PENTINGNYA ATMOSFER BAGI BUMI DAN MAKHLUK HIDUP

PENTINGNYA ATMOSFER BAGI BUMI DAN MAKHLUK HIDUP

Nur Maulidah Hasanah, Reviewer : Nurma Arianty Siregar, Samik, S.Si., M.Si.

https://waktuku.com/lapisan-atmosfer-dan-fungsinya/

abstrak

Atmosfer merupakan bagian penting bagi bumi dan kehidupan manusia dikarenakan salahsatunya dengan adanya atmosfer kita dapat bernafas. Atmosfer merupakan lapisan udara yang mengelilingi bumi,terdiri atas pola berlapis gas ketebalan kurang lebih 1.000KM dari permukaan bumi. Gas penyusun atmosfer adalah nitrogen(78%),oksigen (21persen),argon(0,9%),dan karbon dioksida (0.03%).  Lapisan gas tersebut karena grafitasi bumi,bersama bumi akan ikut berotasi dan berevolusi, kecuali jika terjadi angin kencang.

Pengertian

Atmosfer bumi merupakan selubung gas yang menyelimuti permukaan padat dan cair pada bumi. Atmosfer tersusun dari campuran berbagai unsur dan senyawa kimia. Unsur penyusun atmosfer paling banyak adalah Nitrogen, Oksigen, dan Argon. Selain itu juga terdapat uap air, karbon dioksida, dan ozon (Neiburger, dkk. 1982).

Atmosfer bersifat selektif terhadap panjang gelombang, sehingga mempengaruhi energi radiasi elektromagnetik yang sampai ke pemukaan bumi. Radiasi gelombang elektromagnetik akan mengalami hambatan, disebabkan oleh partikel-partikel yang ada di atmosfer. Proses penghambatannya terjadi dalam bentuk serapan, pantulan, dan hamburan (scattering). Komponen atmosfer yang merupakan penyerap efektif radiasi matahari adalah uap air, karbondioksida, dan ozon. Menurut Sinambela, dkk. 2006, berkurangnya konsentrasi ozon stratosfer akan menaikkan intensitas radiasi UV berbahaya yang sampai di permukaan bumi.

Ozon terdapat di dua lapisan terbawah atmosfer, yaitu lapisan stratosfer dan troposfer. Ozon stratosfer (lapisan ozon) berfungsi untuk melindungi bumi dari radiasi UV, sedangkan ozon di troposfer bersifat polutan dan dapat membahayakan kesehatan manusia. Berdasarkan citra satelit yang direkam oleh National Aeronautics and Space Administration (NASA), diketahui bahwa dalam beberapa tahun terakhir (1981-2006) lubang ozon semakin hari semakin meningkat (ozonewatch.gsfc.nasa.gov).

Kondisi ini akan menyebabkan tingginya tingkat radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi. Adanya proses fotokimia di atmosfer yang memungkinkan terjadinya pembentukan ozon dengan bantuan radiasi UV matahari akan membahayakan kehidupan di bumi. Hal ini dikarenakan konsentrasi ozon yang tinggi di troposfer dapat menyebabkan gangguan pada sistem pernapasan, serangan jantung dan kematian (Roosita, 2007). Oleh karena itu penelitian yang berkaitan dengan ozon di troposfer sangat diperlukan.

Ozon troposfer disebut juga ozon permukaan (ground level ozone) dimana

konsentrasinya dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya jumlah gas-gas pencemar udara di atmosfer seperti NOx, CO, CH4,VOCs (volatile organic coumpunds / zat-zat organik yang mudah menguap), intensitas radiasi UV matahari, temperatur permukaan, kelembaban udara, arah dan kecepatan angin (Amalia dan Setiawan,2008).

Bagian luar bumi/lapisan udara (atmosfer)

Lapisan udara (Atmosfer)  mempunyai empat lapisan utama yaitu :

·         Troposfer dengan ketinggian 0 hingga 30km

·         Stratosfer dengan ketinggian 30 sampai 60km

·         Mesosfer dengan ketinggian 60 sampai 90km

·         Termosfer diatas ketinggian 90km

Masing-masing mempunyai suhu maksimum dan minimum pada musim-musim dingin dan panas.

Asal Usul Atmosfer

Atmosfer atau langit, merupakan topik kajian manusia yang sangat menarik sejak jaman purbakala. Dalam sejarah kehidupan manusia, banyak artefak-artefak yang menjadi bukti bahwa fokus pada pengamatan langit, telah mewarnai pola hidup manusia. Pada dasarnya,dalam upaya untuk menata hidup material dan spiritualnya, manusia telah mencoba mengungkap rahasia langit. Ada yang realistis, berdasarkan pengamatan dan metodologi ilmiah, seperti teori-teori geosentris, heliosentris, astronomi, meteorology, dan sebagainya. Namun demikian tiap babak sejarah kehidupan manusia, ada yang mengungkapkan rahasia langit dari mitos yang irrealistis, seperti ramalan bintang, keberuntungan dan kesialan bersama kemunculan bintang tertentu, atau fenomena komet, gerhana, angin, hujan,petir, dan seterusnya,dihubungkan dengan tanda akan ada peristiwa khusus menimpa manusia/alam.

Jika ditelaah lebih lanjut, kedua hal diatas, pendekatan realistis dan irrealistis fenomena langit, telah membawa umat manusia pada pemahaman yang lebih baik pada atmosfer maupun langit. Studi tentang atmosfer awalnya dilakukan untuk memahami fenomena-fenomena yang berhubungan dengan permukaan bumi seperti cuaca/iklim, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang, komet, meteor, dan lain-lain.Atau bahkan dalam rangka membuktikan apakah nasib individu seseorang atau sekelompok orang, bangsa, dan dunia berhubungan dengan fenomena langit. Percaya atau tidak,suatu saat kedua pendekatan itu, pendekatan realistis dan irrealistis yang benar pijakannya,akan bertemu pada satu titik pemahaman yang mendalam bagi ilmu pengetahuan manusia, tentang kebesaran penciptaan alam oleh Tuhan.

Bumi diperkirakan dibentuk beberapa saat setelah penciptaan jagad raya, kira-kira 5 milyar tahun yang lalu. Dan diperkirakan 500 juta pertama setelah penciptaannya, atmosfer dengan kerapatan tinggi, berisi asap seperti pada nebula matahari, utamanya adalah hidrogen. Bersamaan dengan proses pendinginan gas-gas lain dibentuk dari uap dan gas (asap) yang dikeluarkan dari dalam bumi hasil reaksi-reaksi fusi atau asap dari luar bumi (proses pendinginan planet lain atau bintang atau komet). Asap tersebut, diperkirakan terdiri atas utamanya hidrogen (H2), uap air (H2O), methana (CH4), dan karbon dioksida (CO2). Sampai kira-kira 3,5 juta tahun yang lalu, atmosfer diperkirakan terdiri atas CO2, CO, H2O, N2, dan H2. Karbon dioksida ini menjadi dominan, karena proses oksidasi termal yang berlangsung milyaran tahun dan tidak banyak dimanfaatkan untuk proses lain.Keberadaan air, menyebabkan pengurangan gas CO2, melalui proses pelarutan manjadi garam karbonat atau batuan karbonat. Bumi makin mengeras.

Pada awal penciptaan, atmosfer bumi tidak memiliki molekul-molekul atau atom-atom oksigen bebas di dekat permukaan. Data-data yang menjelaskan ini tersimpan pada formasi batuan purba yang dominan mengandung besi dan uranium, dengan keadaan tereduksi. Unsur-unsur tersebut tidak ditemui lagipada batuan Precambrian dan yang lebih muda (< 3 juta tahun). Atmosfer bawah pada saat itu lebih bersifat reduktor karena belum mengandung oksigen.Namun beberapa penyelidikan menyebutkan pada bagian atas terdapat molekul oksigen yang cukup melimpah, didesain untuk membentuk lapisan ozon.

Perencanaan Tuhan untuk penempatan kehidupan di bumi, mulai diproses pada masa selanjutnya. Diperkirakan 1 juta tahun yang lalu, ketika bumi sudah cukup dingin, diciptakan organisma-aquatik awal yang oleh para kosmolog dinamakan blue-green algae (tidak ada satupun toeri ilmiah yang dengan meyakinkan dapat membuktikan alga ini terbentuk dengan sendirinya atau karena evolusi alam).

Kehidupan ini masih terbatas pada perairan. Organisma ini, mulai ditugaskan untuk

menggunakan energi dari matahari yang tidak terserap ozone, memecah molekul air dan karbon dioksida, dan menggabungkan kembali menjadi senyawa organik esensial dan membuat molekul oksigen. Inilah pertama kali proses fotosintesis terjadi. Walaupun terjadi respirasi yang melepaskan kembali CO2, tetapi pertumbuhan alga ini cukup besar dengan mendeposit carbon ke jaringan/senyawa organiknya. Proses awal ini berlangsung selama ratusan ribu tahun, sehingga cukup membuat akumulasi oksigen di atmosfer. Bersamaan dengan meningkatnya oksigen (O2) tersebut, kadar karbon dioksida (CO2) menurun.Proses ini berlangsung terus, sampai kadar oksigen di permukaan menjadi cukup besar.

Dalam kesimpulan berbagai penelitian atmosfer awal, terdapat dua proses utama

yang mengarah pada perubahan komposisi atmosfer. Pertama, adanya tumbuhan yang mengkonversi karbon dioksida menjadi massa jaringan organik, dengan mengeisikan oksigen ke atmosfer. Kedua peluruhan batuan pyrite yang melepaskan sulfur sehingga kadar sulfur di lautan menjadi tinggi. Proses oksidasi sulfur menurunkan oksigen di atmosfer. Walaupun secara meyakinkan perubahan konsentrasi oksigen di atmosfer ini tidak diketahui penyebab jelasnya, namun periode naiknya oksigen ini menjadikan bumi layak bagi kehidupan hewan dan manusia di jaman-jaman berikutnya.

Pada atmosfer bagian atas, sebagian molekul-molekul oksigen (O2) bekerja menyerap energi UV dari matahari dan terpecah menjadi atom oksigen tunggal. Sebagian molekul oksigen tunggal ini berkoalisi dengan molekul oksigen yang masih ada mulai membentuk ozon (O3). Ozon ini akan menyerap UV dengan panjang gelombang yang berbeda, kembali pecah menjadi O2dan O. Akumulasi ozon dalam jutaan tahun ini menghasilkan lapisan ozon di bagian atas (sekarang dikenal dengan troposfer). Lapisan ini bereaksi terus menerus dan sangat efektif menyerap UV (200-300 nm), dan melindungi permukaan bumi dari irradiasi UV kuat dari matahari. Reaksi ini merupakan desain siklus yang berkesetimbangan di lapisan ozon atmosfer. Keberadaan lapisan ozon ini, membuat daratan di Bumi menjadi mungkin untuk diberi kehidupan. Radiasi yang diterima permukaan bumi menjadi lebih kecil dan cukup untuk menjaga ikatan senyawa organik tetap utuh. Daratan di Bumi menjadi cukup dingin, untuk memulai kehidupan. Tumbuhan produsen sederhana dan perintis, mulai dipindahkan ke daratan.

Atmosfer ini terdiri dari beberapa komposisi, berikut penjelasannya:

1. Oksigen (O2) => Kadar oksigen dalam atmosfer 20,95%. Oksigen ini berasal dari pepohonan yang sangat membantu untuk memelihara lapisan ozon
2. Karbondioksida (CO2) => Kadar karbondioksida di dalam bumi 0,034%. Karbondioksida dihasilkan dari pembakaran hutan maupun lahan, pernafasan manusia dan lain-lain.
3. Nitrogen (N2) => Nitrogen merupakan sebuah unsur yang paling banyak di dalam bumi, yakni 78,08%. Adanya nitrogen ini berguna untuk senyawa organik.
4. Argon (Ar), Xenon (Xe), Neon (Ne) dan Kripton (Kr) => Keempat unsur gas tersebut bisa dikatakan sebagai gas mulia. Mengapa? Karena keempatnya tidak mudah bergabung dengan unsur lain, sehingga sulit membentuk senyawa lain.
5. Helium (He) dan Hidrogen (H2) => yang satu ini cukup jarang di udara, kecuali pada panas yang tinggi. Gas ini merupakan yang paling ringan dan sangat sering dipakai untuk mengisi balon meteorologi.
6. Ozon (O3) => Bentuk lain dari oksigen sehingga sangat efektif untuk menyerap radiasi Ultra Violet, dimana radiasi ini memiliki energi yang sangat besar dan berbahaya bagi tubuh manusia. Ozon hanya mampu dijangkau pada ketinggian 20 KM hingga 30 KM.
7. Uap Air (H2O) => apa yang terdapat pada atmosfer merupakan hasil dari penguapan air laut, danau, sungai dan lain-lain. Uap air ini berperan penting dalam proses cuaca maupun iklim yang berubah fase. (https://waktuku.com/lapisan-atmosfer-dan-fungsinya/)

Struktur Atmosfer

Secara umum atmosfer, dipelajari dengan membaginya menjadi dua yaitu regional rendah (lower) dan regional atas (upper). Regional bawah adalah atmosfer dari permukaan bumi sampai ketinggian kira-kira 50 km. Studi untuk regional ini merupakan studi meteorologi. Sedangkan studi regional atmosfer atas (> 50 km), dikenal dengan studi aeronomi. Dari total kebalan atmosfer, kira-kira 500 km lebih dari permukaan bumi, terdapat zona (sampai sekitar 90 km) dengan komposisi gas yang relatif tetap dalam perbandingannya. Zona ini berisi gas-gas inert (N2, O2, He, Ar) yang berinteraksi dengan energi radiasi yang cukup lemah.

Sedangkan bagian zona atas (>100 km),merupakan zona yang menerima radiasi dengan intensitas dan energi yang sangat tinggi. Energi spektrum ini memungkinkan terjadinya reaksi molekuler untuk ionisasi, fotolisis, radikalisasi, dan sebagainya. Pada zona ini komposisi menjadi tidak seragam baik karena perubahan altitude maupun latitudnya.

Berdasarkan kehomogenan komposisi dan kerapatan pada setiap ketinggian (altitude)

dibagi dalam dua lapisan, yaitu:

— Lapisan homosfer, merupakan lapisan bawah atmosfer (kurang dari 80 km) yang terdiri atas campuran gas permanen 99,9 % massa atmosfer total dengan perbandingan komposisi tertentu yang tetap untuk setiap segmen altitud. Secara kimia homogen/larutan homogen, pada ketinggian yang sama komposisi kimia dan sifat fisika gas-gas penyusunnya relatif homogen. Jadi lapisan homosfer ini tersusun atas lapisan-lapisan homogen yang tersusun sampai ketinggian 80 km. Terdiri atas troposfer, stratosfer, dan mesosfer.

— Lapisan heterosfer, lapisan di atas homosfer yang terdiri atas gas-gas lebih ringan (seperti hidrogen dan helium).Dominasi gas-gas ini berubah karena perbedaan altitude, sehingga perbandingan komposisi berubah-ubah, karena diisi dengan gas-gas yang relatif lebih ringan, mono atau diatomic (seperti hidrogen dan helium). Komposisi yang kurang dari 0,1 % dari massa atmosfer, volume ruang yang sangat besar, dan tekanan yang sangat rendah, menyebabkan distribusi gas-gas di lapisan ini sangat besar. Jarak antar gas relatif jauh, tidak banyak interaksi. Parcel gas-gas dilapisan ini sangat besar dipengaruhi radiasidan keadaan luar atmosfer. Pada lapisan heterosfer ini komposisi berubah/heterogen walaupun di altitude yang sama, salah satunya karena intensitas radiasi yang berfluktuasi sangat besar di siang dan malam, serta kapasitas panas yang rendah dari gas-gas yang mayoritas monoatomik, radikal, atau dalam keadaan tereksitasi.

Fungsi dari Lapisan Atmosfer

Fungsi Atmosfer cukup penting, yakni melindungi keempat unsur gas oleh sebuah gravitasi bumi dan juga mempertahankan serta melindungi dar serangan luar. Komposisi dari keempat unsur terseubt kurang lebih untuk Nitrogen sekitar 78%, Karbondioksida 0,03%, Argon 0,9% dan Oksigen sebesar 21%. Sederhananya seperti berikut:

1. Pelindung Bumi, Guna melindungi suhu bumi agar tetap stabil dan menjaga agar cuaca maupun kelembaban udara di bumi tetap stabil.
2. Penyeimbang, Guna menyeimbangkan keadaan baik di dalam maupun di luar bumi.
3. Mengurasi rasa panas yang dipancarkan secara langsung oleh Cahaya Matahari.
4. Melindungi bumi dari serangan meteor-meteor yang berterbangan di luar angkasa.
5. Menjaga agar Gravitasi tetap stabil.

Jadi, fungsi atmosfer ini untuk mengatur proses penerimaan panas yang berasal dari matahari, yakni dengan cara menyerap sinar matahari kemudian memantulkan panas yang dipancarakan oleh matahari.

Kurang lebih sekitar 34% dari 100% panas matahari yang dipantulkan akan dikembalikan ke luar angkasa dengan bantuan dari kumpulan awan, atmosfer dan permukaan bumi. Lalu, 19% ajan diserap oleh atmosfer dan awan. Untuk sisanya yakni 47% mencapai permukaan bumi, yang artinya panas yang sampai pada kulit kita telah mengalami penyerapan atau telah disaring (Filterisasi) oleh atmosfer dan awan.

Selain dari keempat unsur gas yang tadi disebut, masih ada lagi unsur lain, yakni uap air, neon, xinon, krypton, hidrogen dan ozon. Perlu diketahui, bahwasanya sebuah lapisan atmosfer dikelilingi oleh lapisan yang sangatlah tebal, bahkan karena sangat tebal jarak lapisannya mampu mencapai ribuan bahkan puluhan ribu kilometer dari suatu planet ke luar angkasa.

Macam-Macam Lapisan Atmosfer

Terdapat beberapa lapisan yang menyelimuti bumi, diantaranya troposer, staratosfer, ionosfer dan eksosfer. Masing-masing lapisan memiliki ciri, jarak dan fungsi tersendiri.

https://waktuku.com/lapisan-atmosfer-dan-fungsinya/

Lapisan Troposfer

Pada lapisan ini, manusia masih dimungkinkan untuk bernafas, sehingga tidak heran jika pendaki gunung masih mampu bertahan pada lapisan tersebut. Hanya saja, lapisan ini mampu menyebabkan rasa lelah dan keringat dingin. Lapisan ini mengandung 2 senyawa kimia yakni, uap air dan karbondioksida. Lapisan ini terletak pada ketinggian 12 KM di atas permukaan bumi.

Lapisan Stratosfer

Merupakan sebuah lapisan yang memiliki suhu dingin dan hanya ditempa oleh ozon. Lapisan ini berfungsi sebagai pelindung dari gelombang radiasi ultra violet yang sangat berbahaya jika terkena kulit manusia. Lapisan Ozon ini akan menipis jika aktifitas di dunia banya melakukan penebangan pohon secara massif.

Lapisan Mesosfer

Lapisan ini berada pada ketinggian 50 KM hingga 75 KM di atas permukaan bumi. Lapisan keitga dari atmosfer ini telah mengalami penurunan suhu yang cukup besar setiap bertambahnya ketinggian. Suhu pada lapisan ini mampu mencapai 0,4 Derajat Celcius pada ketinggian 100 Meter.

Lapisan Ionosfer

Lapisan ini adalah suatu proses terjadinya ionisasi partikel-partikel sehingga akan menghasilkan sebuah efek perambatan atau pemantulan gelombang radio, termasuk gelombang radio dengan frekuensi rendah maupun tinggi. Lapisan Ionosfer terletak pada ketinggian 80 KM hingga 100 KM, setelah adanya lapisan mesosfer, terdapat sebuah lapisan yang lebih jauh lagi dari mesosfer.

Lapisan Eksosfer

Lapisan Eksosfer merupakan lapisan terakhir yang menyelimuti bumi dengan jarak di atas 800 KM hingga 3.260 KM. Pada lapisan ini terjadi berbagai interaksi antara gas yang ada di luar angkasa. Kekuatan atau gaya tarik bumi pada lapisan eksosfer rendah dikarenakan berjarak cukup jauh dari bumi. Maka dari itu, pengaruh berat pada lapisan ini sangatlah kecil.

Lapisan Ozon

Lapisan Ozon merupakan lapisan O3 yang berada pada tingkatan stratosfer yang secara alami menyelimuti permukaan bumi dari radiasi ultra violet yang berasal dari matahari. Kurang lebih seperti itulah Atmosfer. Semua lapisan sangatlah penting bagi bumi, apalagi sangat berperan penting untuk mencegah sinar ultra violet yang dipancarkan oleh matahari yang mana cukup berbahaya bagi kulit manusia.

Kesimpulan

Atmosfer bumi merupakan selubung gas yang menyelimuti permukaan padat dan cair pada bumi. Selubung ini membentang ke atas sejauh beratur-ratus kilometer,dan akhirnya bertemu dengan medium antar planet yang berkerapatan rendah dalam sistem tata surya. Atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi. Atmosfer bumi berperan penting dalam menjaga bumi agar tetap layak huni. Fungsi atmosfer ini untuk mengatur proses penerimaan panas yang berasal dari matahari, yakni dengan cara menyerap sinar matahari kemudian memantulkan panas yang dipancarakan oleh matahari.  Dengan keberadaan atmosfer, suhu bumi tidak turun secara drastis di malam hari dan tidak memanas dengan cepat di siang hari. Atmosfer membuat ketersediaan air dibumi lebih terjaga dan melindungi kita dari radiasi matahari. Selain itu, atmosfer menyediakan medium untuk menyebarkan gelombang bunyi dan radio kesegala bagian bumi.

Atmosfer bumi ibarat selimut yang melindungi bumi dan makhluk hidup yang tinggal di atasnya dari serangan sinar-sinar kosmik,ultraviolet matahari dari partikel-partikel (material) luar angkasa. Utamanya atmosfer bumi disusun oleh lapisan tipis gas-gas utamanya nitrogen,N2,oksigen,O2,dan sejumlah kecil gas-gas seperti uap air (H2O) dan Karbon diosida (CO2).

Daftar pustaka

UNESA,TIM FMIPA.2012. Sains Dasar. Jilid 2. Surabaya. Unesa University Press.

https://waktuku.com/lapisan-atmosfer-dan-fungsinya/   12 maret 2018

Mairisdawenti, Dwi Pujiastuti,dan Asep Firman Ilahi. Juli 2014. Analisis Pengaruh Intensitas Radiasi Matahari,Tempertaur dan Kelembapna Udara Terhadap Fluktuasi Konsentrasi Ozon Permukaan Di Bukit Kototabnag Tahun 2005-2010.Jurnal Fisika Unand Vol.3,No.3 hal.177-183http://jfu.fmipa.unand.ac.id/index.php/jfu/article/viewFile/105/87 12 maret 2018

Hermana dan Assomadi, Atmosfer Sains dan Fenomena http://personal.its.ac.id/files/material/3795-assomadi-PU-II-(a)%20Atmosfer%20Bumi%20(Pengayaan%20Materi).pdf  .12 maret 2018

Esa putra tanjung.2017. Fungsi lapisan atmosfer bagi kehidupan manusia. https://waktuku.com/lapisan-atmosfer-dan-fungsinya/ 12 maret 2018

Reviewer                     : Nurma Arianty Siregar

Tanggal diberikan       : 14 Maret 2018 

Tanggal dikembalikan : 18 Maret 2018

Saran                   : Setelah mempelajari materi  ini pembaca dapat mengetahui tentang lapisan-lapisan atmosfer. Atmosfer sangatlah bermanfaat bagi kehidupan seluruh makhluk hidup termasuk kita sebagai manusia yang hidup di muka bumi ini. Diharapkan dengan adanya makalah ini, manusia dapat mengerti peranan dari setiap lapisan-lapisan atmosfer serta dapat menjaga lapisan ini demi kelangsungan hidup semua makhluk yang ada di bumi ini.