AL-FATH: struktur atmosfer dan fenomena alam

struktur atmosfer dan fenomena alam

Posted by Unknown | Labels: fisika atmosfer

Laporan Fisika Atmosfer
“Struktur Atmosfer dan Fenomena Alam”

OLEH :

Herlan Widayana

Jaka Anugerah Ivanda Paski

Luckita Theresia

Mahardiani Putri Naulia Batubara

Meteorologi Semester III E

Akademi meteorologi dan Geofisika

Tahun 2012

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarokatuh. Puji syukur kita persembahkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmad dan karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan karya tulis ini dengan baik dan tepat waktu. Sholawat beriringkan salam kita haturkan kepada junjungan kita Nabi besar Muhammad SAW, semoga kita semua akan mendapatkan syafaatnya di yaumil akhir kelak, amin. Karya tulis yang berjudul , Struktur Atmosfer dan Fenomena Alam merupakan tugas di semester ketiga, dengan bimbingan dosen Fisika Dasar, yaitu Bapak Hendri Subakti. Penulisan karya tulis ini diperuntukkan bagi seluruh taruna-taruni AMG kelas Meteorologi semester III-E

Penulisan karya tulis ini masih jauh dari kesempurnaan, maka dari itu, penulis mengharapkan bimbingan dan arahan dari semua pihak yang dapat membangun penulis untuk meningkatkan mutu dari karya tulis ini. Ketidaksempurnaan ini disebabkan karena kelemahan dan keterbatasan ilmu dan pengetahuan penulis.

Pondok Betung, Desember 2012

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

A. Lapisan Atmosfer dan karakteristiknya
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. 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. Atmosfer terdiri dari beberapa lapisan dan masing-masing lapisan memiliki karakteristik dan fenomena yg berbeda-beda.

Atmosfer tidak mempunyai batas mendadak, tetapi agak menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar. Atmosfer bumi terdiri dari beberapa lapisan yang lapisannya itu sendiri mempunyai fungsi, karakteristik, serta sifatnya masing-masing. Pada bab pembahasan akan dibahas secara rinci mengenai lapisan-lapisan atmosfer dan sifat-sifatnya. Adapun lapisan-lapisan atmosfer tersebut adalah troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, ionosfer, dan eksosfer.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Atmosfer

Atmosfer adalah lapisan gas yang menyelubungi lapisan bumi. Atmosfer bumi memiliki ketebalan sekitar 1000 km yang dibagi menjadi lapisan-lapisan berdasarkan profil temperatur, komposisi atmosfer, sifat radioelektrik dan lain-lain.

B. Komposisi Atmosfer

Atmosfer Bumi terdiri atas nitrogen (78.17%) dan oksigen (20.97%), dengan sedikit argon (0.9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uapair, 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.

Komposisi Atmosfer terdiri dari :

1. Gas (96%)

· Udara kering

- 99% Gas utama dan 0,01% gas penyerta

· Udara lembab

- Di daerah subtropika 0%-3%

- Di daerah tropis %

- Konsentrasi berubah dengan adanya kondensasi dan penguapan.

- Media transfer energi dalam siklus hidrologi

2. Cairan

3. Padatan (partikel halus yang terangkat dari permukaan/aerosol)

· Debu 20 %

· Kristal garam 40 %

· Abu 10 %

· Asam 5 %

· Mikro organisme 2,5 %

C. Fungsi Atmosfer

1. Mengurangi radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi pada siang hari dan hilangnya panas yang berlebihan pada malam hari.

2. Mendistribusikan air ke berbagai wilayah permukaan bumi

3. Sebagai ;penahan meteor yang akan jatuh ke bumi

4. Sebagai tempat terjadinya gejala-gejala cuaca dan fenomena alam yang terjadi

5. Atmosfer berperan sebagai sumber gas – gas penting yang digunakan dalam proses kehidupan makhluk hidup di bumi. Oksigen misalnya, merupakan gas yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan makhluk lain di bumi. Demikian pula karbon dioksida (CO 2), dan nitrogen (N2) yang terdapat dalam atmosfer, sangat diperlukan dalam proses kehidupan tumbuhan di bumi.

6. Atmosfer berperan sebagai penyaring (filter) radiasi sinar matahari. Lapisan ozon (O3) yang terdapat pada atmosfer membantu menahan radiasi sinar matahari yang bisa berdampak merusak organ tubuh atau bahkan mematikan makhluk hidup di bumi.

7. Atmosfer sebagai penyangga (buffer) suhu di bumi. Gas dan uap air yang terdapat pada atmosfer menyerap dan meneruskan atau memantulkan radiasi yang diterimanya. Proses penyanggaan oleh atmosfer membantu menyangga stabilitas suhu di bumi sehingga suhu di bumi menjadi tidak terlalu panas pada siang hari ataupun terlalu dingin pada malam hari.

8. Atmosfer merupakan pengatur kelestarian proses cuaca dan iklim di bumi. Sebagian daur hidrologi (pembentukan awan dan hujan) yang merupakan faktor yang sangat berpengaruh bagi cuaca dan iklim di bumi berlangsung di atmosfer bumi.

Seandainya bumi tidak memiliki atmosfer, maka banyak proses kehidupan akan terganggu. Tanpa oksigen yang ada di atmosfer mustahil makhluk hidup bisa bertahan hidup. Tanpa proses penyaringan radiasi surya di atmosfer, daratan di bumi mungkin akan tenggelam karena seluruh es di kutub bumi akan mencair. Tanpa proses penyanggaan oleh atmosfer suhu bumi bisa mencapai 93^oC pada siang hari dan -184^oC pada malam hari.

D. Lapisan-Lapisan Atmosfer

Lapisan I – Troposfer

Lapisan terbawah dari atmosfer bumi
Terletak pada ketinggian 0 – 18 km di atas permukaan bumi.
Memiliki pengaruh besar terhadap kehidupan mahkluk hidup di muka bumi
Terjadi peristiwa-peristiwa seperti cuaca dan iklim
80% dari seluruh massa gas yang terkandung dalam atmosfer terdapat pada lapisan ini
Memiliki ciri khas : suhu (temperatur) udara menurun sesuai dengan perubahan ketinggian, yaitu setiap naik 100 meter dari permukaan bumi, suhu (temperatur) udara menurun sebesar ± 0,5°C
Lapisan pembatas antara Troposfer dan Stratosfer adalah Tropopause

Lapisan II – Stratosfer

Terletak pada ketinggian antara 18 – 49 km dari permukaan bumi.
Ditandai dengan adanya proses inversi suhu, artinya suhu udara bertambah tinggi seiring dengan kenaikan ketinggian.
Tidak ada lagi uap air,awan ataupun debu atmosfer
Pesawat-pesawat yang menggunakan mesin jet terbang pada lapisan ini.
Terjadi proses penyerapan radiasi matahari langsung oleh lapisan ozon
Lapisan pembatas antara Stratosfer dan Mesosfer adalah Stratopause

Lapisan III – Mesosfer

Terletak pada ketinggian antara 49 – 82 km dari permukaan bumi.
Merupakan lapisan pelindung bumi dari jatuhan meteor atau benda-benda angkasa luar lainnya.
Ditandai dengan penurunan suhu (temperatur) udara, rata-rata 0,4°C per seratus meter
Temperatur terendah di mesosfer kurang dari -81°C
Lapisan pembatas antara Mesosfer dan Termosfer adalah Mesopause

Lapisan IV – Termosfer/Ionosfer

Terletak pada ketinggian antara 82 – 800 km dari permukaan bumi.
Tempat terjadinya ionisasi partikel-partikel yang dapat memberikan efek pada perambatan/refleksi gelombang radio, baik gelombang panjang maupun pendek
Kenaikan temperatur dapat berlangsung mulai dari – 100°C hingga ratusan bahkan ribuan derajat celcius
Lapisan yang paling tinggi dalam termosfer adalah termopause
Temperatur termopause konstan terhadap ketinggian, tetapi berubah dengan waktu karena pengaruh osilasi

Lapisan IV – Eksosfer

Terletak pada ketinggian antara 800 – 1000 km dari permukaan bumi
Merupakan lapisan paling panas dan molekul udara dapat meninggalkan atmosfer sampai ketinggian 3.150 km dari permukaan bumi
Merupakan tempat terjadinya gerakan atom-atom secara tidak beraturan

E. Fenomena Alam di Atmosfer

1. Pelangi atau bianglala

Pelangi adalah gejala optik dan meteorologi berupa cahaya beraneka warna saling sejajar yang tampak di langit atau medium lainnya. Di langit, pelangi tampak sebagai busur cahaya dengan ujungnya mengarah pada horizon pada suatu saat hujan ringan. Pelangi juga dapat dilihat di sekitar air terjun yang deras.

Panjang gelombang cahaya ini membentuk pita garis-garis paralel, tiap warna bernuansa dengan warna di sebelahnya. Pita ini disebut spektrum warna. Di dalam spektrum warna, garis merah selalu berada pada salah satu sisi dan biru serta ungu di sisi lain, dan ini ditentukan oleh perbedaan panjang gelombang

2. Fenomena halo

Fenomena halo adalah ketika matahari dikelilingi oleh cincin. Halo terjadi karena pembiasan cahaya matahari yang mengenai kristal es, biasanya terjadi dari kristal es yang terdapat pada awan tinggi.

3. Aurora

Aurora ialah fenomena cahaya terang yang dapat dilihat di langit malam, biasanya di kawasan kutub. Kerana inilah sesetengah saintis memanggilnya "aurora kutub" (atau "aurora polaris"). Fenomena aurora di utara dikenali sebagai aurora borealis yang dinamakan karena Dewi Fajar Rom, Aurora, dan nama Greek untuk angin utara, Boreas. Ini kerana di Eropa ia kerap dilihat kemerah-merahan di ufuk utara seolah-olah matahari akan terbit dari arah tersebut. Aurora borealis juga dipanggil cahaya utara, dan selalu terjadi di antara September dan Oktober dan Maret dan April. Fenomena aurora di selatan, aurora australis atau cahaya selatan, mempunyai sifat-sifat yang serupa.

4. Light Pillars/ tiang cahaya

Tiang cahaya terjadi saat cuaca sangat dingin ketika kristal es tergantung di atmosfer, maka fenomena alam ini terlihat di langit malam. Semakin tinggi kristal es, semakin tinggi pula tiang cahaya itu terlihat. Tiang cahaya disebabkan oleh refleksi cahaya yang dibiaskan oeh kristal es.

5. Moonbows

Fenomena moonbows secara fisis sama dengan fenomena pelangi, bedanya moonbow terjadi pada malam hari dan butir-butir air dibiaskan oleh cahaya bulan.

6. Fire Rainbow

Fenomena fire rainbow atau elangi api adalah pembiasan sinar matahari oleh kristal es (biasanya terjadi pada awan tinggi seperti cirrus) pada saat posisi matahari berada 58⁰ terhadap horizon.

7. Awan MammatusAwan mammatus tersusun dari kristal es yang bisa mencapai ratusan kilometer. Awan ini berbentuk kantung-kantung (mamae). Awan ini pertanda akan terjadinya cuaca buruk seperti badai petir, dan tornado.

8. Awan lenticular

Awan lenticular terbentuk di pegunungan, terjadi karena ada udara lembab yang bergerak vertikal dan stabil, bergerak turun dan terjebak angin yang besar sehingga terbentuk awan lenticular. Awan lenticular juga merupakan indikasi dari terjadinya turbulensi udara.

9. Sun dog

Sun dog adalah sebuah fenomena ketika kita bisa melihat adanya kumpulan cahaya tambahan di kedua sisi matahari. Kadang, kumpulan cahaya ini bisa terlihat seperti bola yang membuat kita berpikir kalau cahaya ini adalah matahari tambahan. Fenomena ini adalah akibat dari pembiasan cahaya matahari oleh kristal es yang berbentuk heksagonal dan terjadi pembelokan pembiasan sebesar 22⁰.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Atmosfer adalah elemen penting dalam kehidupan kita, dari penjabaran diatas begitu banyak fungsi-fungsi atmeosfer yang langsung dapat kita rasakan. Bagaimana jika kita kehilangan elemen ini, mungkin kehidupan tidak dapat kita rasakan. Dengan komposisi dan unsur-unsur yang terkandung didalamnya, bumi dapat terlindungi dan kehidupan dapat berlangsung.

Banyak fenomena alam yang terjadi didalamnya, contohnya pelangi, halo, moonbows dan sundog. Setiap fenomena ini memiliki karakteristik tersendiri dan keunikan tersendiri.

B. Saran

Dalam mempelajari komposisi, unsur dan fenomena yang terjadi didalamnya kita harus melakukannya secara sistematis, banyak hal yang perlu pembelajaran lebih mendalam, karena pelajaran ini merupakan dasar pada mata pelajaran fisika atmosfer.

Kita harus benar-benar memahami materi ini karena materi selanjutnya itu adalah pendalaman dari materi ini.