Makalah lapisan atmosfir bumi. makalan lapisan atmosfir ini terdiri dari beberapa sub bab. Pengertian atmosfer dan lapisan penyusunya, Proses pembentukan lapisan atmosfer, Pengaruh aerosol terhadap lapisan ozon
KATA PENGANTAR
Segala
puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat dan Anugerah-Nya, tim penulis dapat
menyelesaikan makalah yang berjudul “Lapisan Atmosfer Bumi” dapat diselesaikan
sebagai tugas mata kuliah Klimatologi
Penulis
mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu hingga
terselesaikannya makalah ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih memiliki banyak kekurangan. Tidak
menutup kemungkinan adanya saran dan kritik dari pembaca agar menjadi lebih
baik. Semoga makalah ini bermanfaat.
palu, 30 Oktober 2016
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................................... i
DAFTAR
ISI ......................................................................................................... ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah ..................................................................... 1
1.2 Tujuan Penulisan .................................................................................. 1
1.3 Pembatasan Masalah............................................................................. 2
BAB II ISI
2.1 Atmosfer............................................................................................... 3
2.2 Sifat Atmosfer....................................................................................... 4
2.3 Struktur Penyusun Atmosfer................................................................. 4
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Proses Pembentukan Lapisan Atmosfer Bumi................................ 8
3.2 Troposfer......................................................................................... 10
3.3 Stratosfer......................................................................................... 11
3.4 Mesosfer......................................................................................... 12
3.5 Termosfer........................................................................................ 13
3.6 Pengaruh Aerosol Terhadap Lapisan Atmosfer............................... 14
BAB
IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan..................................................................................... 16
4.2 Saran............................................................................................... 16
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 17
BAB
I
PENDAHULUAN
Sebelum membahas permasalahan-permasalahan yang diangkat dalam makalah ini, penulis akan membahas tentang latar belakang masalah yang menjadi alasan dasar penulis mengangkat permasalahan ini. Terdapat pula tujuan penulisan, dan pembatasan masalah.
1.1
Latar Belakang
Bumi
adalah satu-satunya planet di tata surya yang memungkinkan bagi makhluk hidup
untuk tinggal dan melakukan segala aktivitasnya. Bumi memiliki berbagai
komponen dan unsur yang menunjang kehidupan makhluk hidup, seperti air, tanah,
udara, api, oksigen karbondioksida, nitrogen, dan lain sebagainya. Bumi juga
diselimuti oleh berbagai lapisan yang berperan dalam perlindungan terhadap
bahaya sinar matahari dan berbagai benda-benda luar angkasa. Lapisan tersebut
sering disebut sebagai atmosfer.
Atmosfer merupakan bagian yang tak
terpisahkan dari planet bumi. Setiap lapisan di atmosfer mengandung peranan
yang sangat vital untuk keberlangsungan kehidupan makhluk hidup yang ada di
bumi. Lapisan atmosfer juga disusun oleh berbagai lapisan yang mana
masing-masing lapisan penyusun atmosfer memiliki peranan yang berbeda-beda bagi
bumi.
1.2
Tujuan Penulisan
Tujuan
penulis menuliskan makalah ini tidak hanya sebagai tugas mata kuliah
Klimatologi, akan tetapi juga ingin memberikan berbagai informasi kepada
pembaca, antara lain bagai berikut:
1. Memberikan
informasi kepada pembaca tentang apa itu atmosfer dan lapisan penyusunnya
2. Memberikan
informasi kepada pembaca tentang pengaruh aerosol terhadap lapisan atmosfer
1.3
Pembatasan Masalah
Apabila ditelaah dan diteliti lebih dalam lagi sebenarnya
banyak sekali hal-hal dapat masuk dalam pembahasan
lapisan atmosfer bumi. Namun dengan
segala keterbatasan penulis maka makalah hanya dapat membahas sedikit materi lapisan
atmosfer bumi ini yang luas sekali
cakupan masalahnya. Oleh karena itu penulis membuat batasan materi yang dibahas
yaitu:
1. Pengertian
atmosfer dan lapisan penyusunya
2. Proses
pembentukan lapisan atmosfer
3. Pengaruh
aerosol terhadap lapisan ozon
BAB II
ISI
Dalam bab ini, penulis akan
memberikan isi tentang apa saja yang
nantinya akan dibahas dalam makalah ini.
2.1 Atmosfer
Atmosfer berasal dari kata amos
berarti uap dan sphira berarti bolabumi. Atmosfer merupakan lapisan
udara yang menyelimuti bumi. Lapisan atmosfer merupakan campuran dari berbagai unsur
(Hartono,2007). Secara umum komposisi saat ini atmosfer kering (tanpa kandungan
air) adalah 78,6 % (volume) nitrogen (N2), 21 % oksigen (O2),
0,9 % argon (Ar), 0,03 % karbon dioksida (CO2), dan berbagai jenis
gas-gas pada level yang sangat kecil (kurang dari 0,002 %) seperti neon (Ne),
helium (He), metana (CH4), kripton (Kr), hidrogen (H2), xenon (Xe), sulfur
oksida (SO2), ozon (O3) ammonia (NH3), karbon
monoksida (CO), dan sebagainya. Normalnya, air terkandung dalam atmosfer
sebagai bentuk uap air sebesar 1-3 % volume (Manahan 2000).
Atmosfer bumi adalah campuran gas
yang secara kimia-fisika relatif homogen pada setiap stratanya, yang membungkus
permukaan bumi, dan tetap bertahan karena gravitasi bumi. Dibandingkan dengan
diameter bumi (sekitar 12.000 km), atmosfer merupakan lapisan tipis (ketebalan
200-500 km) larutan udara sangat mudah dikompresi maupun diekspansi, dan mengelilingi
bumi. Karena pengaruh gravitasi bumi, maka sebagian besar gas-gas penyusun
atmosfer terkompresi di bagian bawah dekat permukaan bumi. Makin jauh jarak
dari permukaan bumi, maka makin renggang struktur gas-gas penyusun atmosfer,
sehingga densitas dan tekanan udara akan semakin rendah.
Sesungguhnya, atmosfer 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 ekspansi sedangkan lautan berisi cairan yang
relatif tidak terkompresi. Kemampuan kompresi dan ekspansi atmosfer, secara
substansial dipengaruhi oleh tekanan, menyebabkan berbagai fenomena atmosfer
seperti angin, mendung, hujan, iklim, cuaca, dan sebagainya (Petty 2008).
2.2 Sifat Atmosfer
Atmosfer berfungsi untuk melindungi
bumi dari gangguan benda-benda angkasa dan radiasi sinar matahari. Akibat yang
ditimbulkan jika tidak adanya lapisan atmosfer yang melindungi bumi, maka bumi
akan bolong akbiat tertabrak benda ruang angkas, misalnya meteor. Suhu yang
terjadi di bumi akan sangat extreme antara pagi dan malam hari.
Menurut penelitian para ahli,
ketebalan lapisan atmosfer ini mencapai 1000km yang diukur dari atas permukaan
laut. Selai ketebalannya yang besar, lapisan ini juga memiliki berat 6 miliar
ton.
Menurut Hartono (2007), lapisan atmosfer sebagai lapisan pelindung
bumi memiliki beberapa sifat, yaitu sebagai berikut:
1. Tidak
memiliki warna, tidak berbau, dan tidak memiliki wujud, serta hanya bisa
dirasakan oleh indra perasa manusia dalam bentuk angin.
2. Memiliki
berat sehingga dapat menimbulkan tekanan
3. Memiliki
seifat dinamis dan elastic yang dapat mengembang dan mngerut.
Salah satu unsure yang penting dalam
atmosfer adalah uap air. Uap air (H2O) sangat penting dalam proses
dinamika cuaca atau iklim karena dapat mengubah fase (wujud) uap air menjadi
cair atau padat melalui kondensasi dan depoisisi. Uap air yang terdapatdi atmosfer
merupakan hasilpenguapan dari air laut, danau, kolam, sungai, dan transpirasi
tanaman.
2.3 Struktur Penyusun 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 ketebalan 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:
1. 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.
2. 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. Partikel gas-gas di lapisan ini sangat
besar dipengaruhi radiasi dan 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.
Pembagian lapisan atmosfer juga dapat dilakukan dengan mempelajari
sifat keteraturan perubahan sifat fisik (tekanan dan temperatur). Dalam hal
ini, atmosfer bumi dibagi menjadi 4 lapisan utama. Keempat lapisan utama
tersebut adalah:
1. Troposfer, berada dalam ketinggian dari permukaan bumi sampai
ketinggian rata-rata 11 km, temperature rata-rata 15 oC dipermukaan
laut menurun dengan bertambahnya ketinggian sampai kira-kira -56 oC
di bagian atas (tropopause),
2. Stratosfer, dari ketinggian rata-rata 11 km sampai kira-kira 50 km,
temperature rata-rata naik dari -56 oC sampai -2 oC di
bagian atas (stratopause), kenaikan temperature ini utamanya karena
penyerapan radiasi ultraviolet oleh ozon di atmosfer,
3. Mesosfer, lapisan diatas stratosfer (50 km) sampai dalam ketinggian
rata-rata 85 km , profil temperatur sama dengan troposfer, menurun dengan bertambahnya
ketinggian, dari -2 oC sampai sekitar -92 oC di bagian
lapisan paling atas (mesopause).
4. Termosfer, merupakan lapisan yang paling tinggi dari atmosfer mulai
85 km sampai dengan rata-rata 500 km, berisi lapisan gas dengan kerapatan
rendah, profil temperatur naik sampai 1200 oC, kenaikan ini utamanya
karena penyerapan radiasi dengan panjang gelombang < 200 nm oleh spesies
gas-gas penyusun termosfer.
Diantara tiap-tiap dua lapisan
atmosfer, terdapat lapisan antara (transisi) yang merupakan batas antar muka
kedua lapisan. Lapisan batas (antara) berfungsi utama adalah menjaga eksistensi
masing-masing lapisan tidak bercampur. Ada 3 lapisan transisi di atmosfer,
yaitu:
1. Tropopause, lapisan transisi antara troposfer dan stratosfer
2. Stratopause, lapisan transisi antara stratosfer dan mesosofer, dan
3. Mesopause, lapisan transisi antara mesosfer dan termosfer
Setiap lapisan utama dan lapisan transisi atmosfer, mempunyai
karakteristik dan peran spesifik, merupakan bagian sistem atmosfer. Sistem
atmosfer ini didesain dalam rangka menopang kehidupan manusia dan kelangsungan
sistem lingkungan di bumi. Sinergi setiap lapisan ini diciptakan dengan tugas
masing-masing, untuk bersama-sama membuat kondisi bumi sangat layak untuk
berlangsungnya kehidupan.
BAB III
PEMBAHASAN
3.1
Proses Pembentukan Lapisan
Atmosfer Bumi
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.
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 lagi pada 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.
Satu 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 membentu
ozon (O3). Ozon ini akan menyerap UV dengan panjang gelombang yang
berbeda, kembali pecah menjadi O2 dan 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.
3.2
Troposfer
Troposfer merupakan lapisan atmosfer
yang paling dekat dan berinterakasi langsung dengan permukaan bumi. Posisi ini
menyebabkan dinamika pada keduanya, baik di permukaan bumi maupun di troposfer,
akan saling mempengaruhi satu sama lain. Perubahan tekanan atau suhu di
troposfer akan berpengaruh pada dan juga dipengaruhi oleh permukaan bumi.
Bentuk permukaan bumi (terrain atau kekasaran), akan sangat berpengaruh pada
turbulensi troposfer. Perubahan komposisi troposfer juga sangat besar karena
pengaruh emisi gas-gas dari bumi. Pencemaran karena kegiatan manusia sangat
berpengaruh besar pada lapisan troposfer ini. Perubahan tekanan, aliran, suhu,
dan stabilitas troposfer, akan berpengaruh langsung pada permukaan bumi.
Sebaliknya, fenomena hujan, uap air, angin, badai, kekeringan dan seterusnya,
merupakan contoh keadaan di bumi yang langsung dipengaruhi oleh kondisi
troposfer.
Lapisan troposfer, berisikan
kira-kira lebih dari 80 % total massa atmosfer. Gas-gas yang berada dalam
troposfer merupakan gas-gas poliatomik dan berdensitas relatif lebih besar.
Gas-gas rumah kaca, oksigen dan nitrogen dominan di lapisan troposfer. Uap air,
awan, hujan (presipitasi), merupakan variabel gas yang sangat berpengaruh besar
pada fenomena troposfer.
Gas Rumah Kaca (GRK) adalah gas-gas poliatomik yang menjadi
konstituen atmosfer, baik alamiah maupun karena kegiatan manusia, yang menyerap
dan mengemisikan kembali radiasi inframerah (energi panas). Secara alamiah GRK
ini berkontribusi besar dalam menjaga suhu atmosfer tetap hangat untuk menopang
reaksi kimia dan biokimia di permukaan bumi. 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). Mekanisme tersebut terkait dengan kesetimbangan
energi yang terjadi di lapisan troposfer.
3.3
Stratosfer
Lapisan stratosfer merupakan lapisan
yang berada di atas troposfer. Kedua lapisan ini dibatasi oleh lapisan batas,
tropopause, merupakan kondisi perubahan lapse rate (dari lapse rate
negatif (troposfer) menuju lapse rate positif (stratosfer)). Ketebalan
stratosfer kira-kira 40 km (altitude 10-16 km sampai dengan sekitar 50 km).
Lapisan ini ditandai dengan naiknya temperatur lingkungan sebagai fungsi
pertambahan altitude. Fenomena ini disebabkan penyerapan spektrum ultra violet
(UV) energi yang lebih tinggi di bagian lebih atas, karena makin banyaknya
molekul-molekul poliatomik. Sedangkan di bagian lebih bawah, penyerapan spektrum
UV lebih rendah, sebanding dengan penurunan jumlah molekul poliatomik dan
meningkatnya molekul diatomic atau monoatomik. Secara termodinamika, molekul
poliatomik akan menyerap spektrum energi tinggi yang sesuai dan berpotensi
meradiasikan spektrum infra red (IR) lebih besar.
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. Secara termodinamika, IR mempunyai panjang
gelombang lebih pendek dibanding UV. Spektrum panjang gelombang lebih panjang
(energi rendah) akan menimbulkan efek panas, sedangkan spektrum panjang gelombang
lebih pendek (energi lebih tinggi) lebih menimbulkan efek perubahan ikatan
molekuler.
Pada lapisan stratosfer, fungsi ini (penyerapan spectrum) diwakili
oleh desain siklus pembentukan dan pemecahan ozon dilapisan ozonosfer
(stratosfer). Siklus pembentukan dan pemecahan ozon memanfaatkan spektrum
radiasi ultra violet dengan panjang gelombang 185 – 240 nm dan 280 – 320 nm.
Hal ini dijelaskan oleh Crutzen Molina & Rowland (peraih nobel fo
chemistry, 1995). Dalam penjelasannya disebutkan, secara alamiah pembentukan
ozon dan pemecahan ozon terjadi secara alaiah dan merupakan siklus yang
berkesetimbangan, diperkirakan reaksinya sebagai berikut:
pembentukan
ozon (O3) alamiah (menyerap UV λ » 185-240 nm)
O2 +
hv 2 O
O + O2 O3
dan
pemecahan ozon alamiah (menyerap UV λ » 280-320 nm)
O3 +
hv O +
O2
O + O3 2 O2
Dan lebih detail telah dijelaskan
memalui “Chapman Reactions”, bahwa ozon terbentuk melalui rekasi yang
sama dengan di atas. Selanjutnya, ketika ozon yang terbentuk menyerap UV, akan
terjadi kesetimbangan reaksi pemecahan dan pembentukan (Chapman 1930):
O3 + hv -> O2 + O (3)
O + O2 -> O3 (2)
atau ozon
juga bisa mengalami pemecahan ketika bereaksi dengan O radikal, yang berada di
atmosfer, hasil reaksi pemecahan oksigen, seperti reaksi 1 di atas:
O + O3 -> O2 + O2 (4)
Pada reaksi-reaksi di atas, proses
pembentukan ozon, makin lambat dengan bertambahnya altitude, sementara proses
pemecahan ozon makin cepat. Pada area kesetimbangan pembentukan-pemecahan ozon,
jumlah energi dan gas terlibat dalam reaksi juga setimbang. Sehingga secara
relatif jumlah ozon (O3), oksigen (O2) dan oksigen
radikal (O) dalam kondisi steady, diatur dengan kuantitas penyerapan spektrum
UV. Secara alamiah, jumlah elemen yang terlibat dalam reaksi ini sebanding
dengan jumlah UV energi menengah (185 nm – 320 nm) yang masuk ke atmosfer.
Dengan demikian tidak ada sisa spektrum UV energi menengah yang signifikan
untuk bisa terus sampai ke permukaan bumi.
3.4
Mesosfer
Lapisan mesosfer ditandai dengan
penurunan suhu (temperatur) udara dengan bertambahnya altitude (ketinggian dari
permukaan bumi). Laju penurunan temperatur tersebut dilaporkan rata-rata 0,4°C
per seratus meter. Penurunan suhu (temperatur) udara ini menandakan mesosfer
memiliki kesetimbangan termal negatif.
Temperatur tertinggi di mesosfer
hampir mendekati -2 °C, di dekat stratopause. Sedangkan di bagian paling atas
mesosfer dekat dengan mesopause, yaitu lapisan batas antara mesosfer dengan
lapisan termosfer, temperaturnya diperkirakan mencapai sekitar -92 °C. Di
daerah mesosfer ini, kadang teramati sebagai daerah dengan fenomena aurora. Ini
terjadi karena proses ionisasi gas-gas yang menyusunnya. Pada struktur atmosfer
yang dijelaskan sebelumnya (lihat gambar 3), mesosfer dan termosfer masuk dalam
wilayah ionosfer. Pada wilayah ionosfer ini, proses reaksi yang dominan adalah
ionisasi karena 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 ini
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.
3.5
Termosfer
Lapisan ini merupakan tempat
terjadinya ionisasi partikel-partikel yang dapat memberikan efek pada
perambatan/refleksi gelombang radio, baik gelombang panjang maupun pendek.
Disebut dengan termosfer karena terjadi kenaikan temperatur (inversi) yang
sangat tinggi pada lapisan ini. Temperatur pada lapisan termosfer ini sangat
tergantung pada aktifitas matahari (sunspots atau flares). Kuatnya
radiasi matahari (active sun) menyebabkan suhu di termosfer pada lapisan
paling atas sangat tinggi, mencapai sekitar 1700 oC . Namun pada
aktivitas matahari yang cukup rendah, seperti malam hari atau kondisi quiet
sun, suhu termosfer menjadi cukup rendah, sekitar 300 oC.
Pengurangan altitude, menyebabkan perubahan suhu termosfer menurun sangat
besar. Perubahan ini terjadi karena menurunnya serapan radiasi sinar ultra ungu
terutama UV gelombang sangat pendek (< 0.1 μm) oleh gas-gas penyusun
termosfer.
Pada bagian atas termosfer, radiasi
UV pendek begitu kuat menyebabkan reaksi kimia (ionisasi). Hasil rekasi
ionisasi ini membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama
ionosfer. Lapisan ionosfer ini yang kemudian diketahui dapat memantulkan
gelombang radio dan menyebabkan atmosfer memiliki sifat-sifat yang sangat
penting.
3.6
Pengaruh Aerosol Terhadap
Lapisan Atmosfer
Aerosol adalah kumpulan dari
partikel-partikel padat yang tersuspensi di dalam medium gas dalam waktu yang
cukup lama dan memungkinkan untuk diamati dan diukur. Pada umumnya, partikel
aerosol berukuran 0.001-100 µm sehingga kasat mata namun keberadaannya tidak
dapat dipungkiri. Aerosol terdapat di atmosfer, dari permukaan hingga
ketinggian stratosfer. Bahkan tanpa disadari, aerosol pun banyak terdapat di
dalam ruangan, terutama ruangan tertutup dengan ukuran yang sangat halus (nano
aerosol) (Hamdi, 2013).
Munculnya aerosol di lapisan
stratosfer didominasi kuat oleh letusan gunung berapi yang menyemburkan ribuan
ton sulful oksida (SO2) ke atmosfer di samping material debu lainnya,
bahkan mencapai lapisan stratosfer. Gas SO2 dapat berubah menjadi H2SO4/H2O
langsung melalui konvensi gas ini ke partikel serta reaksi heterogen dengan uap
air melalui bantuan radiasi matahari pada ketinggian tertentu (McCormick et
al., 1995). Letusan gunung berapi yang dahsyat akan meningkatkan secara cepat
jumlah aerosol sulfat di lapisan stratosfer. Aerosol sulfat di lapisan
stratosfer ini memiliki waktu hidup yang lebih lama dibandingkan dengan waktu
hidupnya di lapisan troposfer, khususnya troposfer bawah.
Jumlah sulfurdioksida yang
dilepaskan selama terjadinya letusan adalah sebanyak 30 juta ton (McCormick et
al., 1995). Gas sulfurdioksida akan bercampur dengan air dan oksigen di
atmosfer dan berubah menjadi asam sulfat yang akan mempercepat proses penipisan
lapisan ozon. Selain berasal dari letusan gunung berapi yang dahsyat, aerosol
di lapisan stratosfer juga berasal dari debu-debu meteorit di lapisan mesosfer,
dan masuk ke dalam lapisan stratosfer melalui proses pengendapan.
Adanya aerosol di dalam atmosfer
bumi akan meningkatkan Aerosol Optical Depth (AOD) dan memperluas
penutupan awan yang berakibat pada menurunnya radiasi net matahari pada
puncak awan sehingga terjadilah pendinginan (Lohmann U, dan J. Feichter, 2005).
Selain itu, aerosol karbon dan debu akan menambah positive forcing pada
puncak atmosfer, setidaknya di daerah dengan albedo permukaan yang tinggi, dan
juga secara langsung menghangatkan atmosfer. Efek ini dapat diperkuat jika
penyerapan radiasi matahari dari partikel-partikel aerosol ini terjadi di dalam
tetes awan. Peningkatan temperature ini akan mengurangi kelembaban relative dan
bisa juga menurunkan evaporasi tetes awan. Pengurangan penutupan awan dan AOD
awan selanjutnya akan memperkuat
pemanasan sistem atmosfer bumi (Hamdi, 2013).
BAB IV
PENUTUP
6.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang penulis
dapat berikan dari makalah ini, yaitu atmosfer berasal dari kata amos
berarti uap dan sphira berarti bola bumi. Atmosfer merupakan lapisan
udara yang menyelimuti bumi. Lapisan atmosfer merupakan campuran dari berbagai
unsure.
Pembagian lapisan atmosfer
juga dapat dilakukan dengan mempelajari sifat keteraturan perubahan sifat fisik
(tekanan dan temperatur). Dalam hal ini, atmosfer bumi dibagi menjadi 4 lapisan
utama. Keempat lapisan utama tersebut adalah troposfer, stratosfer, mesosfer,
dan termosfer.
Aerosol adalah kumpulan
dari partikel-partikel padat yang tersuspensi di dalam medium gas dalam waktu
yang cukup lama dan memungkinkan untuk diamati dan diukur. Adanya aerosol di
dalam atmosfer bumi akan meningkatkan Aerosol Optical Depth (AOD) dan
memperluas penutupan awan yang berakibat pada menurunnya radiasi net
matahari pada puncak awan sehingga terjadilah pendinginan
6.2 Saran
Penulis sadari penulisan makalah ini
terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis ingin memberikan saran
agar kedepannya makalah yang mengangkat tema tentang lapisan atmosfer bumi
dapat membuat makalah menarik dengan memberikan gambar maupun tabel.
DAFTAR ISI
Chapman,
S. 1930. "A theory of upper-atmosphere ozone." Mem. Roy.
Meteorological Society
Fenger,
Jes, and Jens Christian Tjell, . 2009. Air Pollutan, from a Local to a Global Perspective. 1st. RSC Publishing, Polyteknisk Forlag
Hamdi,
Saipul. 2013. “Dampak Aerosol Terhadap Lingkungan Atmosfer.” Berita Dirgantara. Vol.14. No.1
Hartono.
2007. Geografi:Jelajah Bumi dan Alam Semesta. Bandung: Citra Praya.
Holton,
J.R, P.H. Haynes, M.E. McIntyre, A.R. Douglass, R.B. Rood, and L.Pfister. 1995.
"Strattosphere-troposphere exchange." Rev. Geophysics. vol 33 :
403-439.
Lohmann,
U dan J. Feichter. 2005. Global IndirectAerosol Effets: a Review:
Atmospheric Chemistry and Physics, 5, 715-737.
Manahan,
Stanley E. 2000. The Atmosphere and Atmospheric Chemistry- Environmental Chemistry. Boca Raton: CRC Press LLC.
McCormick,
et. al. 1995. Atmospheric Effects of the Mt Pinatubo Eruption.Nature, 373, 399-404
Petty,
Grant W. 2008. A First Course in Atmospheric Thermodynamics. 1st . Madison, Wisconsin: Sundog Publisher.
Seinfeld,
John H, and Spyros N Pandis. 2006. Atmospheric Chemistry and Physics, from Air Pollution to
Climate Change. 2nd edition vols. Hoboken,
New Jersey: John Wiley & Sons. Inc.
Trenberth,
K.E, and L Smith. 2005. "The mass of the atmosphere: A constraint on
global Analysis." Journal of
Climate vol 18: 864-875.
EmoticonEmoticon