Lapisan Atmosfer

atmosfer merupakan lapisan udara yang mengelilingi bumi karena adanya gaya tarik bumi. Atmosfer terdiri dari bermacam-macam gas seperti nitrogen (N₂), oksigen (O₂), karbon dioksida (CO₂), dan lain sebagainya. Bertindak sebagai pelindung kehidupan di muka bumi dari energi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah kehilangan energi panas ke ruang angkasa pada malam hari. Pada ketinggian 1.000 km keadaan atmosfer bumi sangat tipis, sehingga kerapatan massanya lebih kecil atau lebih tipis daripada kehampaan udara yang pernah dibuat oleh manusia di bumi. Hampir semua atmosfer (97%) mempunyai ketebalan 30 km dari permukaan bumi.

Lapisan atmosfer secara vertikal berdasarkan kandungan dan massa jenis gas, suhu, serta komposisinya:

troposfer adalah lapisan terbawah dari susunan atmosfer dengan tebal ±10 km. Banyak terdapat fenomena meteorologis menarik seperti proses pembentukan awan, hujan, dan daerah fenomena konvektif (awan cummulus) atau awan cumulunimbus. Pada lapisan ini terjadi penurunan suhu sesuai dengan makin bertambahnya ketinggian dari permukaan bumi. Ini dikarenakan troposfer sangat sedikit menyerap radiasi gelombang pendek yang langsung dari matahari. Sebaliknya, permukaan tanah banyak menyerap radiasi langsung dari matahari dan memberikan panas pada bagian troposfer melalui fenomena konduksi, konveksi, sublimasi dan uap air di atmosfer. Pertukaran panas banyak terjadi pada troposfer dekat permukaan tanah dan suhu turun dengan ketinggian mulai dari permukaan tanah.
tropopause adalah lapisan paling atas dari troposfer yang merupakan batas antara troposfer dan stratosfer. Ketinggian tropopause lebih besar di khatulistiwa daripada di kutub. Di khatulistiwa, tropopause terletak sampai pada ketinggian 18 km dan mempunyai suhu -80°C, sedangkan di kutub hanya mencapai ketinggian 6 km dengan suhu -40°C. Pada lapisan ini terjadi perubahan cuaca dan iklim.

stratosfer berada di atas troposfer mulai dari tropopause sampai pada ketinggian 50-55 km. Pada lapisan ini, suhu tetap sampai pada ketinggian ±20 km, sehingga sering disebut dengan lapisan isotermik. Setelah isotermik berikutnya terjadi grafik peningkatan suhu sampai pada ketinggian ±45 km. Kenaikan suhu pada lapisan ini disebabkan oleh adanya lapisan ozon yang menyerap radiasi matahari pada spektrum ultraviolet. Pesawat-pesawat yang menggunakan mesin jet terbang pada lapisan ini.

stratopause merupakan batas antara stratosfer dengan mesosfer. Kenaikan suhu berdasarkan ketinggian mulai berhenti pada lapisan ini. Stratopause terletak pada ketinggian sekitar 50-60 km.

mesosfer berada di atas stratosfer yang terletak pada ketinggian 50-60 km. Lapisan ini ditandai dengan penurunan suhu berkisar 0,4°C per 100 m yang disebabkan oleh kesetimbangan radioaktif yang negatif.

Merupakan lapisan pelindung bumi dari jatuhan meteor atau benda-benda angkasa luar lainnya.

mesopause merupakan batas antara mesosfer dengan lapisan termosfer. Lapisan ini memiliki suhu paling rendah di dalam atmosfer, kira-kira -100°C. Mesopause mempunyai ketinggian sekitar 85 km.

termosfer berada di atas mesopause yang ditandai dengan meningkatnya suhu terhadap ketinggian. Lapisan ini terletak antara 85 km-300km. Kenaikan suhu pada lapisan ini dapat berlangsung mulai dari -100°C sampai ribuan derajat celcius.

termopause adalah lapisan paling tinggi di dalam atmosfer pada ketinggian 300 km sampai ±1000 km. Suhu konstan terhadap ketinggian, tetapi berubah terhadap waktu. Pada malam hari antara 300°-1.200°C dan pada siang hari antara 700°-1.700°C. Tingkat kerapatan massa termopause adalah sangat kecil, kira-kira 10^-13 kali kerapatan massa atmosfer di atas permukaan bumi.

Struktur vertikal atmosfer berdasarkan komposisi udara dibagi menjadi tiga:

homosfer adalah bagian dari atmosfer mulai dari permukaan bumi sampai pada lapisan mesopause di ketinggian ±85 km. Komposisi gas-gas di dalamnya cukup konstan, kecuali uap air dan ozon. Oksigen dan nitrogen pada lapisan ini umumnya dalam bentuk molekul.

heterosfer merupakan lapisan atmosfer di atas homosfer yang terletak mulai ketinggian 85-100 km. Pemecahan molekul ini menyebabkan penurunan massa molekul air dari udara, yaitu dari 28,97 dalam homosfer menjadi 15,79 pada ketinggian 200 km.

eksosfer adalah lapisan di atas heterosfer yang merupakan batas atas atmosfer. Lapisan ini ditandai oleh kebocoran dari atom-atom tertentu ke ruang angkasa. Pada daerah ini, atom-atom netral dan molekul-molekul bergerak dengan bebasnya akibat terlepas dari gaya tarik bumi.

Berdasarkan atas kegunaan elektrik:

ionosfer terletak di antara mesosfer atas sampai termosfer, sebagian besar terdiri atas partikel bermuatan listrik yang disebut ion. Ion terbentuk ketika atom atau molekul bermuatan listrik kehilangan elektron sebanyak satu atau lebih dan menjadi ion bermuatan positif. Ion juga terbentuk ketika atom atau molekul bermuatan listrik mendapat elektron sebanyak satu atau lebih dan menjadi ion bermuatan negatif. Di dalam ionosfer, atom-atom dan molekul-molekul kehilangan elektron karena radiasi sinar matahari, sehingga menghasilkan ion bermuatan positif dan elektron bebas. Ionosfer berperan atas terjadinya aurora borealis atau cahaya utara dan aurora australis atau cahaya selatan. Hal ini terjadi karena partikel subatom dari matahari tertangkap oleh medan magnet bumi.

Berikut adalah gambar lapisan atmosfer berdasarkan tingkatannya, ketebalannya, manfaatnya, suhunya, serta peristiwa yang terjadi pada lapisan tersebut: