ATMOSFER
- Pengertian
Berasal dari kata atmos = uap dan spaira = bola
Atmosfer : lapisan udara yang menyelubungi/ menyelimuti bumi
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.
Lapisan-lapisan atmosfer :
Troposfer
Lapisan ini berada pada level yang terendah, campuran gasnya paling ideal untuk menopang kehidupan di bumi. Dalam lapisan ini kehidupan terlindung dari sengatan radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda langit lain. Dibandingkan dengan lapisan atmosfer yang lain, lapisan ini adalah yang paling tipis (kurang lebih 15 kilometer dari permukaan tanah). Dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angin, tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari berlangsung. Suhu udara pada permukaan air laut sekitar 27 derajat Celsius, dan semakin naik ke atas, suhu semakin turun. Setiap kenaikan 100m suhu berkurang 0,61 derajat Celsius (sesuai dengan Teori Braak). Pada lapisan ini terjadi peristiwa cuaca seperti hujan, angin, musim salju, kemarau, dan sebagainya.Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Biasanya, jika ketinggian bertambah, suhu udara akan berkurang secara tunak (steady), dari sekitar 17℃ sampai -52℃. Pada permukaan bumi yang tertentu, seperti daerah pegunungan dan dataran tinggi dapat menyebabkan anomali terhadap gradien suhu tersebut.
Di antara stratosfer dan troposfer terdapat lapisan yang disebut lapisan Tropopause, yang membatasi lapisan troposfer dengan stratosfer.
Stratosfer
Perubahan secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km. Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu
atau sekitar 
. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu. Lapisan ini juga merupakan tempat terbangnya pesawat. Awan tinggi jenis cirrus kadang-kadang terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuaca yang signifikan yang terjadi pada lapisan ini.Dari bagian tengah stratosfer keatas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah seiring kenaikan ketinggian. Hal ini dikarenakan bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon. Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra violet. Suhu pada lapisan ini bisa mencapai sekitar
pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya.Mesosfer
Adalah lapisan udara ketiga, di mana suhu atmosfer akan berkurang dengan pertambahan ketinggian hingga lapisan keempat, termosfer. Udara yang di sini akan mengakibatkan pergeseran berlakudengan objek yang datng dari angkasa dan menghasilkan suhu yang tinggi. Kebanyakan meteor yang sampai ke bumi terbakar lapisan ini. Kurang lebih 25 mil atau 40km di atas permukaan bumi, saat suhunya berkurang dari 290 K hingga 200 K, terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, hingga menjadi sekitar
(dekat bagian atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km di atas permukaan bumi). Suhu serendah ini memungkinkan terjadi awan noctilucent, yang terbentuk dari kristal es. Antara lapisan Mesosfer dan lapisan Atmosfer terdapat lapisan perantara yaitu Mesopause.Termosfer
Transisi dari mesosfer ke termosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Dinamai termosfer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar
. Perubahan ini terjadi karena serapan radiasi sinar ultra violet. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio.Ionosfer
Lapisan ionosfer yang terbentuk akibat reaksi kimia ini juga merupakan lapisan pelindung bumi dari batu meteor yang berasal dari luar angkasa karena ditarik oleh gravitasi bumi. Pada lapisan ionosfer ini, batu meteor terbakar dan terurai. Jika ukurannya sangat besar dan tidak habis terbakar di lapisan udara ionosfer ini, maka akan jatuh sampai ke permukaan bumi yang disebut Meteorit.Fenomena aurora yang dikenal juga dengan cahaya utara atau cahaya selatan terjadi pada lapisan ini.
Eksosfer
Eksosfer adalah lapsan bumi yang terletak paling luar. Pada lapisan ini terdapat refleksi cahaya matahari yang dipantulkan oleh partikel debu meteoritik. Cahaya matahari yang dipantulkan tersebut juga dikenal sebagai cahaya Zodiakal.Pengertian Lapisan Termosfer sebagai Lapisan Atmosfer
Lapisan Termosfer Berada di atas mesopouse dengan ketinggian sekitar 75 km sampai pada ketinggian sekitar 650 km. Pada lapisan ini, gas-gas akan terionisasi, oleh karenanya lapisan ini sering juga disebut lapisan ionosfer. Molekul oksigen akan terpecah menjadi oksegen atomik di sini. Proses pemecahan molekul oksigen dan gas-gas atmosfer lainnya akan menghasilkan panas, yang akan menyebabkan meningkatnya suhu pada lapisan ini. Suhu pada lapisan ini akan meningkat dengan meningkatnya ketinggian. Ionosfer dibagi menjadi tiga lapisan lagi, yaitu :
1. Lapisan ozon Terletak antara 80 – 150 km dengan rata-rata 100 km dpl. Lapisan ini tempat terjadinya proses ionisasi tertinggi. Lapisan ini dinamakan juga lapisan ozon. mempunyai sifat memantulkan gelombang radio. Suhu udara di sini berkisar – 70° C sampai +50° C .
2. Lapisan udara F Terletak antara 150 – 400 km. Lapisan ini dinamakan juga lapisan udara appleton.
3. Lapisan udara atom Pada lapisan ini, materi-materi berada dalam bentuk atom. Letaknya lapisan ini antara 400 – 800 km. Lapisan ini menerima panas langsung dari matahari, dan diduga suhunya mencapai 1200° C .
Dinamika Unsur-Unsur Cuaca dan Iklim
Penyinaran Matahari
Beberapa hal yang mempengaruhi pemanasan permukaan bumi oleh sinar mata hari :
Sudut datang sinar matahari
Lamanya penyinaran
Ketinggian tempat
Keadaan/ kondisi udara
Angin dan arus laut
Keadaan tanah
Sifat permukaan (darat cepat menerima panas dari pada lautan)
Proses pemanasan udara :
Konduksi (bersinggungan): molekul udara bersinggungan dengan permukaan bumi yang menyimpan panas
Konveksi : pemanasan secara vertical.
Adveksi: penyebaran panas secara horizontal
Turbulensi: persebaran panas secara berputar
Suhu Udara
Alat ukur: thermometer
Suhu udara adalah keadaan panas atau dinginnya udara. Alat untuk mengukur suhu udara atau derajat panas disebut thermometer Biasanya pengukuran dinyatakan dalam skala Celcius (C), Reamur (R), dan Fahrenheit (F).
Tiap kenaikan bertambah 100 meter, suhu udara berkurang (turun) rata-rata 0,6oC. Penurunan suhu semacam ini disebut gradient temperatur vertikal atau lapse rate. Pada udara kering, besar lapse rate adalah 1oC.
Untuk mengetahui temperatur rata-rata suatu tempat digunakan rumus:
Keterangan:
Tx = temperatur rata rata suatu tempat (x) yang dicari
To = temperatur suatu tempat yang sudah diketahui
h = tinggi tempat (x)
Tx = temperatur rata rata suatu tempat (x) yang dicari
To = temperatur suatu tempat yang sudah diketahui
h = tinggi tempat (x)
Contoh:
Temperatur permukaan laut = 27o C. Kota X tingginya 1500 m (di Indonesia).
Tanya: Berapa temperatur rata rata kota X?
Temperatur permukaan laut = 27o C. Kota X tingginya 1500 m (di Indonesia).
Tanya: Berapa temperatur rata rata kota X?
Jawab:
Tekanan Udara
Tekanan udara: tekanan yang disebabkan oleh gaya berat udara itu sendiri.
Alat ukur : Barometer
Altimeter : alat ukur tekanan udara yang dapat digunakan untuk menentukan ketinggian tempat
Tekanan udara menunjukkan tenaga yang bekerja untuk menggerakkan masa udara dalam setiap satuan luas tertentu. Tekanan udara semakin rendah apabila semakin tinggi dari permukaan laut.
Satuan ukuran tekanan udara adalah milibar (mb).
1 mb = 3/4 mm tekanan air raksa (t.a.r)
atau
1.013 mb = 76 cm t.a.r = 1 atmosfer
atau
1.013 mb = 76 cm t.a.r = 1 atmosfer
Garis pada peta yang menghubungkan tempat-tempat yang sama tekanan udaranya disebut isobar.
Angin
Angin: udara yang bergerak.
Hukum Buys Ballot :
“Angin bertiup dari daerah bertekanan maksimum ke daerah bertekanan minimum, di daerah selatan katulistiwa berbelok kaearah kiri dan di utara katulistiwa kea rah kanan”.
Alat ukur : Anemometer
Ada tiga hal penting yang menyangkut sifat angin yaitu:
Kekuatan angin
Arah angin
Kecepatan angin
Sistem/ Jenis Angin
1)
|
Angin Passat
|
Angin passat adalah angin bertiup tetap sepanjang tahun dari daerah subtropik menuju ke daerah ekuator (khatulistiwa). Lihat gambar 6:
a) Angin Passat Timur Laut bertiup di belahan bumi Utara.
b) Angin Passat Tenggara bertiup di belahan bumi Selatan.
Di sekitar khatulistiwa, kedua angin passat ini bertemu. Karena temperatur di daerah tropis selalu tinggi, maka massa udara tersebut dipaksa naik secara vertikal (konveksi). Daerah pertemuan kedua angin passat tersebut dinamakan Daerah Konvergensi Antar Tropik (DKAT).
DKAT ditandai dengan temperatur yang selalu tinggi. Akibat kenaikan massa udara ini, wilayah DKAT terbebas dari adanya angin topan. Akibatnya daerah ini dinamakan daerah doldrum (wilayah tenang). | |
2)
|
Angin Anti Passat
|
Udara di atas daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub dan turun di daerah maksimum subtropik merupakan angin Anti Passat. Di belahan bumi Utara disebut Angin Anti Passat Barat Daya dan di belahan bumi Selatan disebut Angin Anti Passat Barat Laut. Pada daerah sekitar lintang 20o - 30o LU dan LS, angin anti passat kembali turun secara vertikal sebagai angin yang kering. Angin kering ini menyerap uap air di udara dan permukaan daratan. Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya gurun di Saudi Arabia, Gurun Sahara (Afrika), dan gurun di Australia.
Di daerah Subtropik (30o – 40o LU/LS) terdapat daerah “teduh subtropik”yang udaranya tenang, turun dari atas, dan tidak ada angin. Sedangkan di daerah ekuator antara
10o LU - 10o LS terdapat juga daerah tenang yang disebut daerah “teduh ekuator” atau “daerah doldrum”  | |
3)
|
Angin Barat
|
Sebagian udara yang berasal dari daerah maksimum subtropis Utara dan Selatan mengalir ke daerah sedang Utara dan daerah sedang Selatan sebagai angin Barat. Pengaruh angin Barat di belahan bumi Utara tidak begitu terasa karena hambatan dari benua. Di belahan bumi Selatan pengaruh angin Barat ini sangat besar, tertama pada daerah lintang 60o LS. Di sini bertiup angin Barat yang sangat kencang yang oleh pelaut-pelaut disebut roaring forties.
| |
4)
|
Angin Timur
|
Di daerah Kutub Utara dan Kutub Selatan bumi terdapat daerah dengan tekanan udara maksimum. Dari daerah ini mengalirlah angin ke daerah minimum subpolar (60o LU/LS).
Angin ini disebut angin Timur. Angin timur ini bersifat dingin karena berasal dari daerah kutub. | |
5)
|
Angin Muson (Monsun)/ Musim
|
 Angin muson ialah angin yang berganti arah secara berlawanan setiap setengah tahun. Umumnya pada setengah tahun pertama bertiup angin darat yang kering dan setengah tahun berikutnya bertiup angin laut yang basah. Pada bulan Oktober – April, matahari berada pada belahan langit Selatan, sehingga benua Australia lebih banyak memperoleh pemanasan matahari dari benua Asia. Akibatnya di Australia terdapat pusat tekanan udara rendah (depresi) sedangkan di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi (kompresi). Keadaan ini menyebabkan arus angin dari benua Asia ke benua Australia. Di Indonesia angin ini merupakan angin musim Timur Laut di belahan bumi Utara dan angin musim Barat di belahan bumi Selatan. Oleh karena angin ini melewati Samudra Pasifik dan Samudra Hindia maka banyak membawa uap air, sehingga pada umumnya di Indonesia terjadi Musim Penghujan.
Pada bulan April – Oktober, matahari berada di belahan langit Utara, sehingga benua Asia lebih panas daripada benua Australia. Akibatnya, di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara rendah, sedangkan di Australia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi yang menyebabkan terjadinya angin dari Australia menuju Asia. Di Indonesia, terjadi angin musim timur di belahan bumi Selatan dan angin musim barat daya di belahan bumi Utara. Oleh karena tidak melewati lautan yang luas maka angin tidak banyak mengandung uap air oleh karena itu pada umumnya di Indonesia terjadi musim kemarau, kecuali pantai barat Sumatera, Sulawesi Tenggara, dan pantai Selatan Irian Jaya. Antara kedua musim tersebut ada musim yang disebut Musim Pancaroba (Peralihan), yaitu:
Musim pancaroba yang merupakan peralihan dari musim penghujan ke musim kemarau, dan Musim Labuh yang merupakan peralihan musim kemarau ke musim penghujan. |
Angin Lokal
Di samping angin musim, di Indonesia juga terdapat angin lokal (setempat) yaitu sebagai berikut:
Di samping angin musim, di Indonesia juga terdapat angin lokal (setempat) yaitu sebagai berikut:
1.
|
Angin darat dan angin laut
|
Angin ini terjadi di daerah pantai. Pada siang hari daratan lebih cepat menerima panas dibandingkan dengan lautan. Angin bertiup dari laut ke darat, disebut angin laut .Sebaliknya, pada malam hari daratan lebih cepat melepaskan panas dibandingkan dengan lautan. Daratan bertekanan maksimum dan lautan bertekanan minimum. Angin bertiup dari darat ke laut, disebut angin darat.
| |
2.
|
Angin lembah dan angin gunung
Pada siang hari udara yang seolah-olah terkurung pada dasar lembah lebih cepat panas dibandingkan dengan udara di puncak gunung yang lebih terbuka (bebas), maka udara mengalir dari lembah ke puncak gunung menjadi angin lembah. Sebaliknya pada malam hari udara mengalir dari gunung ke lembah menjadi angin gunung. |
3.
|
Angin Jatuh yang sifatnya kering dan panas
 Angin Jatuh atau Fohn ialah angin jatuh bersifatnya kering dan panas terdapat di lereng pegunungan Alpine. Sejenis angin ini banyak terdapat di Indonesia dengan nama angin Bahorok (Deli), angin Kumbang (Cirebon), angin Gending di Pasuruan (Jawa Timur), dan Angin Brubu di Sulawesi Selatan). |
4.
|
Angin Siklon dan Angin Anti siklon
|
Awan
Awan ialah kumpulan titik-titik air/kristal es di dalam udara yang terjadi karena adanya kondensasi/sublimasi dari uap air yang terdapat dalam udara. Awan yang menempel di permukaan bumi disebut kabut.
Menurut morfologinya (bentuknya)
1)
|
Awan Commulus yaitu awan yang bentuknya bergumpal-gumpal (bunar-bundar) dan dasarnya horizontal.
|
2)
|
Awan Stratus yaitu awan yang tipis dan tersebar luas sehingga dapat menutupi langit secara merata. Dalam arti khusus awan stratus adalah awan yang rendah dan luas.
|
3)
|
Awan Cirrus yaitu awan yang berdiri sendiri yang halus dan berserat, berbentuk seperti bulu burung. Sering terdapat kristal es tapi tidak dapat menimbulkan hujan.
|
4)
|
Awan Nimbus yaitu awan yang mempunyai bentuk tidak beraturan.
|
Berdasarkan ketinggiannya
1)
|
Awan tinggi (lebih dari 6000 m – 9000 m), karena tingginya selalu terdiri dari kristal-kristal es.
| |||
a)
|
:
|
awan tipis seperti bulu burung.
| ||
b)
|
:
|
awan putih merata seperti tabir.
| ||
c)
|
:
|
seperti sisik ikan.
| ||
2)
|
Awan sedang (2000 m – 6000 m)
| |||
a)
|
:
|
awan bergumpal gumpal tebal.
| ||
b)
|
:
|
awan berlapis-lapis tebal.
| ||
3)
|
Awan rendah (di bawah 200 m)
| |||
a)
|
:
|
awan yang tebal luas dan bergumpal- gumpal.
| ||
b)
|
:
|
awan merata rendah dan berlapis-lapis.
| ||
c)
|
:
|
lapisan awan yang luas, sebagian telah merupakan hujan.
| ||
4)
|
Awan yang terjadi karena udara naik, terdapat pada ketinggian 500 m–1500 m
| |||
a)
|
:
|
awan bergumpal-gumpal, dasarnya rata.
| ||
b)
|
:
|
awan yang bergumpal gumpal luas dan sebagian telah merupakan hujan, sering terjadi angin ribut.
| ||
Kelembaban Udara
Uap air yang terkandung di udara.
Ada dua macam kelembaban udara:
Kelembaban udara absolut, ialah banyaknya uap air yang terdapat di udara pada suatu tempat. Dinyatakan dengan banyaknya gram uap air dalam 1 m³ udara.
Kelembaban udara relatif, ialah perbandingan jumlah uap air dalam udara (kelembaban absolut) dengan jumlah uap air maksimum yang dapat dikandung oleh udara tersebut dalam suhu yang sama dan dinyatakan dalam persen (%).
Contoh:
Dalam 1 m³ udara yang suhunya 20o C terdapat 14 gram uap air (basah absolut = 14 gram), sedangkan uap air maksimum yang dapat dikandungnya pada suhu 20o C = 20 gram.
Dalam 1 m³ udara yang suhunya 20o C terdapat 14 gram uap air (basah absolut = 14 gram), sedangkan uap air maksimum yang dapat dikandungnya pada suhu 20o C = 20 gram.
Curah Hujan
Curah hujan yaitu jumlah air hujan yang turun pada suatu daerah dalam waktu tertentu.
Alat untuk mengukur banyaknya curah hujan disebut Rain gauge atau Ombrometer.
Garis pada peta yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai curah hujan yang sama disebut Isohyet.
Hujan ialah peristiwa sampainya air dalam bentuk cair maupun padat yang dicurahkan dari atmosfer ke permukaan bumi.
Berdasarkan curah hujannya , dibedakan menjadi:
1)
|
hujan sedang, 20 - 50 mm per hari
|
2)
|
hujan lebat, 50-100 mm per hari
|
3)
|
hujan sangat lebat, di atas 100 mm per hari
|
Berdasarkan ukuran butirannya ,hujan dibedakan menjadi:
1)
|
hujan gerimis/drizzle, diameter butir-butirannya kurang dari 0,5 mm;
|
2)
|
hujan salju/snow, terdiri dari kristal-kristal es yang temperatur udaranya berada di bawah titik beku;
|
3)
|
hujan batu es, merupakan curahan batu es yang turun di dalam cuaca panas dari awan yang temperaturnya di bawah titik beku; dan
|
4)
|
hujan deras/rain, yaitu curahan air yang turun dari awan yang temperaturnya di atas titik beku dan diameter butirannya kurang lebih 7 mm.
|
Berdasarkan proses terjadinya, hujan dibedakan atas:
1)
|
Hujan Frontal
Hujan frontal adalah hujan yang terjadi di daerah front, yang disebabkan oleh pertemuan dua massa udara yang berbeda temperaturnya. Massa udara panas/lembab bertemu dengan massa udara dingin/padat sehingga berkondensasi dan terjadilah hujan. |
2)
|
Hujan Zenithal/ Ekuatorial/ Konveksi/ Naik Tropis
Jenis hujan ini terjadi karena udara naik disebabkan adanya pemanasan tinggi. Terdapat di daerah tropis antara 23,5o LU - 23,5o LS. Oleh karena itu disebut juga hujan naik tropis. Arus konveksi menyebabkan uap air di ekuator naik secara vertikal sebagai akibat pemanasan air laut terus menerus. Terjadilah kondensasi dan turun hujan. Itulah sebabnya jenis hujan ini dinamakan juga hujan ekuatorial atau hujan konveksi. Disebut juga hujan zenithal karena pada umumnya hujan terjadi pada waktu matahari melalui zenit daerah itu. Semua tempat di daerah tropis itu mendapat dua kali hujan zenithal dalam satu tahun. |
3)
|
Hujan Orografis/Hujan Naik Pegunungan
Terjadi karena udara yang mengandung uap air dipaksa oleh angin mendaki lereng pegunungan yang makin ke atas makin dingin sehingga terjadi kondensasi, terbentuklah awan dan jatuh sebagai hujan. Hujan yang jatuh pada lereng yang dilaluinya disebut hujan orografis, sedangkan di lereng sebelahnya bertiup angin jatuh yang kering dan disebut daerah bayangan hujan. |
