lapisan troposfer. Pada
lapisan ini terdapat penurunan suhu yang terjadi karena sangat sedikitnya troposfer
menyerap radiasi gelombang pendek dari matahari, sebaliknya permukaan tanah
memberikan panas pada lapisan troposfer yangterletak di atasnya; melalui konduksi,
konveksi, kondensasi dan sublimasi yang dilepaskan oleh uap air atmosfer. Konduksi
adalah proses pemanasan secara merambat. Konveksi adalah proses pemanasan secara
mengalir. Kondensasi adalah proses pendinginan yang mengubah wujud uap air
menjadi air. Sublimasi adalah proses perubahan wujud es menjadi uap air. Pertukaran
panas banyak terjadi pada troposfer bawah, karena itu suhu turundengan bertambahnya
ketinggian pada situasi meteorologi (ilmu tentangcuaca). Nilainya berkisar antara 0,5 dan
1⁰C tiap 100 meter dengan nilai rata-rata 0,65⁰C tiap 100 meter.
Udara troposfer atas sangat dingin dengan demikian lebih berat dibandingkan dengan
udara diatas tropopause sehingga udara troposfer tidak dapat menembus tropopause.
Ketinggian tropopause lebih besar di ekuator daripada di daerah kutub. Di ekuator,
tropopause terletak pada ketinggian 18 km dengan suhu - 80⁰C, sedangkan di kutub
tropopause hanya mencapai ketinggian 6 km dengan suhu - 40⁰C. Tropopause adalah
lapisan udara yang terdapat diantara troposfer dengan stratosfer.
b. Lapisan Stratosfer
Lapisan atmosfer diatas tropopause merupakan lapisan inversi, artinya suhu udara
bertambah tinggi (panas) seiring dengan naiknya ketinggian. Disebut juga lapisan
Isothermis. Kenaikan suhu ini disebabkan oleh lapisan ozonosfer yang menyerap radiasi
ultra violet dari matahari. Bagian atas stratosfer dibatasi oleh permukaan diskontinuitas
suhu yang disebut stratopause. Stratopause terletak pada ketinggian 60 km dengan suhu
0⁰ C.
c. Lapisan Mesosfer
Lapisan mesosfer ditandai dengan penurunan orde suhu 0,4⁰ C setiap 100 meter, karena
lapisan ini mempunyai keseimbangan radiasi yang negatif. Bagian atas mesosfer dibatasi
oleh mesopause yaitu lapisan di dalam atmosfer yang mempunyai suhu paling rendah,
kira-kira -100⁰ C. Ketinggian sekitar 85 km.
d. Lapisan Thermosfer
Lapisan ini terletak pada ketinggian 85 dan 300 km yang ditandai dengan kenaikan suhu
dari -100⁰C sampai ratusan bahkan ribuan derajat.

Bagian atas lapisan atmosfer dibatasi oleh termopause yang meluas dari ketinggian 300 km sampai pada ketinggian 1000 km. Suhu termopause adalah konstant terhadap ketinggian, tetapi berubah dengan waktu, yaitu dengan insolasi (incoming solar radiation). Suhu pada malam hari berkisar antara 300 dan 1200⁰ C dan pada siang hari antara 700 dan 1700⁰C. Densitas termopause sangat kecil, kirakira 10 kali densitas atmosfer permukaan tanah.