KOMPOSISI ATMOSFER

Atmosfer berasal dari dua kata Yunani yaitu atmos berarti uap dan saphira berarti bulatan, jadi atmosfer adalah lapisan gas yang menyelubungi bulatan bumi. Atmosfer bumi mempunyai ketebalan sekitar 1000 km yang dibagi menjadi lapisan-lapisan berdasarkan profil temperatur, komposisi atmosfer, sifat radioelektrik, dan lain-lain.

Lebih dari 90% atmosfer berada di bawah 16 km dan tempat dimana semua cuaca terjadi

Tanpa atmosfer, manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan akan mati. Atmosfer bertindak sebagai pelindung kehidupan di bumi dari radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang angkasa pada malam hari. Sangat beruntung bahwa atmosfer menyebabkan hambatan benda-benda yang bergerak melaluinya, sehingga sebagian meteor yang melalui atmosfer akan menjadi panas dan hancur sebelum mencapai permukaan bumi. Atmosfer bersifat dapat dimampatkan (compressible) sehingga lapisan atmosfer bawah lebih padat daripada lapisan di atasnya, akibatnya tekanan udara berkurang dengan ketinggian. Massa total atmosfer adalah sekitar 56 x 10¹⁴ ton. Setengah dari massa tersebut kira-kira terletak di bawah 6000 m dan lebih dari 99% terletak di bawah ketinggian 35.000 m dari permukaan bumi.

Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas-gas yang tidak tampak dan tidak berwarna.

Gas dalam udara kering

Sekitar 99% didominasi oleh gas nitrogen dan oksigen, dan yang paling banyak jumlahnya di atmosfer adalah nitrogen.

Meskipun pada kenyataannya nitrogen adalah gas yang paling banyak di atmosfer, keberadaannya realtif kurang penting dalam pengertian proses cuaca dan iklim. Oksigen merupakan gas kedua terbanyak di atmosfer dialah yang sesungguhnya penting bagi kehidupan di bumi.

Sisa dari udara kering sekitar 21% adalah gas argon (0,93%) yang merupakan gas yang tidak berekasi (argon tidak mempunyai peran penting dalam proses di atmosfer). Jumlah yang sangat kecil dari gas-gas lain juga ada. Masing-masing gas tersebut :

• Karbon dioksida (CO₂) 0,038%
• Neon (Ne) 0,00182%
• Helium (He) 0,000524%
• Krypton (Kr) 0,000114%
• Hidrogen (H₂) 0,00005% mewakili hanya sebagian kecil dari 1 persen atmosfer.

Karbon dioksida hanya menyatakan bagian kecil dari atmosfer, tetapi dialah komponen yang penting.

CO₂ penting karena merupakan penyerap yang efisien dari energi yang dipancarkan bumi dan kerenanya mempengaruhi pemanasan atmosfer. Pada grafik di atas menunjukkan konsentrasi CO₂ naik karena aktivitas manusia, terutama pembakaran bahan bakar fosil. Tambahan CO₂ menyebabkan suhu global naik.

Disamping komponen-komponen yang stabil seperti nitrogen dan oksigen, udara meliputi gas-gas dan partikel-partikel yang konsentrasinya bervariasi besar dari waktu ke waktu dan dari tempat ke tempat lain. Contohnya meliputi uap air, debu, ozon, dan polutan yang dibuat manusia.

Debu di udara dapat menyebabkan sunset nampak penuh warna

Polutan udara adalah gas-gas dan partikel-partikel di udara yang membahayakan kesehatan manusia dan atau mengganggu fungsi lingkungan alamiah.

Citra satelit menunjukkan asap dan haze di Atlantik Utara pada bulan Mei 2001 yang dihasilkan oleh emisi industri, pembangkit listrik dan kendaraan bermotor.

Partikel padat dan cair yang sangat kecil yang menggantung di atmosfer dinamakan aerosol. Aerosol berasal dari banyak sumber alamiah dan manusia. Letusan gunung berapi, tanah yang dihembuskan ke udara, dan tepung sari yang terangkat oleh angin merupakan contoh sumber aerosol alamiah. Sedangkan sumber aerosol akibat aktivitas manusia berupa asap dan jelaga pabrik dan hasil emisi kendaraan bermotor.

Sumber aerosol alamiah dan akibat aktivitas manusia

Aerosol dapat mengurangi jumlah cahaya matahari yang mencapai permukaan bumi dengan menyerap, memantulkan dan membaurkan energi matahari yang datang. Aerosol mempunyai peran penting dalam proses cuaca dan iklim. Partikel yang sangat kecil tersebut berperan sebagai inti kondensasi pembentukan awan.

Komponen variabel lain dari atmosfer adalah gas yang dinamakan ozon. Formula kimia untuk ozon adalah O₃. Ini berarti bahwa molekul ozon terdiri dari 3 atom oksigen. Kebanyakan ozon yang terjadi secara alamiah terkonsentrasi di antara 10 sampai 50 km di atas permukaan bumi, di daerah atmosfer yang dinamakan stratosfer. Ozon di stratosfer menyerap banyak radiasi ultra violet (UV) dari matahari. Beraks UV adalah cahaya pembakar dari matahari dan dapat membahayakan kehidupan di bumi.

Lapisan ozon menahan berkas sinar UV

Jika ozon tidak memfilter radiasi UV dari matahari dalam jumlah besar, dan jika sinar UV tersebut mencapai permukaan bumi tanpa terhalang, maka planet kita tidak akan dapat dihuni bagi kebanyakan kehidupan seperti yang kita kenal. Meningkatnya radiasi UV di permukaan bumi akan meningkatkan timbulnya kanker kulit.

Tahukah anda? 

• Ozon terjadi secara alamiah di atas di lapisan stratosfer dimana dia menyerap sonar UV dari matahari. Karena panjang gelombang yang diserap di stratosfer adalah berbahaya bagi kehidupan di permukaan, ozon adalah sangat penting karena fungsinya sebagai pelindung.
• Sebaliknya, ozon yang dihasilkan dekat dengan permukaan bumi adalah sebagai polutan. Ozon merupakan komponen utama dalam campuran noxius dari gas dan partikel yang dinamakan photochemical smog, yang terbentuk sebagai hasil dari reaksi diantara polutan yang diemisikan oleh kendaraan bermotor dan industri.

Gas-gas yang penting dalam proses cuaca ialah :

1. Uap air (H₂O), yang terdapat berubah fasa (wujud) menjadi fasa cair (misalnya tetes-tetes awan) dan fasa padat (misalnya salju, batu es).
2. Karbondioksida (CO₂), yang bertindak sebagai gas rumah kaca (GRK) dan menyebabkan efek rumah kaca (ERK), yaitu transparan terhadap radiasi gelombang pendek matahari dan menyerap radiasi gelombang panjang bumi. Kenaikan kadar CO₂ akan menyebabkan kenaikan temperatur permukaan bumi dan menimbulkan pemananasan global. Sejak revolusi industri konsentrasi CO₂ terus naik yang disebabkan antara lain kenaikan pemakaian bahan bakar karbon (BBK) dan hidrokarbon.
3. Ozon (O₃), gas ini terdapat terutama pada ketinggian antara 10 dan 50 km di atas permukaan laut (d.p.l). Ozon sangat penting karena menyerap radiasi ultraviolet yang mempunyai energi tinggi dan berbahaya bagi tubuh manusia. Atmosfer pada ketinggian 20-30 km biasanya sudah sangat tipis, sehingga jika seluruh ozon yang ada ini dimampatkan di bawah kondisi tekanan permukaan laut, maka ketebalan lapisan ozon (ozonosfer) hanya sekitar satu inci (25,4 mm) saja.
4. Aerosol dan asap, terutama partikel-partikel higroskopis (misalnya partikel garam) dapat bertindak sebagai inti kondensasi awan.

Sumber :
Tjasyono, B.H.K. 2009. Meteorologi Indonesia I : Karakteristik dan Sirkulasi Atmosfer. BMKG, Jakarta.
Bahan Ajar Diklat Akademi Meteorologi dan Geofisika. Meteorologi Umum. Hery Haryanto.