Susunan Atmosfer

A. Pengertian Atmosfer
Manusia dan segala makhluk dapat hidup di bumi, salah satunya karena bumi diselubungi atmosfer yang tebalnya hampir 1000 km.

Atmosfer berasal dari kata atmos yang berarti uap dan spharia yang berarti bola. Jadi, atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi. Atmosfer terdiri dari campuran gas, air, dan partikel debu.

Keberadaan lapisan udara ini tetap di tempatnya karena adanya gaya tarik bumi yang cukup besar. Berikut ini adalah gambar gas-gas utama yang ada dalam atmosfer:

B. Komposisi dan Susunan Atmosfer Bumi

Komposisi dan kondisi atmosfer senantiasa berubah setiap waktu. Komposisi dan kondisi atmosfer pada saat sekarang berbeda dengan ribuan tahun yang lalu, dan akan berbeda dengan ribuan tahun yang akan datang.

Bumi kita yang luasnya sekitar 510.000.000 km² dilapisi atmosfer seberat 5 x 10ⁱ⁵ ton. Setiap bidang dipermukaan bumi seluas 1m² pada ketinggian nol meter (0 m) di atas permukaan laut mendukung atmosfer seberat 10.0336 ton.

Atmosfer setebal itu memiliki lima lapisan utama. Setiap lapisan memiliki karakteristik dan fungsi yang berbeda. Berikut ini adalah gambar lapisan atmosfer yang menyelubungi bumi: 

1. Lapisan Troposfer

Merupakan lapisan udara yang paling bawah, tempat manusia, hewan, dan tumbuhan hidup. Ketebalan troposfer tidak sama, di atas Kutub Utara 11 km dan di atas Kutub Selatan 9 km. Lapisan yang paling padat (75%) dari lapisan atmosfer . Suhu udara di daerah tropis pada ketinggian 0 m di atas permukaan laut berkisar 27°C, sedangkan di bagian atas yang berbatasan dengan tropopause suhunya berkisar  (-62°C). Dengan demikian, setiap ada kenaikan tinggi tempat maka suhunya semakin turun. Berdasarkan Teori Braak, setiap naik 100 m, maka suhu akan turun 0,61°C. Terjadi berbagai peristiwa cuaca pada lapisan ini, seperti awan, hujan, angin, badai, petir, dan siklon.

Tropopause merupakan batas atas lapisan troposfer. Antara kedua lapisan itu (troposfer dan tropopause) terdapat daerah peralihan yang tebalnya 2 km. Pada sekitar ketinggian 12 km, suhu udara berhenti turun konstan.

2. Lapisan Stratosfer

Pada ketinggian berkisar 49 km, suhu atau temperatur tetap (konstan) ± -60°C merupakan lapisan isothermal pada ketinggian 12 – 20 km. Terdapat lapisan inverse pada ketinggian antara 20 – 49 km dengan suhu udara mencapai -5°C. Terdapat lapisan ozon (O₃) yang menyerap sinar ultraviolet.
Stratopause Merupakan pembatas antara stratosfer dengan mesosfer. Pada lapisan ini suhunya hampir sama dengan suhu di permukaan bumi.

3. Lapisan stratosfer.

Pada lapisan ini, energi matahari yang diserap hanya sedikit sehingga temperatur turun dengan sangat tajam, yaitu pada ketinggian 80 km  suhunya dapat mencapai -90°C. Lapisan mesosfer melindungi bumi dari benda-benda meteor dan benda-benda luar angkasa yang menuju ke bumi. Mesopause merupakan batas atas lapisan mesosfer. 

4. Lapisan Mesosfer

Terjadi penguraian gas menjadi atom-atom sebagai akibat dari radiasi ultra violet dan sinar X, serta berkurangnya daya campur antar gas. Lapisan ini disebut juga dengan lapisan panas (hot layer). Suhu udara di bagian bawah berkisar -90°C, sedangkan di bagian atas mencapai ± 1010°C.
Ionosfer merupakan lapisan di atas thermosfer. Terdapat banyak proses ionisasi.
Ionisasi adalah proses dimana atom yang netral kehilangan sebuah elektron dan dari sebuah elektron akan terjadi ion negatif.  Oleh karena itu, lapisan ini bermuatan listrik. Berfungsi sebagai bidang pantul gelombang radio.

5. Lapisan Eksosfer

Merupakan lapisan paling luar yang menyatu dengan ruang hampa udara di angkasa luar. Molekul-molekul pada lapisan ini selalu bergerak dengan kecepatan yang tinggi. Batas atas lapisan ini adalah ruang antar planet.

Pada lapisan ini molekul udara sudah sangat langka. Hal ini memungkinkan terlepasnya partikel-partikel netral terhadap pengaruh gravitasi bumi. Ini disebabkan pengaruh angkasa luar lebih besar sehingga malekul-molekul yang ada sering meninggalkan atmosfer.

C. Pemanasan Global dan Efek Rumah Kaca 

Lapisan terbawah (troposfir) adalah bagian yang terpenting dalam kasus efek rumah kaca. Sekitar 35% dari radiasi matahari tidak sampai ke permukaan bumi.

Hampir seluruh radiasi yang bergelombang pendek (sinar alpha, beta dan ultraviolet) diserap oleh tiga lapisan teratas.

Yang lainnya dihamburkan dan dipantulkan kembali ke ruang angkasa oleh molekul gas, awan dan partikel.

Sisanya yang 65% masuk ke dalam troposfir.

Di dalam troposfir ini, 14 % diserap oleh uap air, debu, dan gas-gas tertentu sehingga hanya sekitar 51% yang sampai ke permukaan bumi. Dari 51% ini, 37% merupakan radiasi langsung dan 14% radiasi difus yang telah mengalami penghamburan dalam lapisan troposfir oleh molekul gas dan partikel debu.

Radiasi yang diterima bumi, sebagian diserap sebagian dipantulkan. Radiasi yang diserap dipancarkan kembali dalam bentuk sinar inframerah

Sinar inframerah yang dipantulkan bumi kemudian diserap oleh molekul gas yang antara lain berupa uap air atau H₂0, CO₂, metan (CH₄), dan ozon (O₃). Sinar panas inframerah ini terperangkap dalam lapisan troposfir dan oleh karenanya suhu udara di troposfir dan permukaan bumi menjadi naik.

Proses terjadinya efek rumah kaca adalah panas matahari merambat dan masuk ke permukaan bumi. Kemudian panas matahari tersebut akan dipantulkan kembali oleh permukaan bumi ke angkasa melalui atmosfer.

Sebagian panas matahari yang dipantulkan tersebut akan diserap oleh gas rumah kaca yang berada di atmosfer. Panas matahari tersebut kemudian terperangkap di permukaan bumi, tidak bisa melalui atmosfer. Sehingga suhu bumi menjadi lebih panas.

Yang termasuk gas rumah kaca di atmosfer adalah uap air (H₂O), carbondioksida (CO₂), Gas Methan (CH₄), dan ozon (O₃). 

Konsentrasi gas rumah kaca di bumi dapat disebabkan oleh beberapa hal berikut :

1. Pemanfaatan berbagai macam bahan bakar fosil atau BBM (bahan bakar minyak) yang terlalu boros

2.  Kerusakan hutan (kebakaran hutan,  penebangan liar, dll)

3. Pemanfaatan pupuk, pembusukan sisa-sisa pertanian dan pembusukan kotoran-kotoran ternak, dan pembakaran sabana di sektor pertanian dan peternakan

4. Pemakaian AC yang berlebihan

5. CFCyang banyak terdapat pada spray, parfume, dll

6. Asap kendaraan bermotor

7. Hasil buangan (limbah) industri

Efek rumah kaca yang berlebihan yang ditingkatkan oleh konsentrasi gas rumah kaca yang semakin tinggi akan membahayakan manusia. Efek rumah kaca yang semakin parah karena polusi udara ini akan menimbulkan terjadinya pemanasan global.

Dalam Anonimus e dinyatakan bahwa menurut perkiraan efek rumah kaca telah meningkatkan suhu bumi rata-rata 1-5 derajat Celcius. Bila kecenderungan peningkatan gas rumah kaca tetap seperti sekarang akan menyebabkan peningkatan pemanasan global antara 1,5 – 4,5 derajat Celcius sekitar tahun 2030.

Dengan meningkatnya konsentrasi gas CO₂ di atmosfer, maka akan semakin banyak gelombang panas yang dipantulkan dari permukaan bumi diserap atmosfer.

Hal ini akan mengakibatkan suhu permukaan bumi menjadi meningkat.

Peningkatan suhu permukaan bumi akan mengakibatkan adanya perubahan iklim yang sangat ekstrim di bumi.

Hal ini dapat mengakibatkan terganggunya hutan dan ekosistem lainnya, sehingga mengurangi kemampuannya untuk menyerap karbon dioksida di atmosfer.