Peranan Atmosfer

Peranan 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.

 

Gambar : Atmosfer

 

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.

Gambar : Komponen Atmosfer

Atmosfer tersusun oleh:

  • Nitrogen ()
  • Oksigen ()
  • Argon ()
  • Air ()
  • Ozon ()
  • Karbondioksida ()

 

Lapisan atmosfer yang menyelimuti seluruh permukaan bumi mempunyai arti yang sangat penting bagi kelangsungan hidup berbagai organisme di muka bumi. Peranan lapisan atmosfer diantaranya adalah sebagai berikut :

  1. Menguarangi radiasi matahari yang sampai pada permukaan bumi.

Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari. Energi radiasi matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik. Spektrum radiasi matahari sendiri terdiri dari dua yaitu, sinar bergelombang pendek dan sinar bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar gamma, sinar ultra violet, sedangkan sinar gelombang panjang adalah sinar infra merah. Jumlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung 4 (empat) factor:

1.Jarak matahari.

Setiap perubahan jarak bumi dan matahari menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi matahari

2.Intensitas radiasi matahari

yaitu besar kecilnya sudut datang sinar matahari pada permukaan bumi. Jumlah yang diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut datang. Sinar dengan sudut datang yang miring kurang memberikan energi pada permukaan bumi disebabkan karena energinya tersebar pada permukaan yang luas dan juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan atmosphir yang lebih jauh ketimbang jika sinar dengan sudut datang yang tegak lurus.

3.Panjang hari (sun duration),

yaitu jarak dan lamanya antara matahari terbit dan matahari terbenam.

4. Pengaruh atmosfer.

Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi.

Gambar : Radiasi Matahari

 

 

 Pengaruh radiasi pada makhluk hidup

Walaupun energi yang ditumpuk sinar radioaktif pada mahluk hidup relatif kecil tetapi dapat menimbulkan pengaruh yang serius. Hal ini karena sinar radioaktif dapat mengakibatkan ionisasi, pemutusan ikatan kimia penting atau membentuk radikal bebas yang reaktif. Ikatan kimia penting misalnya ikatan pada struktur DNA dalam kromosom. Perubahan yang terjadi pada struktur DNA akan diteruskan pada sel berikutnya yang dapat mengakibatkan kelainan genetik, kanker, dll.

Pengaruh radiasi pada manusia atau mahluk hidup juga bergantung pada waktu paparan. Suatu dosis yang diterima pada sekali paparan akan lebih berbahaya daripada bila dosis yang sama diterima pada waktu yang lebih lama.

Secara alami kita mendapat radiasi dari lingkungan, misalnya radiasi sinar kosmis atau radiasi dari radioakif alam. Disamping itu, dari berbagai kegiatan seperti diagnosa atau terapi dengan sinar X atau radioisotop. Orang  yang tinggal disekitar instalasi nuklir juga mendapat radiasi lebih banyak, tetapi masih dalam batas aman.

Gambar : Sinar Ultraviolet

Gambar : Radiasi Matahari

 

Peranan atmosfer :

Gas-gas yang terkandung di atmosfer, seperti O2 dan uap air dan lapisan ozon pada stratosfer berfungsi menyerap sebagian radiasi ultraviolet dan memancarkan kembali ke lapisan atas atmosfer.

Gambar : Oksigen

Gambar : Uap Air                                            Gambar : Lapisan Ozon

 

 

 

 

 

Jadi secara total, 29% energy matahari akan dipantulkan oleh atmosfer, 20% diserap oleh gas-gas di atmosfer, dan hanya 51% yang sampai ke permukaan bumi (yang sebagian akan dipantulkan ke atmosfer dan selebihnya diserap oleh permukaan bumi tergantung albedo permukaan penerimanya).

 

  1. Mendistribusikan air ke berbagai wilayah di permukaan bumi.

 

Gambar : Air

 

 

Peran pendistribusian air oleh atmosfer dapat dilihat pada siklus hidrologi.

Siklus hidrologi :

Gambar : Siklus hidrologi

 

Siklus air atau siklus hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi.

Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

  • Evaporasi / transpirasi : Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.
  • Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah : Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.
  • Air Permukaan : Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut.

Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sistem Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

 

Adanya atmosfer yang mampu menampung uap air dari hasil proses penguapan dan mengkondensasikan serta membekukannya, menyebabkan air terdistribusi ke berbagai tempat di permukaan bumi.

 

  1. Menyediakan oksigen dan karbon dioksida dalam menunjang kehidupan makhluk hidup.

Di kutub yang menyediakan oksigen adalah angina yang telah diproses oleh tumbuhan. Makhluk hidup butuh oksigen untuk pernafasan ( respirasi ) agar dihasilkan cukup energy untuk  menunjang aktivitas dan pertumbuhannya.

Gambar : Oksigen

 Selain itu, tumbuhan membutuhkan CO2 sebagai bahan baku untuk fotosintesis.

Gambar : Karbon Dioksida

  1. Sebagai tabir penghalang bagi benda luar angkasa yang jatuh dan mengurangi dampak tumbukan ke permukaan bumi.

Benda luar angkasa yang jatuh dan masuk ke atmosfer bumi akan terbakar akibat bergesekan dengan atmosfer, sehingga massa dan volume benda luar angkasa mengalami penyusutan sebelum jatuh ke permukaan bumi.

Gambar : Tumbukan

 

Benda luar angkasa yang menghantam Bumi bisa berbentuk komet (bola es), asteroid (batu raksasa) atau meteor (batu kecil). Pembahasan berikut berlaku pada ketiganya namun meteor akan dipakai sebagai wakilnya, karena ia yang paling sering masuk ke Bumi.

Tumbukan benda luar angkasa (meteor, asteroid, komet) ke Bumi jelas  di awali dengan masuknya benda tersebut ke atmosfer atas. Saat masuk, kecepatannya berada antara 11 hingga 72 kilometer per detik. Sudut masuknya juga beragam. Mulai dari samping (menyenggol) atau tegak lurus (menusuk) Bumi.  Yang paling mungkin adalah sudut tumbuk 45 derajat.

Tercelupnya meteor ke dalam atmosfer akan memperlambat gerakannya. Benda yang kecil akan sepenuhnya hancur karena gesekan dengan atmosfer sehingga tidak dapat menginjak tanah. Benda yang cukup besar akan mampu menerobos hingga menghantam permukaan Bumi dan menghasilkan kawah besar disertai beberapa proses yang mempengaruhi lingkungan lokal, regional bahkan global.

Bila meteor tersebut bulat, maka massa tergantung pada kepadatannya dan ukuran diameternya. Semakin cepat dan semakin besar meteor tersebut akibatnya energinya semakin tinggi dan dampaknya semakin parah. Untungnya semakin besar energi yang dimiliki meteor, semakin langka ia menabrak Bumi.

Dalam separuh perjalanannya dalam atmosfer, meteor mendapatkan geseran (drag) atmosfer yang bisa menghabisi seluruh meteor bila ukurannya kecil. Kecepatannya melambat seiring bertambah padatnya atmosfer. Tekanan stagnasi di ujung depan (wajah) meteor akan meningkat dan berusaha mengkompres meteor dari depan. Sementara itu tekanan di bagian ekor justru tidak ada sama sekali. Pada gilirannya, tekanan ini melebihi kekuatan dari meteor dan meteor mulai pecah. Bila diperhatikan baik-baik, kita mungkin melihat meteor waktu malam meletup beberapa kali dalam trayeknya. Letupan ini merupakan tahapan pelepasan satu demi satu tubuh meteor mulai dari yang paling lemah. Bagian meteor yang paling kuat dan berhasil jatuh ke tanah (meteorit) terlihat 10 kali lebih lemah daripada saat ia pecah. Saat ini masih misteri mengapa kekuatan ini tidak sama.

Jadi pada awalnya hanya ada satu meteor besar di luar atmosfer Bumi. Begitu masuk ke Atmosfer, ia berubah menjadi rombongan jemaah meteor kecil. Yang paling lemah di belakang, yang paling kuat di depan. Semakin dekat ke permukaan mereka semakin ramai. Walau begitu ukuran mereka secara total masih kurang dari ukuran awalnya, karena sebagian materi habis dan energinya juga terlepas di udara. Ada dua jenis gerombolan meteor ini, satu yang anggotanya terpencar seperti terompet bunga kembang sepatu. Tipe kedua adalah gerombolan yang terfokus ke satu titik seperti alas kerucut.

Mendekati bumi, meteor terbesar dalam rombongan ini akan mengirimkan gelombang kejutnya ke permukaan tanah. Gelombang ini adalah daerah di depan meteor dimana terjadi dekompresi antara meteor dan atmosfer. Gelombang kejut ini berlapis. Bagian terdepannya akan menghantam permukaan bumi dan dipantulkan kembali. Akibatnya, gelombang pantul ini bertemu dengan gelombang lapis kedua yang menyongsongnya. Terjadilah suara letupan yang sangat nyaring.

Kawah

Bila meteor berhasil tiba di permukaan Bumi, maka meteor tersebut akan membentuk kawah. Besarnya (diameter dan kedalaman) kawah tergantung pada kepadatan permukaan yang dihantamnya. Kawah yang dibentuk oleh meteor di batuan lebih kecil dari kawah yang dibentuk meteor yang sama jika ia jatuh di air. Tentu saja kawah yang terbentuk di air akan segera lenyap sambil mengirimkan energinya dalam bentuk gelombang air ke segala arah.

Kawah meteor dengan kawah gunung berapi beda. Kawah meteor memiliki tanda-tanda bekas mengalami tekanan sangat tinggi. Batuan di cekungan kawah yang besar akan membentuk lapisan lelehan (yang terjadi karena batuan digencet dengan sangat cepat dan kuat). Pada kawah yang lebih kecil, lelehan yang terbentuk bercampur dengan bresia.

Bola Api

Kompresi kuat di permukaan bumi yang ditimpa pada saat tumbukan meningkatkan suhu dan tekanan secara drastis di sekitar lokasi jatuhnya meteor. Bila meteor jatuh dengan kecepatan lebih dari 12 km per detik, tekanan kejut cukup besar untuk mencairkan seluruh meteor dan permukaan yang ditimpa. Bila kecepatan lebih dari 15 km per detik, sebagian bahkan menguap. Uap yang terjadi pada tekanan dan suhu sangat tinggi akan mengembang dengan cepat dan inilah bola api yang muncul saat terjadi tumbukan meteor dengan tanah.

Ukuran bola api ini tergantung energi tumbukan tersebut. Semakin besar energi tumbukan, semakin besar bola apinya. Bahan-bahan dapat terbakar bila terpaparkan oleh bola api ini. Bila anda berada dalam bola api ini, yang pertama kali terbakar adalah kulit anda, bukannya pakaian anda. Malahan, pakaian merupakan bahan yang paling sulit terbakar. Urutan dari yang pertama terbakar adalah tubuh manusia,  pohon, kertas, rumput, papan dan terakhir pakaian.

Gempa

Selain di udara, dampak tumbukan terjadi juga di tanah. Gelombang kejut yang dihasilkan oleh tumbukan menjalar dalam bentuk gelombang ke segara arah dari lokasi tumbukan. Tentunya semakin jauh energinya semakin kecil.

Lontaran

Saat penggalian kawah, material yang pada awalnya berada di dekat lokasi tumbukan akan terlontar secara parabolik menjauhi lokasi tumbukan, atau semata terseret saat terbentuknya kawah dan  menjadi bagian bibir kawah.

Letupan

Bila gelombang kejut di tanah menghasilkan gempa, di laut menghasilkan tsunami, maka di udara menghasilkan letupan. Letupan suara dari tumbukan 1 kiloton mampu meruntuhkan jembatan layang bila jaraknya 133 meter dari lokasi kejadian. Gedung bertingkat dalam radius 400 meter akan rubuh sementara bagi mereka yang berada pada radius 1.1 km, dampaknya adalah pecahnya kaca jendela.

Jatuh di Air

Tumbukan meteor justru dua kali lebih sering terjadi di air daripada di darat. Hal ini terutama karena planet bumi sendiri 2/3 nya adalah lautan. Kawah juga dapat terbentuk di dasar lautan tepat dilokasi tumbukan. Kawah ini tentunya lebih kecil daripada kawah yang mungkin terbentuk oleh meteor yang sama di darat. Hal ini karena sebelum mencapai dasar laut, meteor akan diperlambat sekali lagi oleh lapisan air dan perlambatan ini tergantung pada seberapa dalam air tersebut.

Bola api dan letupan yang muncul tidak berbeda dengan yang terjadi di darat. Air tidak berpengaruh pada dua dampak ini. Walau begitu, gempa akan lebih kecil dan semakin kecil bila air tersebut dalam.

Gambar : Dua tipe jatuhnya meteor ke bumi, tipe kembang dan tipe sapu

 

Ada dampak lain yang unik bila meteor jatuh di air, yaitu tsunami. Sayangnya, pengetahuan kita mengenai bagaimana mekanisme terjadinya tsunami yang terbentuk oleh tumbukan meteor masih belum cukup. Akibatnya tidak jelas bagaimana dampak tsunami tersebut bagi masyarakat di pinggir pantai. Di satu pihak, ada ilmuan yang berpendapat tsunami tersebut akan lebih tinggi dari kedalaman air yang dihantam meteor itu sendiri. Di pihak lain, ada juga ilmuan yang berpendapat kalau tumbukan demikian justru membuka celah di dasar laut sehingga gelombang tsunami teredam (efek Van Dorn) dan tidak menghasilkan bahaya bagi penduduk di pantai.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s