Halo, sobat geologi! Apa kabar? Semoga sehat dan bahagia selalu, ya. Kali ini, kita akan membahas tentang salah satu topik yang sangat menarik dan penting dalam ilmu geologi, yaitu lapisan atmosfer. Apa sih lapisan atmosfer itu? Bagaimana macam-macamnya? Apa saja karakteristik dan fungsinya? Nah, semua pertanyaan itu akan kita jawab di artikel ini. Jadi, simak terus sampai habis, ya!
Pengertian Atmosfer
Sebelum kita membahas tentang lapisan-lapisan atmosfer, kita harus tahu dulu apa itu atmosfer. Atmosfer adalah lapisan gas yang menyelubungi bumi dan memiliki fungsi penting bagi kehidupan. Tanpa atmosfer, kita tidak akan bisa bernapas, tidak akan ada cuaca, dan tidak akan ada perlindungan dari radiasi matahari. Jadi, atmosfer itu sangat vital, ya!
Atmosfer terdiri dari berbagai gas, seperti nitrogen, oksigen, karbon dioksida, ozon, dan lain-lain. Komposisi atmosfer tidak sama di setiap tempat dan waktu, karena dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti ketinggian, suhu, tekanan, kelembaban, dan aktivitas manusia. Namun, secara umum, komposisi atmosfer bumi adalah sebagai berikut:
| Gas | Persentase |
|---|---|
| Nitrogen (N2) | 78,08% |
| Oksigen (O2) | 20,95% |
| Argon (Ar) | 0,93% |
| Karbon dioksida (CO2) | 0,04% |
| Ozon (O3) | 0,00006% |
| Gas lainnya | 0,002% |
Tabel 1. Komposisi atmosfer bumi
Atmosfer juga terbagi menjadi beberapa lapisan berdasarkan perbedaan temperatur dan jenis gasnya. Lapisan-lapisan atmosfer ini memiliki karakteristik dan fungsi yang berbeda-beda, serta fenomena yang terjadi di setiap lapisannya. Lapisan-lapisan atmosfer ini adalah:
- Troposfer
- Stratosfer
- Mesosfer
- Termosfer
- Eksosfer
Gambar 1. Lapisan-lapisan atmosfer bumi
Sumber: https://www.britannica.com/science/atmosphere
Nah, sekarang kita akan membahas satu per satu lapisan atmosfer ini, mulai dari yang paling dekat dengan permukaan bumi, yaitu troposfer.
Lapisan Troposfer
Troposfer adalah lapisan atmosfer yang berhubungan langsung dengan permukaan bumi dan merupakan tempat terjadinya gejala cuaca, seperti hujan, angin, dan badai. Troposfer adalah lapisan atmosfer yang paling kita rasakan sehari-hari, karena di sinilah kita bernapas, beraktivitas, dan berinteraksi dengan lingkungan.
Tinggi troposfer berbeda-beda di setiap tempat, rata-rata sekitar 12 km, tapi di khatulistiwa bisa mencapai 16-18 km, sedangkan di kutub hanya 8 km. Hal ini disebabkan oleh perbedaan suhu dan tekanan udara di setiap daerah. Semakin tinggi ketinggian, semakin tipis tekanan udara, sehingga udara menjadi lebih dingin.
Pada troposfer berlaku hukum gradient thermic, yaitu setiap ketinggiannya naik 100 m dari permukaan bumi, maka suhunya akan menurun sekitar 0,6 o C. Jadi, semakin tinggi kita naik, semakin dingin udaranya. Ini sebabnya, pegunungan biasanya lebih dingin daripada dataran rendah.
Lapisan paling atas dari troposfer disebut tropopause, yang membatasi troposfer dengan lapisan di atasnya, yaitu stratosfer. Di tropopause, suhu udara mencapai titik terendahnya, sekitar -60 o C. Di sini, udara berhenti naik dan mulai mengalir ke samping, membentuk arus jet yang sangat kencang.
Fungsi troposfer, antara lain:
- Menjadi tempat terjadinya cuaca dan iklim, yang dipengaruhi oleh pergerakan udara, kelembaban, dan tekanan udara.
- Melindungi bumi dari sengatan radiasi matahari, karena sebagian besar radiasi diserap atau dipantulkan oleh awan dan partikel-partikel di udara.
- Digunakan sebagai tempat tinggal makhluk hidup, karena mengandung oksigen dan karbon dioksida yang dibutuhkan untuk proses respirasi dan fotosintesis.
- Tempat terjadinya fenomena alam, seperti angin, pelangi, petir, guntur, dan hujan es.
Lapisan Stratosfer
Stratosfer adalah lapisan atmosfer yang melindungi makhluk hidup dari sinar ultraviolet (UV) karena stratosfer merupakan tempat bernaungnya lapisan ozon (O3) yang dapat menyerap sinar UV. Sinar UV adalah salah satu jenis radiasi matahari yang berbahaya bagi kesehatan, karena dapat menyebabkan kanker kulit, katarak, dan kerusakan DNA.
Tinggi stratosfer berkisar antara 12-50 km dari permukaan bumi. Di stratosfer, udara sangat tipis dan kering, sehingga hampir tidak ada awan dan hujan. Udara juga tidak bergejolak, sehingga pesawat jet biasanya terbang di lapisan ini untuk menghindari turbulensi.
Pada stratosfer berlaku hukum inversi thermic, yaitu semakin tinggi ketinggiannya, maka suhunya akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh adanya lapisan ozon yang menyerap sinar UV dan mengubahnya menjadi panas. Suhu udara di stratosfer bisa mencapai 0 o C di bagian atasnya.
Lapisan paling atas dari stratosfer disebut stratopause, yang membatasi stratosfer dengan lapisan di atasnya, yaitu mesosfer. Di stratopause, suhu udara mencapai titik tertingginya, sekitar 0 o C. Di sini, udara berhenti naik dan mulai mengalir ke bawah, membentuk arus konveksi yang stabil.
Fungsi stratosfer, antara lain:
- Melindungi bumi dari sinar UV, yang dapat merusak makhluk hidup dan ekosistem.
- Menjadi tempat terbangnya pesawat jet, yang dapat mencapai kecepatan tinggi tanpa terganggu oleh cuaca dan turbulensi.
- Menjadi tempat terjadinya fenomena alam, seperti meteor, yang merupakan benda-benda langit yang masuk ke atmosfer dan terbakar karena gesekan dengan udara.
Lapisan Mesosfer
Mesosfer adalah lapisan atmosfer yang berada di atas stratosfer dan merupakan lapisan terdingin di atmosfer. Mesosfer adalah lapisan atmosfer yang paling sulit untuk diteliti, karena terlalu tinggi untuk dijangkau oleh pesawat dan balon udara, tetapi terlalu rendah untuk dijangkau oleh satelit dan roket.
Tinggi mesosfer berkisar antara 50-80 km dari permukaan bumi. Di mesosfer, udara sangat tipis dan jarang, sehingga tekanan udara sangat rendah. Udara juga mengandung sedikit oksigen dan ozon, sehingga tidak ada perlindungan dari radiasi matahari.
Pada mesosfer berlaku hukum gradient thermic, yaitu semakin tinggi ketinggiannya, maka suhunya akan semakin menurun. Hal ini disebabkan oleh kurangnya sumber panas di lapisan ini. Suhu udara di mesosfer bisa mencapai -100 o C di bagian atasnya.
Lapisan paling atas dari mesosfer disebut mesopause, yang membatasi mesosfer dengan lapisan di atasnya, yaitu termosfer. Di mesopause, suhu udara mencapai titik terendahnya, sekitar -100 o C. Di sini, udara berhenti naik dan mulai mengalir ke samping, membentuk arus jet yang sangat kencang.
Fungsi mesosfer, antara lain:
- Menjadi tempat terjadinya fenomena alam, seperti meteor, yang merupakan benda-benda langit yang masuk ke atmosfer dan terbakar karena gesekan dengan udara.
- Menjadi tempat terjadinya fenomena alam, seperti noctilucent cloud, yang merupakan awan-awan yang bersinar di malam hari karena memantulkan cahaya matahari.
- Menjadi tempat terjadinya fenomena alam, seperti airglow, yang merupakan cahaya yang dipancarkan oleh atom-atom dan molekul-molekul di udara karena terionisasi oleh radiasi matahari.
Lapisan Termosfer
Termosfer adalah lapisan atmosfer yang berada di atas mesosfer dan merupakan lapisan terpanas di atmosfer. Termosfer adalah lapisan atmosfer yang paling terpengaruh oleh aktivitas matahari, karena di sinilah terjadi interaksi antara partikel-partikel bermuatan listrik (ion) dengan medan magnet bumi.
Tinggi termosfer berkisar antara 80-500 km dari permukaan bumi. Di termosfer, udara sangat tipis dan jarang, sehingga tekanan udara sangat rendah. Udara juga mengandung banyak ion, yang dapat memantulkan gelombang radio dan memungkinkan komunikasi jarak jauh.
Pada termosfer berlaku hukum inversi thermic, yaitu semakin tinggi ketinggiannya, maka suhunya akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh adanya radiasi matahari yang sangat intens di lapisan ini. Suhu udara di termosfer bisa mencapai 1500 o C di bagian atasnya.
Lapisan termosfer juga disebut ionosfer karena mengandung banyak ion yang dapat memantulkan gelombang radio. Ionosfer terbagi menjadi beberapa sub-lapisan, yaitu:
- Lapisan D, yang berada pada ketinggian 80-90 km dan merupakan lapisan terendah dari ionosfer. Lapisan ini hanya ada pada siang hari dan dapat menyerap gelombang radio frekuensi rendah.
- Lapisan E, yang berada pada ketinggian 90-150 km dan merupakan lapisan yang stabil dari ionosfer. Lapisan ini dapat memantulkan gelombang radio frekuensi sedang dan tinggi, sehingga dapat digunakan untuk komunikasi jarak pendek dan menengah.
- Lapisan F, yang berada pada ketinggian 150-500 km dan merupakan lapisan tertinggi dari ionosfer. Lapisan ini terbagi menjadi dua sub-lapisan, yaitu F1 dan F2. Lapisan F1 berada pada ketinggian 150-250 km dan dapat memantulkan gelombang radio frekuensi tinggi. Lapisan F2 berada pada ketinggian 250-500 km dan dapat memantulkan gelombang radio frekuensi sangat tinggi, sehingga dapat digunakan untuk komunikasi jarak jauh dan lintas benua.
Lapisan paling atas dari termosfer disebut termopause, yang membatasi termosfer dengan lapisan di atasnya, yaitu eksosfer. Di termopause, suhu udara mencapai titik tertingginya, sekitar 1500 o C. Di sini, udara berhenti naik dan mulai mengalir ke bawah, membentuk arus konveksi yang stabil.
Fungsi termosfer, antara lain:
- Menjadi tempat terjadinya fenomena alam, seperti aurora, yang merupakan cahaya yang dipancarkan oleh ion-ion di udara karena terpengaruh oleh medan magnet bumi.
- Menjadi tempat terbangnya satelit buatan, yang dapat mengorbit bumi pada ketinggian yang aman dari gesekan udara.
- Menjadi tempat terjadinya fenomena alam, seperti hujan meteor, yang merupakan benda-benda langit yang masuk ke atmosfer dan terbakar karena gesekan dengan udara.
Lapisan Eksosfer
Eksosfer adalah lapisan atmosfer yang berada di atas termosfer dan merupakan lapisan terluar dari atmosfer. Eksosfer adalah lapisan atmosfer yang berbatasan langsung dengan luar angkasa, sehingga gas-gasnya dapat lepas dari gravitasi bumi dan bercampur dengan partikel-partikel luar angkasa.
Tinggi eksosfer berkisar antara 500-1000 km dari permukaan bumi. Di eksosfer, udara sangat tipis dan jarang, sehingga hampir tidak ada tekanan udara. Udara juga mengandung sedikit oksigen dan hidrogen, yang merupakan gas-gas teringan di atmosfer.
Pada eksosfer tidak ada perbedaan suhu yang signifikan, karena gas-gasnya sangat jarang dan hampir tidak ada tekanan udara. Suhu udara di eksosfer bergantung pada intensitas radiasi matahari, yang dapat bervariasi dari -270 o C hingga 1000 o C.
Lapisan eksosfer berbatasan langsung dengan luar angkasa, sehingga gas-gasnya dapat lepas dari gravitasi bumi dan bercampur dengan partikel-partikel luar angkasa. Hal ini menyebabkan terjadinya fenomena alam, seperti geokorona, yang merupakan cahaya yang dipancarkan oleh atom-atom hidrogen di sekitar bumi karena terionisasi oleh radiasi matahari.
Fungsi eksosfer, antara lain:
- Menjadi tempat terjadinya fenomena alam, seperti geokorona, yang merupakan cahaya yang dipancarkan oleh atom-atom hidrogen di sekitar bumi karena terionisasi oleh radiasi matahari.
- Menjadi tempat terbangnya satelit buatan, yang dapat mengorbit bumi pada ketinggian yang sangat tinggi dan tidak terpengaruh oleh gesekan udara.
- Menjadi tempat terjadinya fenomena alam, seperti magnetosfer, yang merupakan medan magnet bumi yang melindungi bumi dari angin matahari dan partikel-partikel bermuatan listrik dari luar angkasa.
Penutup
Demikianlah artikel yang membahas tentang lapisan-lapisan atmosfer bumi, mulai dari pengertian, macam, karakteristik, dan fungsinya. Semoga artikel ini bermanfaat dan menambah wawasan kita tentang ilmu geologi. Jangan lupa untuk selalu menjaga keseimbangan dan kelestarian atmosfer bumi, ya!
Berikut adalah beberapa pertanyaan yang sering diajukan (FAQ) tentang lapisan atmosfer bumi:
Terima kasih sudah membaca artikel ini sampai habis. Semoga artikel ini bermanfaat dan menambah wawasan Anda tentang ilmu geologi. Sampai jumpa di artikel selanjutnya, ya! 👋
