Gambar 2.1 Pembagian lapisan atmosfer berdasarkan suhu. 1. Lapisan ... tanah
akan mendistribusikan panas yang diterimanya ke lapisan atmosfer di atasnya ...
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Atmosfer Bumi
Atmosfer berasal dari bahasa Yunani yaitu atmos (uap) dan sphaira (bola/bumi). Jadi atmosfer menurut bahasanya dapat diartikan selubung berwujud gas yang mengelilingi bumi. Atmosfer terdiri atas sejumlah lapisan. Penamaanya didasarkan pada perbedaan karakteristik masing-masing lapisan. Atmosfer memiliki banyak manfaat yaitu diantaranya; 1. Oksigen dan nitrogennya yang sangat penting untuk kelangsungan kehidupan di bumi. 2. Melindungi manusia dan makhluk hidup lainnya dari bahaya sinar ultraviolet dan sinar gamma yang dipancarkan matahari dan bintang. 3. Menjaga kesinambungan siklus air di permukaan bumi 4. Untuk proses pelapukan bebatuan. 5. Memberikan kontribusi terhadap perubahan bentuk permukaan bumi, dan 6. Memungkinkan untuk terjadinya komunikasi radio jarak jauh. (Konrad, Beiser , 1960).
Bagi para astronom yang berada di Bumi ( astronom terrestrial), keberadaan atmosfer bumi memberikan gangguan yang cukup berarti. Untuk dapat mengamati benda langit secara keseluruhan maka akan terdapat kesalahan yang ditimbulkan dari fungsi atmosfer sebagai filter yang hanya melewatkan spektrum gelombang elektromagnetik pada daerah jangkauan panjang gelombang tertentu, sehingga diciptakan roket astronomi untuk dapat mengamati benda langit di luar pengaruh atmosfer bumi.
Universitas Sumatera Utara
Atmosfer bumi menimbulkan efek langit biru yang menyebabkan bintang tidak tampak pada siang hari. Cahaya matahari yang dipancarkan ke segala arah, hanya sebagian kecil yang sampai ke bumi. Sebagian besarnya diserap, dipantulkan dan dihamburkan oleh gas dan debu yang berukuran sangat kecil (mikroskopik). Partikel debu memiliki kemampuan yang lebih baik
daripada molekul gas dalam
memantulkan dan menghamburkan cahaya. (Stuard J. Inglish, 1963)
2.1.1 Pembagian Lapisan Atmosfer Bumi.
Dengan memakai suhu sebagai dasar pembagian atmosfer, maka atmosfer terdiri dari lapisan troposfer, stratosfer, mesosfer dan thermosfer. Gambar 2.1 menunjukkan pembagian wilayah lapisan atmosfer bumi.
Gambar 2.1 Pembagian lapisan atmosfer berdasarkan suhu.
1. Lapisan Troposfer
Gejala cuaca (awan, petir, topan, badai dan hujan) terjadi di lapisan troposfer. Pada lapisan ini terdapat penurunan suhu yang terjadi karena pada lapisan troposfer penyerapan radiasi gelombang pendek dari matahari sangat sedikit. Pertukaran panas banyak terjadi pada troposfer bawah. Permukaan tanah akan mendistribusikan panas yang diterimanya ke lapisan atmosfer di atasnya melalui konduksi, konveksi, kondensasi dan sublimasi, sehingga suhu
Universitas Sumatera Utara
pada lapisan troposfer semakin turun dengan pertambahan ketinggian yaitu sekitar 0,5oC sampai 1o C untuk setiap kenaikan ketinggian 100 meter.
Tropopause adalah lapisan udara yang berada diantara troposfer dan stratosfer. Ketinggian tropopause berbeda antara di kutub dengan di khatulistiwa. Di kutub, lapisan tropopause berada pada ketinggian 6 km dengan suhu -40oC, sedangkan di khatulistiwa lapisan tropopause berada pada ketinggian 18 km dengan suhu -80oC. Hal ini menunjukkan bahwa lapisan atmosfer di khatulistiwa lebih tebal daripada di kutub.
2. Lapisan Stratosfer
Lapisan atmosfer diatas tropopause merupakan lapisan inversi yaitu lapisan yang suhunya semakin tinggi seiring pertambahan ketinggiannya (kebalikan dari lapisan traposfer). Lapisan Stratosfer disebut juga lapisan isotermis.
Kenaikan suhu yang terjadi pada lapisan stratosfer disebabkan
keberadaan ozon pada lapisan ini yang memiliki kemampuan menyerap radiasi ultraviolet dari matahari. Bagian atas stratosfer dibatasi oleh lapisan stratopause yang berada pada ketinggian 60 km dengan suhu 0oC.
3. Lapisan Mesosfer Lapisan mesosfer ditandai dengan penurunan suhu 0,4oC setiap kenaikan ketinggian sebesar 100 meter, lapisan ini mempunyai keseimbangan radiasi yang negatif. Lapisan ini terletak pada ketinggian antara 60-85 km dari permukaan bumi. Lapisan ini melindungi bumi dari meteor atau benda langit lainnya yang menuju bumi. Temperatur terendahnya berada pada lapisan mesopause yaitu sekitar -100oC.
4. Lapisan Termosfer (Ionosfer)
Lapisan ini terletak pada ketinggian 85 dan 300 km yang ditandai dengan kenaikan suhu dari kenaikan suhu dari -100o C sampai ratusan bahkan
Universitas Sumatera Utara
ribuan derajat. Lapisan yang paling tinggi dalam termosfer adalah termopause. Termperatur pada lapisan termopause konstan terhadap ketinggian, tetapi berubah terhadap waktu seperti tampak pada gambar 2.2 berikut.
Gambar 2.2 Lapisan Termosfer.
Pada lapisan ini terjadi ionisasi partikel udara akibat penyerapan radiasi sinar gamma dan sinar ultra violet, sehingga memungkinkan terjadinya pemantulan/ perambatan gelombang radio yang sangat bermanfaat dalam komunikasi jarak jauh.
5. Lapisan Eksosfer.
Lapisan ini merupakan
lapisan terluar dari atmosfer bumi dan
merupakan lapisan paling panas sehingga terjadi gerakan partikel udara secara tidak beraturan. Lapisan ini tersusun dari gas hidrogen dan tekanan udaranya mendekati 0 cmHg (daerah vakum).
Mempelajari pembagian dari lapisan atmosfer dan karakteristik dari setiap lapisan diperlukan untuk mengetahui pengaruh keberadaan atmosfer terhadap perambatan cahaya yang bersumber dari matahari dan bintang.(Muhammadiyah,M., 2010) .
Universitas Sumatera Utara
2.1.2 Komposisi Atmosfer
Komposisi udara bersih sangat bervariasi untuk setiap daerah di permukaan bumi Rata-rata persentase (per volume) gas dalam udara bersih dan kering yaitu nitrogen sebanyak 78%, oksigen sebanyak 20,8%, argon sebanyak 0,9% dan gas lainnya sebanyak 0,3%.
Komposisi gas lainnya yang sebanyak 0,3% ini terdiri dari gas permanen dan gas yang tidak permanen. Gas permanen adalah gas yang selalu ditemukan pada setiap kondisi dan ketinggian sedangkan gas yang tidak permanen keberadaannya sangat dipengaruhi oleh kondisi dan ketinggian. Adapun gas yang keberadaannya tetap (gas permanen) yaitu helium, neon, krypton, xenon, hydrogen, dan metana. Gas yang tidak permanen misalnya karbondioksida, ozon, amoniak, uap air, karbonmonoksida, sulfurdioksida. Daerah gurun (udara kering) mengandung kadar uap air yang lebih kecil dari daerah tropis. Daerah hutan tropis (udara basah ) kandungan uap airnya adalah sebesar 0,018 %. (Muhammadiyah, M, 2010)
Tabel 2.1 menunjukkan komposisi gas di atmosfer pada ketinggian permukaan laut (ketinggian 0 km).
Gas
Persentase
Nitrogen
78.08
Oksigen
20,95
Argon
0,93
Karbon dioksida
0,03
Neon
0,0018
Helium
0,00052
Metana
0,00015
Krypton
0,00011
Hidrogen, karbon monoksida, xenon,
