MAN ALOR | Geografi

KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 KARAKTERISTIK LAPISAN ATMOSFER BUMI SERTA UNSUR-UNSUR CUACA DAN IKLIM

A.     Pengertian dan Sifat Atmosfer

Pernahkah Kalian membayangkan bagaimana Atmosfer itu sebenarnya berlapis-lapis? Ya benar demikian Para Siswa. Udara yang kita lihat dan rasakan mulai dari bawah sampai ke atas bukanlah satu lapisan yang sama. Melainkan terbentuk atas lapisan-lapisan sebagaimana Kalian lihat pada gambar di bawah ini.

 

Atmosfer sangat penting bagi kehidupan karena tanpa atmosfer, manusia, hewan, dan tumbuhan tidak dapat hidup. Manusia bisa bertahan sampai satu hari tanpa air di daerah gurun yang paling panas, namun tanpa atmosfer manusia hanya bertahan beberapa menit saja. Atmosfer juga berfungsi sebagai pelindung kehidupan di bumi dari radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang angkasa pada malam hari. Atmosfer juga sebagai penghambat bagi bergeraknya benda langit (meteor) yang melintas menuju permukaan bumi.

Atmosfer berasal dari Bahasa Yunani, atmos = uap dan sphaira = bola. Maka atmosfer dapat diartikan sebagai selubung uap yang menyelimuti bumi. Keadaan atmosfer pada suatu saat dan wilayah yang sempit dinamakan cuaca yang dipelajari secara khusus oleh ilmu Meterologi, sedangkan rata-rata dari cuaca dalam periode yang panjang disebut iklim yang dipelajari secara oleh ilmu Klimatologi. Atmosfer memilik sifat-sifat sebagai berikut:

1.       Tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak dapat dirasakan kecuali dalam bentuk angin.

2.       Dinamis dan elastis, sehingga dapat mengembang dan mengkerut serta dapat bergerak atau berpindah.

3.       Transparan terhadap beberapa bentuk radiasi.

4.       Mempunyai massa sehingga menimbulkan tekanan

B.     Komposisi Atmosfer 

Komposisi dan jumlah gas penyusun atmosfer adalah sebagai berikut:

Unsur	Simbol	Volume (%)
Nitrogen	N2	78,08
Oksigen	O2	20,95
Argon	Ar	0,93
Karbon Dioksida	CO2	0,35
Neon	Ne	0,0018
Methan	CH4	0,00017
Helium	He	0,0005
Hidrogen	H2	0,00005
Xenon	Xe	0,000009
Ozon	O3	0,000004

Dari tabel tersebut nampak bahwa lapisan udara di atmosfer didominasi oleh unsur nitrogen dan oksigen (± 99%.) Kedua unsur ini mempunyai peranan yang sangat penting bagi kehidupan di muka bumi. Unsur gas yang jumlahnya paling sedikit adalah ozon. Meskipun jumlah ozon sangat sedikit (0,000004 %) namun unsur ini mempunyai peranan yang sangat penting, yaitu menyerap radiasi ultraviolet sehingga radiasi ultraviolet yang mencapai permukaan bumi menjadi kecil.

 

C.       Struktur Vertikal Atmosfer

Secara vertikal atmosfer bumi dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu sebagai berikut:

1.   Lapisan troposfer (0-18 km dpl) memiliki ciri – ciri sebagai berikut:

1)    Lapisan paling dekat dengan permukaan bumi.

2)    Tempat kejadian fenomena cuaca, seperti angin, hujan, petir, dan pelangi.

3)    Ketebalan lapisan di equator sekitar 18 Km dpl dan sekitar kutub hanya 8 Km dpl.

4)    80% masa atmosfer berada di lapisan ini.

5)     Terjadi gradien termometrik (penurunan suhu 0,6° C setiap kenaikan 100 m).

6)    Suhu teratas troposfer -60° C sedangkan pada permukaan laut daerah tropis sekitar 27° C.

7)    Terdapat lapisan tropopause (lapisan antara troposfer dan stratosfer).

2.   Lapisan stratosfer (18-60 Km dpl), memiliki ciri – ciri sebagai berikut:

1)     Terdapat lapisan ozon pada ketinggian 35 Km dpl yang bermanfaat melindungi bumi dari pancaran ultraviolet.

2)    Terdapat lapisan isotermal (18-22 Km dpl) yang memiliki suhu sekitar 60°C.

3)    Terdapat lapisan inversi (20-60 Km dpl).

4)    Pada lapisan ini pesawat jet terbang.

5)    Terdapat lapisan stratopause (lapisan antara stratosfer dan mesosfer).

3.   Lapisan Mesosfer (60 -80 Km dpl), memiliki ciri- ciri sebagai berikut:

1)    Melindungi bumi dari benda – benda luar angkasa.

2)    Tempat terjadinya pembakaran benda luar angkasa.

3)    Suhu bagian atas lapisan ini semakin rendah.

4)    Pada ketinggian 80 Km dpl suhu mencapai -90° C (lapisan paling dingin).

5)    Terdapat lapisan mesopause (lapisan antara mesosfer dan termosfer).

4.   Termosfer (80 – 100 Km dpl),memiliki ciri –ciri sebagai berikut:

1)    Memiliki temperatur antara -40° C hingga -5° C.

2)    Terjadi ionisasi sebagian molekul dan atom udara.

5.   Ionosfer (100 – 800 Km dpl), memiliki ciri – ciri sebagai berikut:

1)    Memiliki temperatur antara 0° C – 70° C.

2)    Terjadi ionisasi seluruh atom udara.

3)    Terjadi pemantulan gelombang radio pada lapisan ini.

4)    Terdapat 3 lapisan, yaitu:

a)  Lapisan E (lapisan Kennely – Heavyside).

b)  Lapisan F (terjadi pemantulan panjang – pendek gelombang radio).

 

c)  Lapisan atom .

6.   Eksosfer (800 – 1.500 Km dpl), memiliki ciri – ciri sebagai berikut:

1)    Terjadi gerakan atom – atom secara tidak beraturan.

2)    Lapisan paling panas.

3)    Satelit diluncurkan pada lapisan ini.

4)    Disebut juga ruang antar planet dan geostationer.

 

Atmosfer bumi mempunyai peranan:

a)  Adanya unsur gas Nitrogen, Oksigen, dan Karbon dioksida sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup di muka bumi.

b)   Memberikan perlindungan dari benda-benda luar atmosfer yang masuk ke permukaan bumi.

c)   Menjadi media untuk proses cuaca. Jika tidak ada atmosfer suhu bumi mencapai 930 C pada siang hari dan – 1490C pada malam hari.

d)   Adanya lapisan ozon (O3) dapat mengurangi radiasi ultraviolet yang sampai ke permukaan bumi.

 

D.     Unsur-unsur Cuaca dan Iklim

Pembicaraan mengenai suhu udara, angin, kelembaban udara, awan, dan hujan merupakan pembicaraan tentang cuaca. Sebagaimana telah dibahas diatas dikatakan bahwa cuaca merupakan keadaan udara pada suatu saat dan suatu tempat tertentu. Hal ini dapat dilihat bahwa antara pagi dan siang kondisi udara sudah berbeda yang berarti waktunya pendek dan juga pada waktu yang sama pada daerah yang relatif dekat, tetapi keadaan udaranya berbeda. Ini berarti bahwa cuaca meliputi wilayah yang sempit. Keadaan cuaca rata-rata pada daerah yang luas dan dalam waktu yang lama (30 tahun) disebut dengan iklim.

Unsur-unsur cuaca atau dan unsur-unsur iklim itu sama yaitu:

1.       Temperatur Udara

Temperatur udara ialah derajad panas dan dingin udara. Temperatur udara di berbagai tempat tidak sama. Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya temperatur udara suatu daerah adalah:

a)  Sudut datang sinar

Semakin tegak sudut datang sinar matahari maka energi panas yang diterima semakin besar.

b)  Cerah tidaknya cuaca

Semakin cerah, energi yang sampai ke permukaan bumi semakin banyak.

c)  Lama penyinaran matahari

Daerah yang lebih lama menerima radiasi maka daerah tersebut akan semakin panas.

d)  Letak lintang

Makin dekat dengan equator suhu udara semakin panas.

e)  Ketinggian tempat

Semakin mendekati daerah pantai maka suhu akan semakin panas (suhu di daerah pegunungan semakin dingin).

Udara bersifat diatermal, artinya udara dapat melewatkan panas matahari. Sifat diatermal terdapat pada udara murni. Setelah panas matahari sampai ke permukaan bumi, panas ini memanaskan udara disekitarnya. Udara dapat memanas karena proses konveksi, adveksi, turbulensi dan konduksi. Penjelasan untuk tiap proses tersebut adalah sebagai berikut:

 

1)   Konveksi adalah pemanasan secara vertikal.

Penyebaran panas ini terjadi akibat adanya gerakan udara secara vertikal, sehingga udara di atas yang belum panas akan memanas karena pengaruh udara di bawahnya yang sudah panas.

                    Pola gerakan udara konveksi

 

2)    Adveksi adalah penyebaran panas secara horizontal.

Penyebaran panas ini terjadi akibat gerakan udara panas secara horizontal dan menyebabkan udara di sekitarnya juga menjadi panas

                             

            Pola gerakan udara Adveksi

 

3)    Turbulensi adalah penyebaran panas secara berputar-putar. Penyebaran panas akan menyebabkan udara yang sudah panas bercampur dengan udara.         

Alat untuk mengukur temperatur udara adalah termometer. Termometer yang dapat mencatat sendiri adalah termograph, sedangkan hasil catatannya disebut termogram. Garis yang menunjukan tempat-tempat yang mempunyai suhu udara sama disebut dengan garis isoterm.

2.     Tekanan Udara

Permukaan bumi mendapat tekanan dari udara karena udara memiliki  masa. Besarnya tekanan udara dapat diukur dengan barometer. Makin tinggi letak suatu tempat dari muka laut, makin rendah tekanan udaranya. Hal ini disebabkan oleh makin berkurangnya udara yang menekan. Tekanan udara dihitung dengan menggunakan milibar. Garis pada peta yang menghubungkan daerah yang bertekanan udara sama disebut isobar. Barometer aneroid sebagai alat pengukur ketinggian tempat disebut altimeter. Altimeter umumya digunakan untuk mengukur ketinggian pesawat terbang. Tekanan udara pada suatu tempat berubah sepanjang hari.

3.    Angin

Angin ialah udara yang bergerak dari daerah bertekanan tinggi (maksimum) ke daerah bertekanan rendah (minimum). Besarnya kecepatan angin dapat diukur dengan alat yang dinamakan anemometer.

 

2. Angin muson atau angin musim.

Angin muson atau angin musim adalah angin yang bertiup atau berhembus secara periodik berganti arah setiap setengah tahun sekali. Angin muson barat laut terjadi Antara Oktober - April, dengan letak matahari berada di belahan bumi selatan terutama Australia lebih banyak menerima panas matahari , sehingga suhu disana lebih tinggi (tekanan udara rendah). Sedangkan suhu di benua Asia rendah (tekanan udara tinggi). Angin bergerak dari Asia ke Australia, sehingga Indonesia terjadi musim penghujan karena di perjalanannya banyak membawa uap air.

 

Angin muson timur laut terjadi Antara April-Oktober. Pada periode ini matahari berada pada belahan bumi bagian utara, terutma bagian Asia yang banyak menerima pemanasan matahari, akibatnya suhu di benua Asia tinggi (tekanan udara rendah) sedangkan di benua Australia rendah (tekanan udara tinggi). Angin bergerak dari Australia menuju Asia , sehingga di Indonesia terjadi musim kemarau karena dalam perjalananya sedikit membawa uap air.

1)    Angin lokal

a)  Angin darat dan angin laut

Pada malam hari, suhu udara di daratan lebih cepat dingin sehingga tekanan udara di atas daratan tinggi (maksimum). Sementara itu suhu udara di lautan lambat dingin sehingga tekanan udaranya rendah (minimum), sehingga angin bergerak dari daratan menuju ke laut disebut dengan angin darat. Sebaliknya pada siang hari, terjadi pergerakan udara dari laut menuju darat disebut angin laut.

b)  Angin lembah dan angin gunung

Angin lembah adalah angin yang bertiup dari lembah menuju lereng gunung yang terjadi di siang hari. Sementara angin gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung menuju lembah , terjadi pada malam hari.

c)  Angin fohn (angin jatuh).

Angin Fohn merupakan angin yang sifatnya jatuh atau turun, kering dan panas. Hal ini karena uap air yang dibawa telah diturunkan sebagai hujan di lereng gunung yang berhadapan dengan arah datangnya angin.

Angin fohn memiliki nama yang berbeda-beda di banyak daerah. Beberapa angin fohn yang bertiup di Indonesia sebagai berikut.

a)  Angin Brubu terdapat di Sulawesi Selatan.

b)  Angin Bohorok terdapat di Deli, Sumatra Utara.

c)  Angin Kumbang terdapat di Cirebon, Jawa Barat.

d) Angin Gending terdapat di Pasuruan dan Probolinggo, Jawa Timur.

e)   Angin Wambrau terdapat di Papua.

d)     Angin yang Bersifat Dingin.

Jenis angin yang bersifat dingin antara lain sebagai berikut:

a)     Angin Mistral.

Angin ini berasal dari pegunungan menuju ke dataran rendah di pantai. Sebagai contoh angin yang bertiup di pantai Laut Tengah, selatan Prancis.

b)     Angin Bora.

Angin bora bertiup di wilayah Balkan. Angin ini turun dari Dataran Tinggi Balkan ke Pantai Istria dan Albania.

         4.    Awan

Awan adalah kumpulan uap air dan kristal es pada udara di atmosfer.

Awan terjadi karena adanya pengembunan atau pemadatan uap air yang terdapat di udara setelah melampaui keadaan jenuh. Kondisi awan dapat berupa cair, gas, atau padat dan sangat dipengaruhi oleh keadaan suhu.

Pembagian jenis awan yang ada sekarang ini adalah hasil dari kongres meteorologi internasional yang diadakan di Munich, Jerman pada tahun 1802 dan Uppsala, Swedia pada tahun 1894. Pembagian jenis awan atau taksonomi awan adalah sebagai berikut:

1)     Awan tinggi, terdapat pada ketinggian Antara 3-18 km . Awan jenis ini selalu terdiri dari Kristal-kristal es karena pengaruh letaknya. Awan yang tergolong awan pada jenis ini adalah sebagai berikut:

a)    Cirrus (Ci) : awan jenis ini halus , berstruktur seperti serat, atau berbentuk seperti bulu burung. Awan ini sering tersusun seperti pita yang melengkung di langit, sehigga seakan-akan tampak bertemu di horizon dan terdapat Kristal es. Awan cirrus tidak menimbulkan hujan.

b)   Cirrostratus (Cs) : bentuknya seperti kelambu putih yang halus dan rata yang menutup seluruh langit sehingga langit nampak cerah, atau seperti anyaman yang bentuknya tidak teratur. Awan ini sering menimbulkam halo (lingkaran bercahaya) yang mengelilingi matahari atau bulan. Biasanya terjadi pada musim kemarau.

c)    Cirromulus (Cc) : Awan jenis ini terputus-putus dan penuh dengan kristal-kristal es sehingga bentuknya seperti segerombolan domba dan sering menimbulkan bayangan.

2)     Awan Menengah, terdapat pada ketinggian Antara 2-8 km. awan yang tergolong awan menengah adalah sebagai berikut:

a)  Altocomulus (Ac) : Awan jenis ini berukuran kecil-kecil tetapi banyak biasanya berbentuk seperti bola yang agak tebal berwarna putih pucat da nada bagian yang kelabu. Awan jenis ini bergerombol sehingga tampak saling bergandengan.

Altostratus (As) : Awan jenis ini berukuran luas dan tebal. Warna awan altostratus kelabu, sehingga dapat menghalangi sebagian sinar matahari sebagian siar matahari atau bulan

3)     Awan Rendah, terdapat pada ketinggian kurang dari 2 km. Awan yang tergolong dalam awan rendah adalah sebagai berikut:

a)    Stratocumulus (Sc) : Awan jenis ini bentuknya seperti bola-bola yang sering menutupi seluruh langit sehingga tampak seperti gelombang di lautan. Lapisan awan ini tipis sehingga tidak menimbulkan hujan.

b)    Stratus (St) : Awan yang rendah dan sangat luas, tingginya dibawah

2.000 m, melebar seperti kabut dan berlapis-lapis. Kabut dan awan stratus pada dasarnya tidak berbeda.

c)   Nimbostratus (Ns) : Awan ini bentuknya tidak menentu, tepianya tidak beraturan. Di Indonesia awan ini hanya menimbulkan gerimis saja. Awan ini berwarna putih kelabu dan penyebaranya di langit cukup luas.

4)    Awan yang terjadi karena udara naik, terdapat pada ketinggian 500-1500 meter.

a)    Cumulus (Cu) : Merupakan aan tebal dengan puncak-puncak yang agak tinggi, terbenuk pada siang hari karena udara naik. Bila awan ini terkena sinar matahari hanya pada sebelah sisinya, timbul bayangan berwarna kelabu.

b)     Cumulonimbus (Cb) : Awan jenis ini dapat menimbulkan hujan dengan kilat Guntur. Awan ini bervolume besar , pososinya rendah, berpuncak tinggi dan melebar, sehigga merupakan awan yang tebal. Biasanya di atas awan cumulonimbus terdapat awan cirrostratus. Hal ini sering terjadi pada waktu angin ribut.

Kemampuan awan menimbulkan hujan tergantung pada musim.

Pada musim kering di daerah dingin, walaupun awanya tebal belum tentu mendatangkan hujan karena dapat tertiup angin. Pada musim panas di Daerah tropis , walaupun awanya tipis sering terjadi hujan.

Awan yang rendah dan dekat dengan permukaan bumi disebut kabut. Jenis- jenis kabut adalah sebagai berikut:

1)      Kabut sawah

Kabut sawah adalah kabut yang terjadi pada malam atau pagi hari ketika cuaca terang dan udara dingin melalui sungai, selokan, atau wilayah sawah. Oleh karena air bersuhu lebih panas, suhu udara akan naik dan kesanggupan memuat air bertambah sehingga terjadi penguapan. Akan tetapi, setelah sampai daratan agak tinggi, udara tersebut mendingin dan mengalami kondensasi dan membentuk kabut.

2)      Kabut adveksi.

Kabut aveksi adalah kabut yang terjadi karena udara panas yang mengandung uap air melewati daerah dingin , sehingga terjadi kondensasi dan membentuk kabut.

3)      Kabut industri.

Kabut industri adalah kabut yang berwarna kehitaman yang terdapat diatas wilayah industri akibat kumpulan asap pabrik. Jumlah intikondensasi bertambah banyak sehingga udara yang mengandung uap air membentuk kabut.

4)    Kabut pendinginan.

Kabut pendinginan adalah kabut yang terjadi pada malam hari dan udara terang karena pendinginan. Lapisan udara yang terjadi mencapai kelembaban relatif 100%.

5.     Kelembaban Udara.

Kelembaban udara adalah kandungan uap air dalam udara yang berasal dari evaporasi atau penguapan. Salah satu alat yang digunakan untuk mengukur kelembaban nisbi adalah hygrometer rambut. Rambut manusia bersifat memanjang pada udara basah dan memendek pada udara kering. Perubahan panjang pendeknya rambut ini mampu menggerakkan jarum pada skala. Higrometer yang mampu mencatat data kelembaban udara secara kontinu disebut Higrograf.

6.     Curah Hujan

Kandungan titik-titik air dalam awan semakin lama semakin tinggi. Apabila awan sudah tidak mampu lagi menampung titik-titik air karena sudah cukup banyak maka akan dijatuhkan kembali ke permukaan Bumi dalam bentuk hujan atau presipitasi.

Untuk mengukur intensitas curah hujan digunakan alat fluviograf atau rain gauge yang biasa menggunakan skala milimeter. Pada peta cuaca, daerah- daerah yang memiliki curah hujan dihubungkan dengan garis yang disebut isohiet.

Berdasarkan proses kejadiannya, kita mengenal tiga macam hujan, sebagai berikut.

1). Hujan Orografis. Hujan yang terjadi akibat gerakan massa udara yang mengandung uap air terhalang oleh gunung atau pegunungan sehingga dipaksa naik ke lereng pegunungan. Sampai pada ketinggian tertentu.

2). Hujan Zenithal (konveksi). Jenis hujan yang terjadi akibat massa udara yang banyak mengandung uap air naik secara vertikal. Pada daerah ini, awan terbentuk akibat pemanasan materi sehingga terjadi kenaikan massa udara ke atmosfer secara vertikal, sampai pada ketinggian tertentu kelembaban relatifnya mencapai 100%. Kumpulan awan itu kemudian dijatuhkan sebagai hujan konveksi. Jenis hujan ini banyak terjadi di daerah doldrum (antara 10°LU–10°LS), di mana massa angin passat naik secara vertikal

    3). Hujan Frontal. Jenis hujan yang terjadi akibat pertemuan massa udara panas dengan massa udara dingin. Akibat pertemuan massa udara yang berbeda temperaturnya maka pada bidang frontnya terjadi kondensasi dan terbentuk awan badai siklon, kemudian dijatuhkan sebagai hujan frontal. Jenis hujan ini terjadi di daerah lintang sedang (antara 35°LU–65°LU dan 35°LS–65°LS), akibat pertemuan massa udara panas (angin barat) dan massa udara kutub (angin timur).

 

 

 

Latihan Soal

1.        Jelaskan fungsi lapisan-lapisan atmosfer bagi kehidupan!

2.        Sebutkan lapisan lapisan atmosfer beserta ciri-cirinya masing-masing!

Pilihlah opsi jawaban yang paling benar diantara opsi-opsi jawaban yang tersedia pada soal berikut!

          3.      Udara kering pada atmosfer mengandung gas nitrogen sebesar ....

A.  76 %

B.  77 %

C.  78 %

D.  79 %

E.  20 %

         4.      Besarnya kecepatan angin dapat ditentukan dengan menggunakan alat ....

A.  Barometer

B.  Termograf

C.  Termometer

D.  Anemogram

E.   Anemometer

          5.      Di antara awan berikut ini yang tergolong kelompok awan menengah ialah ....

A.  Cirrus dan Stratus

B.  Cirrostratus dan Cirrocumulus

C.  Alto Cumulus dan Alto Stratus

D.  Nimbostratus dan Cumulusnimbus

E.   Stratocumulus dan Cirrostratus