Materi :
Lapisan Atmosfer Bumi
Sub Materi :
1. Pendahuluan
2. Lapisan Atmosfer Berdasarkan Suhu
3. Lapisan Berdasarkan Komposisi
4. Komposisi, Sifat, dan Peran Udara Atmosfer
Pengantar Materi
Lapisan atmosfer bumi secara berurutan dari yang terdekat hingga yang terjauh dari permukaan adalah Troposfer, Stratosfer, Mesosfer, Termosfer (yang juga dikenal sebagai Ionosfer), dan Eksosfer. Setiap lapisan memiliki karakteristik dan fungsi yang berbeda, termasuk tempat terjadinya cuaca, penyerapan radiasi UV, pemantulan gelombang radio, dan transisi menuju ruang angkasa.
Pendahuluan
Atmosfer Bumi adalah lapisan gas yang menyelubungi Bumi, membentang dari permukaan hingga ketinggian sekitar 10.000 km. Lapisan ini sangat penting karena melindungi kehidupan di Bumi.
1. Komposisi dan Struktur
- Kandungan Utama: Atmosfer sebagian besar terdiri dari nitrogen (78,17%) dan oksigen (20,97%), diikuti oleh sejumlah kecil argon (0,9%), karbon dioksida (sekitar 0,0357%), uap air, dan gas lainnya.
- Massa: Massa total atmosfer diperkirakan sebesar 56×1014 ton. Sekitar 75% dari total massa atmosfer terkonsentrasi dalam 11 km pertama dari permukaan, dan 99% berada hingga ketinggian 35 km.
- Sifat Fisik: Atmosfer bersifat dapat dimampatkan, menyebabkan lapisan bawah menjadi lebih padat. Kepadatan ini menghasilkan penurunan tekanan udara seiring dengan peningkatan ketinggian.
- Lapisan Suhu: Berdasarkan tingkatan suhunya, atmosfer tersusun dari lima lapisan utama: troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer.
2. Fungsi dan Karakteristik Lapisan
- Perlindungan: Atmosfer melindungi kehidupan dengan menyerap radiasi sinar ultraviolet dari Matahari dan mengurangi suhu ekstrem antara siang dan malam.
- Lapisan Bawah (Troposfer): Merupakan lapisan yang paling tebal dan padat, terdiri dari gas, air, dan debu. Di sinilah terjadi hujan serta perubahan musim dan cuaca. Lapisan ini (bersama stratosfer) juga digunakan sebagai jalur transportasi bagi pesawat terbang.
- Lapisan Atas (Eksosfer): Lapisan paling atas yang sangat tipis dan renggang. Partikel di sini dapat bergerak bebas dan bahkan lepas dari tarikan gravitasi Bumi ke ruang angkasa karena tiupan angin surya.
Lapisan Atmosfer Berdasarkan Suhu
Atmosfer Bumi terbagi menjadi lima lapisan utama berdasarkan perubahan suhu seiring ketinggian.
1. Troposfer
Troposfer adalah lapisan atmosfer terendah, membentang dari permukaan Bumi hingga sekitar 0–12 km. Lapisan ini mengandung lebih dari 75% massa gas atmosfer dan merupakan tempat terjadinya semua fenomena cuaca dan musim. Dalam lapisan ini, suhu udara menurun seiring dengan peningkatan ketinggian, dari 17∘C hingga −52∘C. Batas atas lapisan ini disebut Tropopause.
2. Stratosfer
Stratosfer berada di atas Troposfer, dimulai dari 11 km. Lapisan ini awalnya sangat dingin, namun suhunya meningkat seiring ketinggian karena adanya Lapisan Ozon. Lapisan Ozon di sini berfungsi sangat vital, yaitu dengan menyerap radiasi sinar ultraviolet (UV) yang berbahaya dari Matahari. Stratosfer juga digunakan sebagai jalur terbang oleh pesawat.
3. Mesosfer
Mesosfer merupakan lapisan ketiga, di mana suhu kembali menurun drastis seiring ketinggian, mencapai hingga −90∘C di puncaknya. Lapisan ini memiliki peran penting sebagai pelindung Bumi karena gesekan udara di sini menyebabkan meteor terbakar habis sebelum mencapai permukaan.
4. Termosfer
Termosfer adalah lapisan keempat yang ditandai dengan kenaikan suhu yang sangat tinggi (hingga 1.500∘C) karena menyerap radiasi sinar ultraviolet. Kenaikan suhu ini menyebabkan gas-gas terionisasi dan membentuk lapisan Ionosfer, yang mampu memantulkan gelombang radio dan menjadi tempat terjadinya fenomena Aurora.
5. Eksosfer
Eksosfer adalah lapisan terluar dan tertinggi dari atmosfer, di mana gaya gravitasi Bumi sangat lemah. Kondisi ini memungkinkan atom dan molekul gas mudah lepas ke luar angkasa. Eksosfer juga merupakan tempat terjadinya refleksi Cahaya Zodiakal.
Lapisan Berdasarkan Komposisi
Atmosfer dibagi menjadi dua lapisan utama berdasarkan komposisi gasnya, dengan lapisan transisi yang disebut Turbopause sebagai pemisah.
1. Homosfer
Homosfer terbentang mulai dari permukaan laut hingga ketinggian sekitar 85 sampai 100 km. Lapisan ini dicirikan oleh komposisi udara yang konstan dengan massa molekuler seragam sebesar 28,97 gram. Oksigen dan nitrogen di Homosfer masih berada dalam bentuk molekul utuh. Keseragaman ini dipertahankan karena adanya percampuran turbulen gas-gas atmosferik secara terus-menerus. Homosfer terletak di bawah Turbopause.
2. Heterosfer
Heterosfer berada di atas Turbopause, terletak pada ketinggian sekitar 100 sampai 1.000 km. Komposisi gas di lapisan ini tidak lagi seragam karena dikendalikan oleh difusi molekuler, bukan percampuran turbulen. Di sini, molekul oksigen dan nitrogen terpecah menjadi atom oksigen dan nitrogen akibat radiasi energi tinggi. Pemecahan ini menyebabkan penurunan massa molekuler atmosfer, misalnya menjadi 15,79 gram pada ketinggian 200 km.
Komposisi, Sifat, dan Peran Udara Atmosfer
Atmosfer Bumi, yang dikenal sebagai udara, adalah campuran gas-gas yang menyelimuti seluruh permukaan bumi, dibatasi di bagian bawah oleh daratan dan perairan.
1. Komposisi Gas Utama dan Massa
- Penyusun Utama: Udara kering tersusun dari nitrogen (78%) dan oksigen (21%), serta sisanya 1% adalah campuran gas lain termasuk argon (0,9%) dan karbon dioksida (0,03%). Selebihnya adalah gas-gas minor (helium, hidrogen, xenon, ozon) dan partikel debu/aerosol.
- Massa Atmosfer: Massa total atmosfer diperkirakan sekitar ×1018 kg. Sekitar 75% dari total massa ini terkonsentrasi di lapisan troposfer (lapisan terbawah). Semakin tinggi lapisan, massa dan tekanan atmosfer akan semakin kecil.
- Udara Kering vs. Lembap: Udara adalah campuran berbagai unsur dan senyawa; udara tanpa uap air disebut udara kering, sementara udara yang mengandung uap air disebut udara lembap.
2. Klasifikasi Gas Berdasarkan Waktu Tinggal
Ketahanan gas untuk tetap berada di atmosfer berbeda-beda, diklasifikasikan menjadi:
- Gas Permanen: Memiliki waktu tinggal sangat lama (misalnya, Helium hingga 2 juta tahun).
- Gas Semi Permanen: Waktu tinggal berkisar antara beberapa bulan hingga beberapa tahun (misalnya, Karbon monoksida dan hidrokarbon).
- Gas Variabel: Waktu tinggal sangat singkat (beberapa hari sampai minggu), dan aktif secara kimia. Siklusnya dipengaruhi oleh siklus air dan cuaca (contoh: uap air (10 hari), sulfur monoksida, dan Nitrogen monoksida).
3. Peran Kunci Gas Penyusun
- Oksigen: Berasal dari proses fotosintesis tumbuhan (menyerap dan mengeluarkan ), penting untuk pernapasan makhluk hidup.
- Nitrogen: Gas paling melimpah, berasal dari pembakaran sisa pertanian dan letusan gunung api; berperan penting dalam siklus kehidupan.
- Karbon Dioksida (): Berasal dari pernapasan makhluk hidup dan sumber buatan (asap industri/kendaraan); diserap tumbuhan untuk membuat karbohidrat melalui fotosintesis.
- Ozon: Walaupun jumlahnya sedikit, ozon sangat berguna karena menyerap sinar ultra violet (UV) berbahaya dari Matahari, yang dapat menyebabkan kanker kulit dan kerusakan pada makhluk hidup.
4. Partikel dan Variasi Suhu
- Partikel Padat/Cair: Udara juga mengandung partikel kecil (debu, garam laut, hasil pembakaran industri) yang tertahan oleh gerakan udara.
- Variasi Suhu: Suhu udara bervariasi tergantung waktu (pagi vs. sore) dan tempat (lintang rendah lebih panas dari lintang tinggi, dataran rendah lebih panas dari pegunungan tinggi).
- Suhu Rata-rata Permukaan: Suhu rata-rata di dekat permukaan laut secara keseluruhan Bumi adalah ∘C.
- Lapisan Suhu: Suhu rata-rata berkurang seiring ketinggian di lapisan troposfer (lapisan tempat cuaca terjadi), sementara suhu meningkat seiring ketinggian di lapisan stratosfer. Lapisan batas antara keduanya disebut tropopause.
Simpulan Materi
Latihan Soal
Soal Pilhan Ganda
Lapisan atmosfer terendah, yang merupakan tempat terjadinya semua fenomena cuaca dan musim di Bumi, adalah…
A. Stratosfer
B. Termosfer
C. Troposfer
D. Mesosfer
Lapisan atmosfer yang memiliki peran vital sebagai pelindung Bumi karena gesekan udara di sini menyebabkan meteor terbakar habis sebelum mencapai permukaan, adalah…
A. Stratosfer
B. Mesosfer
C. Termosfer
D. Eksosfer
Fenomena Aurora (cahaya kutub) dan kemampuan memantulkan gelombang radio terjadi di lapisan Termosfer karena adanya lapisan gas-gas yang terionisasi, yang dikenal sebagai…
A. Ozonosfer
B. Tropopause
C. Ionosfer
D. Turbopause
Perubahan suhu yang terjadi pada lapisan Stratosfer adalah suhu yang meningkat seiring dengan bertambahnya ketinggian. Peningkatan suhu ini disebabkan oleh…
A. Peningkatan tekanan atmosfer.
B. Aktivitas angin surya di lapisan tersebut.
C. Penyerapan radiasi sinar ultraviolet oleh Lapisan Ozon.
D. Perpindahan panas secara konduksi dari Troposfer.
Berdasarkan komposisi gasnya, lapisan Heterosfer dicirikan oleh komposisi udara yang tidak seragam. Hal ini terjadi karena…
A. Percampuran turbulen gas-gas atmosferik masih kuat.
B. Molekul gas seperti Oksigen dan Nitrogen terpecah menjadi atom akibat radiasi energi tinggi.
C. Lapisan tersebut masih mengandung lebih dari 75% massa gas atmosfer.
D. Gaya gravitasi Bumi masih sangat kuat dan memadatkan molekul gas.
Soal Essay
Sebutkan tiga lapisan atmosfer berdasarkan tingkatan suhu dari yang paling rendah hingga yang paling tinggi.
Jelaskan perbedaan mendasar yang terjadi pada suhu seiring ketinggian di lapisan Troposfer dan lapisan Stratosfer.
Jelaskan fungsi penting dari gas Ozon yang berada di lapisan Stratosfer bagi kelangsungan hidup di permukaan Bumi.
Jelaskan mengapa lapisan Eksosfer dicirikan oleh atom dan molekul gas yang mudah lepas ke luar angkasa, serta apa hubungannya dengan gaya gravitasi Bumi di lapisan tersebut.
Jelaskan perbedaan utama antara lapisan Homosfer dan Heterosfer dilihat dari komposisi gasnya dan mekanisme yang menjaga komposisi gas di masing-masing lapisan.
Ingin Kembangkan Prestasi dan Kemampuanmu?
Yuk! Ikutan kompetisi online gratis dan terpercaya yang diselenggarakan oleh Lembaga Profesional dan terdaftar di SIMT PUSPRESNAS berikut ini:
Nama Lembaga |
Website |
Tingkat Kompetisi |
Bukti Kurasi |
|---|---|---|---|
Mengapa Harus Daftar Kompetisi Kami?
Pendaftaran Gratis
Pendaftaran Kompetisi dan Olimpiade GRATIS tanpa syarat apapun.
Apresiasi Juara Gratis
Apresiasi juara juga GRATIS tanpa perlu membayar klaim hingga ratusan ribu loh.
Beasiswa hingga Kuliah
Tersedia Beasiswa Khusus Alumni yang diberikan hingga kuliah loh!.
Pendukung Japres & SNBP
Piagam bisa digunakan untuk Jalur Prestasi, Beasiswa dan SNBP loh.
Sudah Ribuan Alumni
Sudah diikuti banyak alumni yang tersebar di seluruh Indonesia dan luar negeri.
Dikelola secara Syariah
Pengelolaan hadiah dan apresiasi dikelola secara terpisah dan sesuai syariah.
Bantuan Kurasi Prestasi
Tersedia layanan bantuan dan panduan kurasi prestasi peserta loh.
Legalitas Terjamin
Lembaga penyelenggara telah terdaftar di kementerian dan SIMT Kurasi.
Tunggu apalagi? Ingin kejar tiket SPMB Jalur Prestasi atau SNBP di tahun depan? segera gabung dan daftarkan dirimu sekarang juga!. Prestasi itu tidak ada yang instan loh! Mulai dan persiapkan versi terbaikmu mulai dari sekarang juga!.