Secara umum, atmosfer dipelajari dengan membaginya menjadi dua bagian regional yaitu : atmosfer regional rendah (lower) dan atmosfer regional atas (upper). Regional bawah adalah atmosfer dari permukaan bumi sampai ketinggian kira-kira 50 km. Ilmu untuk regional ini merupakan ilmu meteorologi. Sedangkan ilmu regional atmosfer atas (> 50 km), dikenal dengan ilmu aeronomi.
Pengertian Atmosfer
Atmosfer terletak berkilo-kilometer diatas bumi yang melindungi bumi dari berbagai ancaman benda langit yang sangat banyak. Lantas apakah pengertian atmosfer yang sebenarnya. Berikut ini akan mimin jelaskan mengenai pengertian atmosfer dan lapisan-lapisannya.
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.
Lima Lapisan Atmosfer Secara Berurutan
Lapisan Troposfer
Ciri-ciri atau karakteristik lapisan troposfer yaitu lapisan ini merupakan lapisan atmosfer yang paling dekat dan berinterakasi langsung dengan permukaan bumi sampai pada ketinggian rata-rata 11 km. Temperatur rata-ratanya 15 derajat celcius dipermukaan laut dan akan menurun seiring dengan bertambahnya ketinggian sampai kira-kira -56 derajat celcius pada bagian atas (tropopause). Tropopause merupakan lapisan transisi antara troposfer dan stratosfer.
Lapisan troposfer utamanya disusun oleh gas-gas poliatomik yang mempunyai densitas relatif lebih besar. Gas-gas rumah kaca (GKR), oksigen dan nitrogen sangat dominan di lapisan ini. Uap air, awan, hujan (presipitasi), merupakan variable gas yang sangat berpengaruh pada fenomena troposfer.
Manfaat atau fungsi lapisan troposfer adalah menjaga suhu atmosfer agar tetap hangat untuk menopang reaksi kimia dan biokimia di permukaan bumi. Hal ini lebih banyak dilakukan oleh gas-gas rumah kaca (GKR) sebagai konstituen atmosfer.
Dalam termodinamika kimia, zat-zat poliatomik ini menyerap energi tinggi (UV panjang atau IR) dan setelah mengalami proses internal molekul (dilatasi, translasi, dan sebagainya) akan mengemisikan kembali dalam bentuk spektrum dengan energi labih rendah (gelombang lebih panjang dan panas).
Lapisan Stratosfer
Ciri atau karakteristik lapisan stratosfer yaitu berada pada ketinggian rata-rata 11 km sampai kira-kira 50 km, temperatur rata-rata naik dari -56 derajat celcius sampai -2 derajat celcius di bagian atas (stratopause). Stratopause merupakan lapisan transisi antara stratosfer dan mesosofer. Kenaikan temperatur yang terjadi utamanya karena penyerapan radiasi ultraviolet oleh ozon di atmosfer.
Dibagian atas lapisan ini terjadi penyerapan spektrum ultra violet (UV) energi yang lebih tinggi karena makin banyaknya molekul-molekul poliatomik. Sedangkan di bagian yang lebih bawah, penyerapan spektrum UV lebih rendah, sebanding dengan penurunan jumlah molekul poliatomik dan meningkatnya molekul diatomik atau monoatomik.
Lapisan stratosfer bagian atas didominasi oleh proses pembentukan ozon dengan menyerap energi UV tinggi, dan meradiasikan IR tinggi. Sedangkan bagian bawah, didominasi oleh proses pemecahan ozon dengan menyerap UV lebih rendah, dan meradiasikan IR lebih rendah dibanding bagian atas.
Fungsi atau manfaat stratosfer yang paling utama adalah untuk melindungi permukaan bumi dari radiasi Ultra Violet (UV) yang berlebihan. Kita ketahui bersama bahwa spektrum yang diradiasikan matahari sangat kompleks, dari paket energi sangat tinggi sampai paket energi sangat rendah. Sehingga ada yang sangat diperlukan sebagai sumber energi di kehidupan bumi, tetapi adapula yang tidak mampu diterima oleh sistem kehidupan di bumi.
Lapisan Mesosfer
Ciri atau karakteristik lapisan ini yaitu berada pada ketinggian rata-rata 50 km sampai dengan 85 km dari permukaan bumi. Profil temperaturnya sama dengan troposfer, menurun dengan bertambahnya ketinggian, dari -2 derajat celcius sampai sekitar -92 derajat celcius pada bagian lapisan paling atas (mesopause). Mesopause merupakan lapisan transisi antara mesosfer dan termosfer.
Di daerah mesosfer kadang teramati fenomena aurora, karena terjadi proses ionisasi gas-gas penyusunnya. Gas-gas menerima radiasi spektrum energi lengkap dari matahari. Spektrum energi tinggi ini yang sangat berpengaruh pada orbital elektron setiap atom, sehingga terjadi proses-proses yang berkaitan dengan ionisasi.
Pada lapisan mesosfer konsentrasi gas ozon makin berkurang tajam ketika altitude makin tinggi, sehingga UV terserap juga makin sedikit. Sebagai akibatnya suhu makin ke atas akan makin turun. Laju penurunan temperatur tersebut dilaporkan rata-rata 0,4 derajat celcius per seratus meter. Penurunan suhu (temperatur) yang demikian menandakan mesosfer memiliki kesetimbangan termal negatif.
Lapisan Termosfer
Ciri atau karakteristik lapisan termosfer yaitu mulai pada ketinggian 85 km sampai dengan 500 km. Termosfer berisi lapisan gas dengan kerapatan rendah dan profil temperatur dapat naik sampai 1200 derajat celcius. Kenaikan terjadi karena penyerapan radiasi dengan panjang gelombang <200 nm oleh jenis gas-gas penyusun termosfer. Temperatur pada lapisan termosfer ini sangat tergantung pada aktifitas matahari (sunspots atau flares)
Termosfer merupakan tempat terjadinya ionisasi partikel-partikel yang dapat memberikan efek pada perambatan/refleksi gelombang radio, baik gelombang panjang maupun pendek.
Pada lapisan ini juga, molekul-molekul gas seperti oksigen (O2) akan bertindak sebagai emitter IR dan mengalami reaksi dissosiasi (fotolisis) dengan energi tinggi UV gelombang pendek, sehingga terjadi kelangkaan molekul poliatomik. Kelangkaan molekul poliatomik ini menyebabkan emisi IR rendah, dan energi tetap tersimpan pada molekul gas di daerah ini.
Lapisan Eksosfer
Eksosfer adalah lapisan udara kelima, eksosfer terletak diatas termosfer sampai pada ketinggian sekitar 1000 km dari permukaan bumi. Pada lapisan ini merupakan tempat terjadinya gerakan atom-atom secara tidak beraturan. Lapisan ini merupakan lapisan paling panas dan molekul udara dapat meninggalkan atmosfer sampai ketinggian 3.150 km dari permukaan bumi.
Lapisan ini sering disebut pula dengan ruang antar planet dan geostasioner. Lapisan ini sangat berbahaya, karena merupakan tempat terjadi kehancuran meteor dari angkasa luar.
