Atmosfer
Lapisan-lapisan
di Atmosfer Bumi
Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi
sebuah planet,
termasuk bumi, dari
permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di bumi, atmosfer
terdapat dari ketinggian 0 km
di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi.
Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena yang
terjadi di lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain
berlangsung bertahap. Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk
memecahkan masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar matahari saat
terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang. Dengan peralatan yang
sensitif yang dipasang di wahana luar angkasa, kita dapat memperoleh pemahaman
yang lebih baik tentang atmosfer berikut fenomena-fenomena yang terjadi di
dalamnya.
Atmosfer Bumi terdiri atas nitrogen
(78.17%) dan oksigen
(20.97%), dengan sedikit argon (0.9%), karbondioksida
(variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uap air, dan gas lainnya. Atmosfer
melindungi kehidupan di bumi
dengan menyerap radiasi
sinar ultraviolet
dari matahari dan mengurangi suhu ekstrem di antara siang dan malam. 75% dari
atmosfer ada dalam 11 km dari permukaan planet.
Atmosfer tidak
mempunyai batas mendadak, tetapi agak menipis lambat laun dengan menambah
ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa
luar.
Troposfer
Lapisan ini berada
pada level yang terrendah, campuran gasnya paling ideal untuk menopang
kehidupan di bumi. Dalam lapisan ini kehidupan terlindung dari sengatan radiasi
yang dipancarkan oleh benda-benda langit lain. Dibandingkan dengan lapisan
atmosfer yang lain, lapisan ini adalah yang paling tipis (kurang lebih 15
kilometer dari permukaan tanah). Dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca,
perubahan suhu yang mendadak, angin tekanan dan kelembaban yang kita rasakan
sehari-hari berlangsung.
Ketinggian yang
paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan
bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara.
Biasanya, jika ketinggian bertambah, suhu udara akan berkurang secara tunak (steady),
dari sekitar 17℃ sampai -52℃. Pada permukaan bumi yang
tertentu, seperti daerah pegunungan dan dataran tinggi dapat menyebabkan
anomali terhadap gradien suhu tersebut.
Diantara stratosfer
dan troposfer terdapat lapisan yang disebut lapisan Tropopouse.
Stratosfer
Perubahan secara
bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km.
Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin
yaitu - 70oF atau sekitar - 57oC. Pada lapisan ini angin yang
sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu. Awan tinggi jenis cirrus
kadang-kadang terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuaca yang
signifikan yang terjadi pada lapisan ini.
Dari bagian tengah
stratosfer keatas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah semakin naik,
karena bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon yang bertambah.
Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra ungu. Suhu pada lapisan ini bisa
mencapai sekitar 18oC pada
ketinggian sekitar 40 km. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer
dengan lapisan berikutnya.
Mesosfer
Kurang lebih 25 mil
atau 40km diatas permukaan bumi terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer.
Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, sampai
menjadi sekitar - 143oC di dekat
bagian atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km diatas permukaan bumi.
Suhu serendah ini memungkinkan terjadi awan noctilucent, yang terbentuk
dari kristal es.
Termosfer
Transisi dari
mesosfer ke termosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Dinamai termosfer
karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu
sekitar 1982oC. Perubahan ini
terjadi karena serapan radiasi sinar ultra ungu. Radiasi ini menyebabkan reaksi
kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang
dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini
berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh.
Fenomena aurora yang dikenal
juga dengan cahaya utara atau cahaya selatan terjadi disini.
Eksosfer
Adanya refleksi
cahaya matahari
yang dipantulkan oleh partikel debu meteoritik. Cahaya matahari yang
dipantulkan tersebut juga disebut sebagai cahaya Zodiakal
Komposisi dari atmosfer bumi
Gas-gas
penyusun atmosfer
Atmosfer tersusun
oleh:
- Nitrogen ()
- Oksigen ()
- Argon ()
- Air ()
- Ozon ()
- Karbondioksida ()
Memahami Sejarah Atmosfer Bumi
Ditulis
oleh agorsiloku di/pada Maret
22, 2007
SETELAH penemuan
planet di “Tata Surya” lain atau extrasolar-planets
(planet ekstrasolar), yang saat ini berjumlah lebih dari 200 planet, pertanyaan
lebih lanjut adalah apakah ada planet (lain) mirip Bumi? Jika memang ada,
apakah ada kehidupan di sana,
dan apa tandanya?
Melalui teleskop antariksa generasi terbaru yang akan diluncurkan seperti Terrestrial Planet Finder (TPF) milik NASA dan Darwin milik ESA, planet-planet yang berukuran dalam orde ukuran Bumi bisa teramati secara langsung. Hal ini berbeda dengan teleskop lain yang menemukan ekstrasolar secara tak langsung, yakni melalui apa yang disebut dengan “goyangan” bintang induk akibat tarikan gravitasi planetnya.
Melalui teleskop antariksa generasi terbaru yang akan diluncurkan seperti Terrestrial Planet Finder (TPF) milik NASA dan Darwin milik ESA, planet-planet yang berukuran dalam orde ukuran Bumi bisa teramati secara langsung. Hal ini berbeda dengan teleskop lain yang menemukan ekstrasolar secara tak langsung, yakni melalui apa yang disebut dengan “goyangan” bintang induk akibat tarikan gravitasi planetnya.
Astronom menggunakan
rentang cahaya tampak dan inframerah untuk mengamati dan mempelajari atmosfer
planet-planet ekstrasolar. Jenis gas atmosfer planet bisa diketahui dari pola
spektrumnya, sama seperti halnya sidik jari atau DNA. Dengan mempelajari jenis
spektrum tersebut, akan bisa diketahui gas apa yang ada di atmosfer planet,
komposisinya, dan kemungkinan keberadaan awan.
Astronom Lisa
Kaltenegger dari the Harvard-Smithsonian
Center for Astrophysics
(CfA) dan Wesley Traub dari Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA dan CfA,
mengusulkan model sejarah evolusi atmosfer Bumi yang bisa dipergunakan untuk
memahami planet ekstrasolar.
Sejarah geologi
memperlihatkan bahwa atmosfer Bumi telah mengalami perubahan dramatis selama
4,6 miliar tahun usianya. Perkembangan atmosfer ini turut menentukan
perkembangan bentuk kehidupan di dalamnya. Dengan melakukan pemetaan tahap
perkembangan atmosfer Bumi menurut kurun waktu, akan bisa diketahui apakah
planet lain memungkinkan akan muncul atau bahkan memiliki kehidupan. Bahkan
bentuk kehidupan seperti apa yang ada di dalamnya.
Pemodelan
atmosfer Bumi
Sekarang ini atmosfer
Bumi tersusun dari 78 persen N, 21 persen O, sisanya Ar, CO2, metana, dan
lain-lain. Ternyata, ini merupakan komposisi yang mendukung lingkungan tempat
tinggal dan kehidupan. Empat miliar tahun lalu, oksigen belum ada. Pembagian
kurun evolusi atmosfer Bumi dalam tujuh tahap, di mana tiap tahapnya dicirikan
oleh berbagai jenis gas dengan komposisi yang terus berubah.
Pemodelan atmosfer
menggunakan komputer yang dilakukan para astronom diperuntukkan semacam “sidik
jari” planet-planet mirip dengan Bumi dalam berbagai kurun. Pemodelan ini akan
memudahkan para pemburu planet dalam menentukan karakteristik planet yang
ditemukan dikaitkan dengan kondisi atmosfernya seperti kondisi geologi, apakah
planet tersebut memungkinkan untuk memunculkan kehidupan, dan jenis kehidupan
apa yang muncul.
Pembagian kurun
Pembagian kurun
Untuk memudahkan
memahami kurun evolusi atmosfer Bumi, waktu 4,6 miliar tahun diringkas menjadi
satu tahun, di mana pada tanggal 1 Januari pukul 00:00:00 Bumi terbentuk, dan
pada detik ini adalah tanggal 31 Desember pukul 23:59:59.
- Kurun 0 – 12 Februari
- Kurun 0 – 12 Februari
Dimulai dari Bumi
terbentuk hingga usia 3,9 miliar tahun lalu. Di masa ini atmosfer Bumi amat
dinamik yang didominasi oleh nitrogen, karbondioksida, dan hidrogen sulfida.
Kala rotasi lebih pendek. Matahari redup, atau tidak sepanas sekarang, dan
terlihat merah di langit yang berwarna jingga. Lautan berlumpur cokelat
menyelimuti Bumi karena derasnya mateorit dan meteor yang menimpa Bumi.
Karbondioksida memanaskan Bumi akibat efek rumah kaca yang ditimbulkannya,
meskipun energi total semburan Matahari hanya sepertiga dari sekarang ini.
Meskipun belum ditemukan fosil di masa ini, batuan di Greenland
memperlihatkan tanda pernah ada kehidupan di kurun ini.
- Kurun 1
hingga 17 Maret
Hingga usia 3,5 miliar tahun lalu, rangkaian gunung menyembul keluar dari lautan. Di masa ini muncul kehidupan bakteri anaerob yang mampu hidup tanpa oksigen. Bakteri ini menyumbang metana dalam jumlah besar ke atmosfer dan mengubah komposisinya. Jika bakteri ini ada di planet ekstrasolar, teleskop TPF dan Darwin mampu menemukan sidik jarinya di atmosfernya.
Hingga usia 3,5 miliar tahun lalu, rangkaian gunung menyembul keluar dari lautan. Di masa ini muncul kehidupan bakteri anaerob yang mampu hidup tanpa oksigen. Bakteri ini menyumbang metana dalam jumlah besar ke atmosfer dan mengubah komposisinya. Jika bakteri ini ada di planet ekstrasolar, teleskop TPF dan Darwin mampu menemukan sidik jarinya di atmosfernya.
- Kurun 2
hingga 5 Juni
Hingga usia 2,4
miliar tahun lalu, produksi metana oleh bakteri anaerob mencapai jumlah
maksimum hingga mengubah komposisi atmosfer menjadi nitrogen, karbondioksida,
dan metana. Benua mulai terbentuk. Muncul alga biru hijau yang mulai
memproduksi oksigen dalam jumlah besar. Terjadi lagi perubahan komposisi atmosfer.
Perlu dicatat, meskipun pada planet ekstrasolar ditemukan keberadaan oksigen
dalam jumlah besar, belum tentu mengindikasikan keberadaan kehidupan (cerdas),
atau yang lebih kompleks.
- Kurun 3
hingga 16 Juli
Hingga Bumi berusia 2
miliar tahun lalu. Kehidupan berfotosintesis penghasil oksigen terus
berkontribusi menyeimbangkan komposisi atmosfer. Karbondioksida dan metana
berkurang. Demikian halnya bakteri anaerob. Daratan terbentuk rata dan basah.
Gunung menyemburkan uap. Rawa-rawa terbentuk, berisi air, berbau busuk, berbuih
dan berwarna cokelat kehijauan. Terjadi produksi oksigen secara drastis.
Kondisi ini mengawali terbentuknya kehidupan bersel banyak.
- Kurun 4
hingga 13 Oktober
Hingga usia 800 juta
tahun lalu, terus terjadi peningkatan jumlah oksigen di atmosfer. Kurun ini
dikenal juga sebagai the Cambrian Explosion, di mana pada periode 550 juta
hingga 500 juta tahun lalu berbagai jenis binatang muncul (didasarkan dari
penemuan fosil). Bumi tertutupi rawa, lautan dan beberapa gunung aktif. Lautan
menjadi tempat munculnya kehidupan.
- Kurun 5
hingga 8 November
Hingga 300 juta tahun
lalu, terjadi migrasi kehidupan dari lautan ke daratan. Komposisi atmosfer
didominasi nitrogen dan oksigen. Kurun ini adalah periode Mesozoic di mana di
dalamnya hidup kawanan dinosaurus.
- Kurun 6
hingga 31 Desember pukul 11:59:59
Hingga saat ini, di
mana manusia merajai Bumi dan turut mengubah bentuk serta berkontribusi
memperparah kerusakan atmosfer melalui berbagai jenis gas tak ramah lingkungan
seperti freon yang merusak ozon.
Apakah akan ditemukan
planet mirip Bumi dengan kondisi atmosfernya yang mulai mengalami kerusakan
akibat kehidupan berbudaya yang telah terbentuk di dalamnya? Dalam satu dekade
ke depan, meskipun TPF dan Darwin
telah diluncurkan, masih sulit untuk menemukan planet seperti ini.***
Taufiq
Klub Astronomi Bondowoso
Klub Astronomi Bondowoso
Sumber Pikiran Rakyat