Udara

A. KOMPOSISI UDARA

Manusia dapat bertahan sampai satu hari tanpa air di daerah gurun yang paling panas, tetapi tanpa udara manusia hanya bertahan beberapa menit saja. Jadi Anda tentu bisa menyimpulkan sendiri betapa pentingnya udara bagi kehidupan di bumi. Karena tanpa udara, maka manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan tidak dapat hidup. Udara untuk kehidupan sehari-hari terdapat di atmosfer. Atmosfer juga berfungsi sebagai payung atau pelindung kehidupan di bumi dari radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang 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.

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. Salah satu unsur yang penting dalam atmosfer adalah uap air. Uap air (H₂O) sangat penting dalam proses cuaca atau iklim, karena dapat merubah fase (wujud) menjadi fase cair, atau fase padat melalui kondensasi dan deposisi.

AIR UAP

Uap air merupakan senyawa kimia udara dalam jumlah besar yang tersusun dari dua bagian hidrogen dan satu bagian oksigen. Uap air yang terdapat di atmosfer merupakan hasil penguapan dari laut, danau, kolam, sungai dan transpirasi tanaman. Atmosfer selalu dikotori oleh debu. Debu adalah istilah yang dipakai untuk benda yang sangat kecil sehingga tidak tampak kecuali dengan mikroskop. Jumlah debu berubah-ubah tergantung pada tempat. Sumber debu beraneka ragam, yaitu asap, abu vulkanik, pembakaran bahan bakar, kebakaran hutan, smog dan lainnya. Smog singkatan dari smoke and fog adalah kabut tebal yang sering dijumpai di daerah industri yang lembab. Debu dapat menyerap, memantulkan, dan menghamburkan radiasi matahari. Debu atmosferik dapat disapu turun ke permukaan bumi oleh curah hujan, tetapi kemudian atmosfer dapat terisi partikel debu kembali. Debu atmosfer adalah kotoran yang terdapat di atmosfer.

B. Struktur Vertikal Atmosfer

Dengan memakai suhu sebagai dasar pembagian atmosfer, maka atmosfer terdiri dari lapisan troposfer, stratosfer, mesosfer dan thermosfer

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 sangat sedikitnya troposfer menyerap radiasi gelombang pendek dari matahari, sebaliknya permukaan tanah memberikan panas pada lapisan troposfer yang terletak 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 turun dengan bertambahnya ketinggian pada situasi meteorologi (ilmu tentang cuaca). Nilainya berkisar antara 0,5 dan 1^o C tiap 100 meter dengan nilai rata rata 0,65^o C 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 - 80^o C, sedangkan di kutub tropopause hanya mencapai ketinggian 6 km dengan suhu - 40^o C. Tropopause adalah lapisan udara yang terdapat di antara troposfer dengan stratosfer.

2. 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 0o C.

3. Lapisan Mesosfer

Lapisan mesosfer ditandai dengan penurunan orde suhu 0,4^o 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 -100^o C. Ketinggian sekitar 85 km.

4. Lapisan Thermosfer

Lapisan ini terletak pada ketinggian 85 dan 300 km yang ditandai dengan kenaikan suhu dari -100^o C 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 1200^o C dan pada siang hari antara 700 dan 1700^o C. Densitas termopause sangat kecil, kira-kira 10 kali densitas atmosfer permukaan tanah.