Atmosfer bumi adalah lapisan gas yang mengelilingi bumi. Ada 5 lapisan atmosfer bumi dari permukaan sampai jauh di luar angkasa. Atmosfer paling bawah memiliki ketinggian 0 km di atas permukaan tanah. Ketinggian lapisan pertama sekitar 560 km di atas permukaan bumi.
Lapisan gas di atmosfer tersusun dari nitrogen, oksigen, karbondioksida, argon, uap air, dan gas lain. Mengutip dari buku Fisika Atmosfer, setiap lapisan ini memiliki perbedaan reaksi kimia, ionisasi, dan suhu. Misalnya lapisan eksosfer paling atas sangat tipis dan renggang. Atmosfer teratas ini memiliki partikel yang bergerak bebas dan lepas dari tarikan gravitasi bumi.
Berdasarkan perbedaan tingkatan suhu, ada 5 lapisan atmosfer. Urutan paling bawah yaitu troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer. Lapisan paling bawah ini digunakan sebagai jalur transportasi pesawat terbang. Berikut urutan lapisan atmosfer bumi berdasarkan lapisan suhu.
Baca Juga
Lapisan atmosfer paling bawah adalah troposfer. Lapisan paling bawah ini sangat tebal terdiri dari air, gas, dan debu. Troposfer menyebabkan terjadinya perubahan musim, cuaca, dan hujan. Ketinggian troposfer sekitar 0-12 km.
Lapisan troposfer ini terdiri dari 75% massa gas, air, dan debu. Perbedaan suhu pada troposfer bisa diamati di antara pantai, dataran rendah, dan puncak pegunungan. Perbedaan terjadi ketika suhu di pegunungan lebih rendah dibanding suhu pantai dan dataran rendah.
Manfaat troposfer menjadi lapisan pelindung dari sengatan radiasi. Sehingga lapisan paling bawah ini membantu kehidupan makhluk hidup. Lapisan tropopause merupakan lapisan yang membatasi antara stratosfer dan troposfer.
Stratosfer adalah lapisan kedua setelah troposfer. Lapisan stratosfer dimulai dari ketinggian 11 km. Kondisi lapisan membuat udara di sekitar dingin dan kering. Terjadi pembentukan awan sirus karena lingkungan sangat dingin. Awan sirus ini menyebabkan terbentuknya kristal es.
Lapisan stratosfer terjadi angin kencang dengan aliran tertentu. Awan jenis cirrus terkada berada di bagian paling bawah. Peran stratosfer sangat penting sebagai pembentukan lapisan ozon.
Fungsi lapisan ozon ini dapat menghalangi gelombang ultraviolet (sinar UV) dari sinar matahari. Sinar UV ini cukup berbahaya bagi makhluk hidup karena menyebabkan kanker. Semakin tinggi lapisan terjadi perubahan kenaikan suhu. Selain itu terdapat stratopause yang memisahkan lapisan stratosfer dan mesosfer.
3. Mesosfer
Mesosfer adalah lapisan ketika yang suhunya mencapai -90 derajat celcius. Lapisan ketiga ini hanya ada sedikit molekul udara. Lapisan mesosfer berada di ketinggian 30 sampai 50 km di atas permukaan bumi. Peran lapisan mesosfer untuk melindungi permukaan bumi dari jatuhnya meteor. Sehingga meteor habis terbakar di lapisan mesosfer.
4. Termosfer
Lapisan keempat adalah termosfer yang memiliki suhu sampai 1.500 derajat celcius. Ketinggian termosfer sekitar 75 km sampai 650 km.Peningkatan suhu ini terjadi karena matahari aktif membentuk suar. Ketika matahari aktif menyebabkan munculnya aurora yang menerangi langit.
Proses transisi dari mesosfer ke termosfer terjadi di ketinggian sekitar 81 km. Mesopause adalah lapisan perantara antara kedua lapisan. Lapisan keempat menyebabkan serapan radiasi sinar ultraviolet.
Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia membentuk lapisan bermuatan listrik. Lapisan ini disebut ionosfer yang memantulkan gelombang radio. Sebelum muncul satelit, lapisan termosfer berperan memancarkan gelombang radio. Lapisan keempat terjadi gas-gas yang terionisasi. Molekul gas yang terpecah menghasilkan panas sehingga terjadi kenaikan suhu.
Terdapat 3 tingkat lapisan di ionosfer, yaitu:
Ketinggian lapisan 80-159 km. Suhu di sekitar lapisan sekitar -70 derajat sampai 50 derajat. Lapisan ozon ini terjadi proses ionisasi tertinggi. Lapisan ozon bersifat memantulkan gelombang radio.
Ketinggian sekitar 150 sampai 400 km. Lapisan udara F disebut juga lapisan udara appleton.
Ketinggian lapisan mencapai 400 sampai 800 km. Suhu lapisan mencapai 1.200 derajat celcius. Peran lapisan udara atom yaitu menerima panas langsung dari matahari.
Lapisan ionosfer membentuk reaksi kimia yang melindungi bumi. Lapisan keempat ini membuat batu meteor ditarik gravitasi bumi. Batu meteor akan terbakar dan terurai jika ukurannya kecil. Sedangkan meteorit berukuran besar akan jatuh ke permukaan bumi dan tidak habis terbakar.
Baca Juga
Eksosfer adalah lapisan yang memiliki tekanan paling rendah. Tebal lapisan sekitar 10.000 km hampir seluas bumi. Udara di eksosfer sangat tipis yang terdiri dari gas-gas ringan seperti hidrogen dan helium. Gas di eksosfer ini melepaskan diri dari medan magnet gravitasi bumi. Sehingga gas menyebar bebas di ruang angkasa. Udara di eksosfer sangat dingin dan menjadi ruang hampa udara.
Peran eksosfer sebagai zona transisi antara atmosfer bumi dengan ruang angkasa. Lapisan kelima ini terdapat satelit buatan sebagai sarana penelitian. Selain itu eksosfer menjadi lapisan pertama untuk melindungi bumi dari meteor, asteroid, dan sinar kosmik.
Pertanyaan
Urutan lapisan atmosfer dari terluar ke dalam adalah....
termosfer, stratosfer, mesosfer, troposfer, eksosfer
eksosfer, termosfer, mesosfer, stratosfer, troposfer
eksosfer, troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer
troposfer, mesosfer, stratosfer, termosfer, eksosfer
Urutan Lapisan Atmosfer - Atmosfer merupakan selubung gas yang menyelimuti permukaan padat dan cair pada bumi. Selubung ini membentang ke atas sejauh beratus-ratus kilometer, dan akhirnya bertemu dengan medium antar planet yang berkerapatan rendah dalam sistem tata surya kita. Perlu sahabat Geologinesia ketahui bahwa semakin tinggi atmosfer maka kerapatan dan suhunya semakin rendah. Hal ini dapat terlihat ketika kita pergi ke puncak gunung maka kita akan bernapas lebih berat daripada di lereng gunung. Nah, pada tulisan ini kita akan lebih memfokuskan pembahasan urutan susunan lapisan atmosfer bumi berdasarkan perubahan sifat fisik berupa tekanan dan temperatur.
Apa itu Atmosfer Bumi ?
Sesungguhnya, atmosfer bumi tidak jauh berbeda dengan lautan yang membungkus permukaan bumi. Keduanya merupakan fluida yang membungkus permukaan bumi dan terikat secara gravitasi.Perbedaan yang mendasar antara atmosfer dan lautan adalah bahwa atmosfer merupakan campuran gas yang dapat dikompresi atau terekspansi, sedangkan lautan berisi cairan yang relatif tidak terkompresi.
Kemampuan kompresi dan ekspansi atmosfer secara substansial dipengaruhi oleh tekanan sehingga menyebabkan berbagai fenomena atmosfer seperti angin, mendung, hujan, iklim, cuaca, dan sebagainya (Petty, 2008). Secara umum, atmosfer dipelajari dengan membaginya menjadi dua bagian regional yaitu : atmosfer regional rendah (lower) dan atmosfer regional atas (upper). Regional bawah adalah atmosfer dari permukaan bumi sampai ketinggian kira-kira 50 km. Ilmu untuk regional ini merupakan ilmu meteorologi. Sedangkan ilmu regional atmosfer atas (> 50 km), dikenal dengan ilmu aeronomi.Oleh para ahli, pembagian lapisan atmosfer dilakukan dalam beberapa cara. Ada yang membaginya berdasarkan perubahan sifat fisik berupa tekanan dan temperatur, ada pula yang berdasarkan kehomogenan komposisi dan kerapatan gas penyusun atmosfer bumi pada setiap ketinggiannya (altitude).
Urutan Lapisan Atmosfer Bumi
Berdasarkan sifatnya, atmosfer bumi terbagi atas 5 lapisan. Susunan urutannya mulai dari bawah (permukaan bumi) sampai ke atas yaitu : Lapisan Troposfer, Lapisan Stratosfer, Lapisan Mesosfer, Lapisan Termosfer, dan Lapisan Eksosfer.| Gambar Lapisan-lapisan atmosfer, komposisi, profil, dan temperaturnya. |
Troposfer
Ciri khas lapisan troposfer yaitu lapisan ini merupakan lapisan yang paling dekat dan berinterakasi langsung dengan permukaan bumi sampai pada ketinggian rata-rata 11 km. Temperatur rata-ratanya 15 derajat celcius dipermukaan laut dan akan menurun seiring dengan bertambahnya ketinggian sampai kira-kira -56 derajat celcius pada bagian atas (tropopause). Tropopause merupakan lapisan transisi antara troposfer dan stratosfer. Lapisan troposfer utamanya disusun oleh gas-gas poliatomik yang mempunyai densitas relatif lebih besar. Gas-gas rumah kaca (GKR), oksigen dan nitrogen sangat dominan di lapisan ini. Uap air, awan, hujan (presipitasi), merupakan variable gas yang sangat berpengaruh pada fenomena troposfer. Manfaat atau fungsi lapisan troposfer adalah menjaga suhu atmosfer agar tetap hangat untuk menopang reaksi kimia dan biokimia di permukaan bumi. Hal ini lebih banyak dilakukan oleh gas-gas rumah kaca (GKR) sebagai konstituen atmosfer. Dalam termodinamika kimia, zat-zat poliatomik ini menyerap energi tinggi (UV panjang atau IR) dan setelah mengalami proses internal molekul (dilatasi, translasi, dan sebagainya) akan mengemisikan kembali dalam bentuk spektrum dengan energi labih rendah (gelombang lebih panjang dan panas).Stratosfer
Stratosfer adalah lapisan yang berada pada ketinggian rata-rata 11 km sampai kira-kira 50 km, temperatur rata-rata naik dari -56 derajat celcius sampai -2 derajat celcius di bagian atas (stratopause). Stratopause merupakan lapisan transisi antara stratosfer dan mesosofer. Kenaikan temperatur yang terjadi utamanya karena penyerapan radiasi ultraviolet oleh lapisan ozon di atmosfer. Dibagian atas lapisan ini terjadi penyerapan spektrum ultra violet (UV) energi yang lebih tinggi karena makin banyaknya molekul-molekul poliatomik. Sedangkan di bagian yang lebih bawah, penyerapan spektrum UV lebih rendah, sebanding dengan penurunan jumlah molekul poliatomik dan meningkatnya molekul diatomik atau monoatomik. Lapisan stratosfer bagian atas didominasi oleh proses pembentukan ozon dengan menyerap energi UV tinggi, dan meradiasikan IR tinggi. Sedangkan bagian bawah, didominasi oleh proses pemecahan ozon dengan menyerap UV lebih rendah, dan meradiasikan IR lebih rendah dibanding bagian atas. Fungsi stratosfer yang paling utama adalah untuk melindungi permukaan bumi dari radiasi Ultra Violet (UV) yang berlebihan. Kita ketahui bersama bahwa spektrum yang diradiasikan matahari sangat kompleks, dari paket energi sangat tinggi sampai paket energi sangat rendah. Sehingga ada yang sangat diperlukan sebagai sumber energi di kehidupan bumi, tetapi adapula yang tidak mampu diterima oleh sistem kehidupan di bumi.Mesosfer
Sedangkan untuk lapisan mesosfer letaknya berada pada ketinggian rata-rata 50 km sampai dengan 85 km dari permukaan bumi. Profil temperaturnya sama dengan troposfer, menurun dengan bertambahnya ketinggian, dari -2 derajat celcius sampai sekitar -92 derajat celcius pada bagian lapisan paling atas (mesopause). Mesopause merupakan lapisan transisi antara mesosfer dan termosfer. Di daerah mesosfer kadang teramati fenomena aurora, karena terjadi proses ionisasi gas-gas penyusunnya. Gas-gas menerima radiasi spektrum energi lengkap dari matahari. Spektrum energi tinggi ini yang sangat berpengaruh pada orbital elektron setiap atom, sehingga terjadi proses-proses yang berkaitan dengan ionisasi. Pada lapisan mesosfer konsentrasi gas ozon makin berkurang tajam ketika altitude makin tinggi, sehingga UV terserap juga makin sedikit. Sebagai akibatnya suhu makin ke atas akan makin turun. Laju penurunan temperatur tersebut dilaporkan rata-rata 0,4 derajat celcius per seratus meter. Penurunan suhu (temperatur) yang demikian menandakan mesosfer memiliki kesetimbangan termal negatif.Termosfer
Untuk lapisan termosfer mempunyai ciri khas berada pada ketinggian 85 km sampai dengan 500 km. Termosfer berisi lapisan gas dengan kerapatan rendah dan profil temperatur dapat naik sampai 1200 derajat celcius. Kenaikan terjadi karena penyerapan radiasi dengan panjang gelombang <200 nm oleh jenis gas-gas penyusun termosfer. Temperatur pada lapisan termosfer ini sangat tergantung pada aktifitas matahari (sunspots atau flares) Fungsi termosfer yaitu merupakan tempat terjadinya ionisasi partikel-partikel yang dapat memberikan efek pada perambatan/refleksi gelombang radio, baik gelombang panjang maupun pendek. Pada lapisan ini juga, molekul-molekul gas seperti oksigen (O2) akan bertindak sebagai emitter IR dan mengalami reaksi dissosiasi (fotolisis) dengan energi tinggi UV gelombang pendek, sehingga terjadi kelangkaan molekul poliatomik. Kelangkaan molekul poliatomik ini menyebabkan emisi IR rendah, dan energi tetap tersimpan pada molekul gas di daerah ini.Lapisan Eksosfer
Eksosfer adalah lapisan udara kelima, eksosfer terletak diatas termosfer sampai pada ketinggian sekitar 1000 km dari permukaan bumi. Pada lapisan ini merupakan tempat terjadinya gerakan atom-atom secara tidak beraturan. Lapisan eksosfer merupakan lapisan paling panas dan molekul udara dapat meninggalkan atmosfer sampai ketinggian 3.150 km dari permukaan bumi. Lapisan ini sering disebut pula dengan ruang antar planet dan geostasioner. Lapisan ini sangat berbahaya, karena merupakan tempat terjadi kehancuran meteor dari angkasa luar. Demikian penjelasan singkat mengenai urutan lapisan atmosfer bumi, semoga sobat Geologinesia bisa mengembangkan materi ini sesuai dengan disiplin ilmu masing-masing.Pertanyaan yang terjawab dengan materi ini adalah: urutan lapisan atmosfer dari yang paling dekat dengan bumi, lapisan atmosfer secara berurutan dari yang terendah hingga yang tertinggi adalah, lapisan atmosfer secara berurutan, susunan lapisan-lapisan atmosfer yang benar, urutan lapisan atmosfer, urutan lapisan atmosfer yang tepat.
Referensi: Petty, Grant W. A First Course in Atmospheric Thermodynamics. 1st. Madison, Wisconsin: Sundog Publisher, 2008. Holton, J.R, P.H. Haynes, M.E. McIntyre, A.R. Douglass, R.B. Rood, and L. Pfister. "Strattosphere-troposphere exchange."Rev. Geophysics. vol 33, 1995: 403-439. Manahan, Stanley E. The Atmosphere and Atmospheric Chemistry-Environmental Chemistry. Boca Raton: CRC Press LLC, 2000.
Update: Agustus 2021.