Dokumen tersebut membahas tentang komposisi dan lapisan-lapisan atmosfer bumi. Atmosfer terdiri dari beberapa lapisan yaitu troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer. Setiap lapisan memiliki ciri khas tersendiri seperti variasi suhu dan komposisi gas. [/ringkasan]
1. Nama : Suko Abdi Nagoro
NPT : 13.11.2392
KELAS : Meteorologi - 3B
Dosen : Amsari Mudzakir Setiawan
2. Komposisi Atmosfer Bumi
Atmosfer
Lapisan-lapisan atmosfer 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.
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,
3. 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
4. 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.
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 :
5. 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 .
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.
Komposisi Atmosfer Bumi tersusun oleh beberapa gas sebagai berikut :
- Nitrogen ( N2 ) = 78,08 %
- Oksigen ( O2 ) = 20,95 %
- Argon ( Ar ) = 0,93 %
- Karbondioksida ( CO2 ) = 0,037 %
- Neon ( Ne ) = 0,0018 %
- Helium ( He ) = 0,0005 %
- Ozon ( O3 ) = 0,000004 %
- Hidrogen (H) = 0,00006 %
- Klorofluorokarbon ( CFC ) = 0,00000002 %
- Xenon ( Xe ) = 0,000009 %
- Metana ( CH4 ) = 0,00017
6. Mixing Ratio
Mixing ratio menyatakan banyaknya uap air yg terkandung dalam jumlah
spesifik dari udara
Konsentrasi didefinisikan sebagai jumlah molekul X per satuan volume
udara
Hubungan antara Mixing Ratio dan Konsentrasi
7. Densitas Gas
Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.
Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa
setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total
massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa
jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah
daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah
(misalnya air).
Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3)
Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa
jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun
volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.
Rumus untuk menentukan massa jenis adalah
ρ adalah massa jenis,
m adalah massa,
V adalah volume.
Satuan massa jenis dalam 'CGS [centi-gram-sekon]' adalah: gram per
sentimeter kubik (g/cm3).
1 g/cm3=1000 kg/m3
Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3
Selain karena angkanya yang mudah diingat dan mudah dipakai untuk
menghitung, maka massa jenis air dipakai perbandingan untuk rumus ke-2
menghitung massa jenis, atau yang dinamakan 'Massa Jenis Relatif'
Rumus massa jenis relatif = Massa bahan / Massa air yang volumenya
sama
8. Tekanan atmosferik dan densitas udara menurun terhadap ketinggian
secara eksponensial
Tekanan Parsial
Hukum Dalton tentang Tekanan Parsial
Semua yg melibatkan campuran gas, tekanan total gas berhubungan
dengan tekanan parsial.
Tekanan pasrsial: tekanan masing-masing komponen gas di dalam
campuran.
Hukum Dalton Tekanan Parsial:
“Tekanan total suatu campuran gas merupakan jumlah dari tekanan masing-
masing gas itu sendiri”
9. Hukum Dalton (1803)
P total = P1 + P2 + P3 + dst
P = Pressure = tekanan gas
Berlaku pada Volume (V) dan suhu (T) konstan
Kejenuhan
•Pada batas permukaan air >> partikel bergerak >> dengan arah dan
kecepatan tepat >> menembus batas >> berubah fase menjadi uap >>
penguapan
•Uap >> cair >> kondensasi (pengembunan)
•Jenuh >> jumlah molekul menguap = jumlah molekul kondensasi
(mengembun)
•Dengan kondisi sama >> air lebih hangat >> penguapan lebih cepat
10. Perhatikan sebuah bejana hipotetik berisi air murni dg permukaan datar dan
volume di atasnya yg mula-mula tdk berisi uap air (a). Ketika penguapan mulai,
uap air mulai terakumulasi di atas permukaan cairan. Dg kenaikan kandungan uap
air, laju kondensasi nampaknya naik (b). Akhirnya, jumlah uap air di atas
permukaan cukup utk laju kondensasi dan penguapan menjadi sama. Keadaan
kesetimbangan yg dihasilkan dinamakan kejenuhan (c).
11. Kelembaban mutlak adalah densitas uap air,
dinyatakan sbg jumlah gram uap air yg terdapat
dalam satu meter kubik udara= (g/m3)
Mixing ratio adalah ukuran massa uap air relatif
thd massa dari gas-gas lain di atmosfer. (g/kg)
12. Mixing ratio maksimum yg mungkin bisa terjadi dinamakan
mixing ratio jenuh.
(g/kg)
Kelembaban spesifik jenuh adalah kelembaban spesifik
maksimum yg dapat terjadi dan analog dg tekanan uap
jenuh.
Kelembaban spesifik menyatakan massa uap
air yang ada dalam massa udara tertentu [g/kg]
13. Kelembaban merujuk pd jumlah uap air di udara. Tekanan uap jenuh adalah
pernyataan uap air maksimum yg dapat terjadi dan hanya tergantung pada suhu.
Udara dapt menjadi jenuh oleh salah satu dari tiga proses umum:
1. Menambahkan uap air ke udara
2. Mencampur udara dingin dg udara hangat, udara lembab
3. Menurunkan suhu ke titik embun
• Titik embun (Td) adalah Suhu massa udara tertentu yg perlu dicapai agar
menjadi jenuh (tidak ada lagi uap dapat ditambahkan tanpa kondensasi
mulai).
• Atmosfer dapat menahan lebih banyak air bila panas dari pada bila dingin.
Titik embun adalah suhu yg udara harus didinginkan supaya menjadi jenuh
dan merupakan pernyataan kandungan uap air.
Jika suhu melampaui titik embun (yaitu, jika Suhu > Suhu titik embun)
berarti udara adalah tidak jenuh.
Bila suhu diturunkan sehingga kelembaban spesifik jenuh sama seperti
kelembaban spesifik aktual, maka suhu udara dan titik embun adalah
sama.
Pendinginan lebih lanjut mengarah pada penurunan yg sama dalam suhu
udara dan titik embun sehingga mereka tetap sama.
Bila suhu dimana keadaan jenuh akan terjadi di bawah 0 °C, kita gunakan
istilah titik frost.
Kelembaban relatif, RH, berhubungan dg jumlah uap air AKTUAL di udara dan
jumlah maksimum yg mungkin pd suhu yg sedang berlangsung.
Lebih banyak uap air dapat terjadi dalam udara hangat dari pada dalam udara
dingin, maka kelembaban relatif tergantung pada kandungan kelembaban aktual
dan suhu udara. Jika suhu udara naik, lebih banyak uap air dapat terjadi, dan rasio
jumlah uap air di udara relatif terhadap keadaan jenuh, menurun.