Bumi dan Antariksa bag-2

STRUKTUR BUMI MELIPUTI HIDROSFER,ATMOSFER DAN MEDAN MAGNET BUMI.

 

 Hidrosfer berasal dari kata “hydros” adalah air dan “sphere” adalah bulatan. Jadi hidrosfer merupakan bulatan air yang ada diplanet bumi yang mencakup 2/3 permukaan bumi,tapi masanya hanya sebagian kecil dari masa total bumi.Air ditemui dalam tiga wujud padat (es), cair dan gas (uap).

A.  SiklusAir:

Siklus air (daur hidrologi) meliputi gerakan air mulai dari laut ke atmosfer, atmosfer ketanah dan dari tanah kembali lagi ke laut. Air naik ke udara dari permukaan laut dan daratanmelalui penguapan.Penguapan terjadi karena penyinaran matahari.Matahari memancarkan energipanas ke seluruh bumi akibatnya terjadilah penguapan/evaporasi dari laut, sungai, danau, rawa,dan wilayah perairan lainnya.Uap air yang terbentuk bergerak naik ke udara.Semakin tinggi uapair bergerak, suhu udara semakin rendah.Di daerah yang bersuhu rendah tersebut, uap air itumengalami kondensasi. Di daerah yang sangat tinggi, uap air tersebut membeku menjadi saljuyangdisebutprosessublimasi.

1.   Sikluspendek(sikluskecil)

Air laut menguap menjadi gas karena panas matahari, terjadi kondensasi menjadi awanturunhujan kembalike laut.

2.   Siklussedang(siklusmenengah)

Air laut menguap terjadi kondensai membentuk awan, turun hujan di daratan lalumasukke tanah, selokan dan kembalikelaut

3.   Sikluspanjang(siklusbesar)

Air laut menguap menjadi gas kemudian menbentuk kristal-kristal es di atas laut,dibawa angin ke daratan jatuh sebagai saljumembentuk gletser(lapisan es mencair)masukke sungailalu kembalike laut.

 

B. ArusdanGelombanglaut

a.   Arus laut

Bumi kita dikelilingi oleh dua lautan yang sangat luas yaitu lautan udara dan lautan air.Sirkulasi dari arus laut terbagi atas dua kategori:

Ø Sirkulasi dipermukaan laut(surfacecirculation):Arus pada sirkulasi dipermuka an laut didominasi oleh arus yang ditimbulkan oleh angin.

Ø    Sirkulasi di dalam laut (intermediate or deep circulation). Arus didominasi oleh arus termohalin.Arus termohalin timbul sebagai akibat adanya perbedaan densitas karena berubahnya suhu dan salinitas massa air laut.

Arus memainkan peranan penting dalam memodifikasi cuaca dan iklim dunia.Di

AtlantikUtara, aliran arus yang relatif panas di sekitar Islandia dan Semenanjung Skandinaviamembuatpelabuhan- pelabuhandidaerahArcticbebasdariesmeskipunpadamusimdingin dan membuat udara di daerah tersebut menjadi lebih hangat dibanding daerah lainpada lintang yang sama. Di Samudera Pasifik arus Kuroshio yang panas yang mengalir kearah utara di pantai timur Kepulauan Jepang memainkan peranan yang sama di daerahekuator Pulau Aleutian.  Sebaliknya,  arus  dingin  seperti  arus  Labrador  dan  arus  California menyebabkan udara panas diatasnya menjadi dingin dan menimbulkan kabut laut.

Angin  cenderung  mendorong  lapisan  air  di  permukaan  laut  dalam  arah gerakanangin.TetapikarenapengaruhrotasibumiataupengaruhgayaCoriolis,arustidak bergerak searah dengan arah angin tetapi dibelokan ke arah kanan dari arah angin dibelahan bumi utara dan arah kiri di belahan bumi selatan. Jadi angin dari selatan (dibelahan bumi utara)akan membangkitkan arusyang bergerak ke arah timur laut. Arusyangdibangkitkanangininikecepatannyaberkurangdenganbertambahnyakedala mandanarahnya berlawanan denganaraharus di permukaan.

Padakedalamanyangcukupbesarantara500-

 

2000m,kecepatanarusyangditimbulkan angin ini menjadi nol. Kedalaman dimana kecepatan arus sama dengan noldisebut kedalaman tanpa gerakan atau kedalaman Ekman. Perubahan arah dan kecepatanarus terhadap kedalaman menimbulkan suatu transport massa air yang arahnya tegak luruske arah kanan arah angin di belahan bumi utara dan ke arah kiri di belahan bumi selatan.Transport massaairini juga disebut sebagai transport Ekman.Pengetahuan tentang transpor Ekman ini dapat digunakan untuk menjelaskan mekanisme timbulnya fenomenalautyang dikenaldengan nama"upwelling dandownwelling".

o Upwellingadalahnaiknyaairdingindarilapisandalamkepermukaanlaut,upwelli

ngmeningkatkanjumlahplanktondilaut,karenanyadaerahupwellingmerupakan daerahperikananyangkaya.Upwellingterjadikarenaadanyakekosongan massa di lapisan permukaan dan harus diganti oleh massa air di lapisandalam.

o Downwellingmerupakanturunnyaairpermukaanlautkelapisanlebihdalam.Dow nwelling terjadi karena adanya penumpukan massa di lapisan permukaan yangharusdialirkan ke lapisan dalam.

Arus laut dapat juga terjadi akibat adanya perbedaan tekanan antara tempat yangsatu dengan tempat yang lain. Perbedaan tekanan ini terjadi sebagai hasil adanya variasi den sitas air laut dan kemiringan(slope)permukaanlaut.Densitas air laut bervariasi dengan suhu dan salinitas. Air tawar yang hangat adalah ringan, sementara air laut yangdingin adalah berat.Pada kedalaman yang besar (di bawah 2000 m), densitas air laut hamper uniform(konstan)jadi variasi densitas umumnya terbatas pada lapisan dekat dengan permukaan.Perairan yang densitasnya rendah(hangat)mempunyai permukaan laut yang lebih tinggi daripada perairanyang densitasnya tinggi(dingin)akibatnya terdapat slope(kemiringan) permukaan laut antara daerah densitas rendahdan tinggi.

b.  GelombangLaut

 

Gelombang atau ombak terjadi karena perbedaan masa udara dengan masa air yangsatu dengan yang lainnya dengan kerapatan yang berbeda.Gelombang laut mempunyaipola yang rumit, secara sederhana gelombang laut digambarkan seperti sebuah gelombangditandaidengan panjang, tinggidan perioda.

Pada hakekatnya fenomena gelombang laut menggambarkan transmisi dari energidan momentum.Gelombang laut selalu menimbulkan sebuah ayunan air yang bergeraktanpahenti- hentinyapadalapisanpermukaanlautdanjarangdalamkeadaandiam.Hembusan     angin sepoi-sepoi pada cuaca yang tenang sekalipun sudah cukup untuk dapatmenimbulkan riak    gelombang.Sebaliknya    dalam    keadaan    di    mana    badai    yang    besar dapatmenimbulkansuatugelombangbesaryangdapatmengakibatkansuatukerusakandi daerahpantai.

 

Gelombang laut pada umumnya timbul oleh pengaruh angin, walaupun masih adafaktor-faktor lain yang dapat menimbulkan gelombang di laut seperti aktifitas seismik didasarlaut(gempa),letusangunungapi,gerakankapal,gayatarikbendaangkasa(bulanda

n matahari). Sifat-sifat gelombang dipengaruhi oleh faktor angin dan sedikitnya ada tigafaktoranginyang sangatberpengaruhyaitu:

1. Kecepatan angin, umumnya makin kencang angin yang bertiup, makin besar gelombangyangterbentukdangelombanginimempunyaikecepatanyangtinggidan panjanggelombangyang besar.

2.  Lamanyaanginbertiup.Tinggi,kecepatandanpanjanggelombangseluruhnyacende

runguntukmeningkatsesuaidenganlamanyaangin bertiup.

3. Jaraktanparintangandimanaanginsedangbertiup(fetch)

Pentingnyafetchdapatdigambarkandenganmembandingkangelombangyangte rbentuk pada kolam air yang relatif kecil seperti danau di daratan dengan yang terbentukdilautanbebas.Gelombangyangterbentukdidanaudimanafetchnyakecilbiasa nyamempunyai panjang gelombang hanya beberapa sentimeter, sedangkan yang di lautanbebasdimanafetchnyalebihbesar,seringmempunyaipanjanggelombangsampaib eberaparatusmeter.

C.  Jenis-jenisairdipermukaanbumi

1.   Air permukaan:air yang terkumpul diatas tanahataudi mataair, sungai danau, lahan basah,atau laut.Air permukaanberhubungandengan airbawahtanahatauairatmosfer.

2.   Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau bebatuan di bawah permukaantanah. Atmosferadalahlapisangasyangmelingkupisebuahplanettermasukbumidaripermukaa

nplanettersebutsampaijauhdiluarangkasa.DiBumi,atmosferterdapatdariketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaanBumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan. Transisi antara lapisanyang satu dengan yang lain berlangsung bertahap.

Atmosfer bumi terdiri atas nitrogen(78.17%) dan oksigen (20.97%),dengan sedikitargon (0.9%), karbondioksida (0.0357%), uapair,dangaslainnya.Selain dari udara kering.Atmosfer juga mengandung air dalam ketiga fasanya danaerosol atmosfer. Oleh karena itu udara kering yang murni di alam tidak pernah dijumpai, karenaadanya uap air di udara yang jumlahnya berubah-ubah dan selalu adanya injeksi zat ke dalamudaramisalnyaasapdan pertikeldebu.

a.   Oksigen, mengubah zat makanan menjadi energi hidup. Oksigen dapat bergabung

denganunsurkimialainyang dibutuhkanuntuk pembakaran.

b.    Karbon  dioksida,  menyebabkan  efek  rumah  kaca  yaitu  transparan  terhadap gelombangpendek dan menyerap radiasi gelombang panjang. Dengan demikian kenaikan konsentrasiCO2didalamatmosfermenyebabkankenaikan suhudi permukaanbumi.

c.   Nitrogen, Jumlah paling banyak, nitrogen tidak langsung bergabung dengan unsur lain.TetapiunsurinipentingkarenakarenaNitrogen merupakanbagiandarisenyawaorganic.

d. Neon,Argon,Xenondankryptondisebutgasmulia,karenatidakmudahbergabungdengan unsur lain. Meskipun gas ini kurang penting di atmosfer, Namun Neon dipakaidalamiklan danargon dipakaiuntuk bola lampu cahayalistrik.

e.   Helium  dan  Hidrogen.  Gas  ini  palingringan  dan  sering  dipakai  untukmengisi balonmeteorologi.

f.   Ozon. Bentuk lain dari oksigen. Menyerap radiasi ultraviolet yang menpunyai energi

besardanberbahaya bagitubuh.

Struktur Atmosfer

 

1.   Troposfer Lapisaniniberadapadalevelyangterendah,campurangasnyapalingidealuntukmenopan gkehidupandi bumi.Dalamlapisan  ini  kehidupan  terlindung  darisengatan radiasi yangdipancarkanolehbenda-bendalangitlain.Dibandingkandenganlapisan     atmosfer yang  lain,  lapisan  ini  adalah  yang  paling  tipis  (kurang  lebih  15  kilometerdari permukaan tanah). Dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yangmendadak,  angin,  tekanan  dan  kelembabanyang  kita  rasakan  sehari-hari berlangsung.Suhu udara pada permukaan air laut sekitar 30 oC, dan semakin naik ke atas, suhu semakinturun. Setiap kenaikan 100 m suhu berkurang 0,61oC. Pada lapisan ini terjadi peristiwacuacasepertihujan,angin,musimsalju, kemarau, dan sebagainya.

Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer,karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnyake udara. Serta apabila panas udara memuai, udara yang telah memuai biasanya akan lebih ringan.apabila ini terjadi tekanan udaramenjaditurunudaradinginsekitarnyaakanmegalirketekananrendahtadi.Udarame nyusutmenjadilebihberatdanturunke

permukaan tanah. Di atas tanah udara menjadi panas dan naik kembali ke atas.Pertukaranudara panas yang naik dan udara dingin yang turun menimbulkan terjadinya konveksi. danBiasanya, jika ketinggian bertambah, suhuudara akan berkurang secara tunak (steady),darisekitar17℃ sampai-52℃ terjadi karenasedikitnyatroposfermenyerapradiasigelombang pendek dari matahari. Sedangkan permukaan tanah memberikan panas padalapisan troposfer yang terletak di atasnya melalui konveksi, konduksi dan panas laten yangdi lepaskan oleh uap ait atmosfer. Pada permukaan bumi yang tertentu, seperti daerah pegunungan dandatarantinggidapatmenyebabkananomaliterhadapgradiensuhutersebut.

Di antara stratosfer dan troposfer terdapat lapisan yang disebut lapisan Tropopause, yangmembatasilapisantroposferdenganstratosfer.Dikhatuslistiwalapisantroposferket ebalannya mencapai18 kmsuhu-80oC dan dikutub 6km– 60oC.

 

 

2.   Stratosfer

 

Perubahan secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar

 

11km.Suhudilapisanstratosferyangpalingbawahrelatifstabildansangatdinginyaitu-

 

70oC atau sekitar -57 oC . Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan polaaliran yang tertentu.Lapisan ini juga merupakan tempat terbangnya pesawat.Awan tinggijenis cirrus kadang-kadang terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuacayangsignifikanyangterjadipadalapisan ini.

Daribagiantengahstratosferkeatas,polasuhunyaberubahmenjadisemakinberta mbah  seiring  kenaikan  ketinggian.Hal  ini  dikarenakan  bertambahnya  lapisan dengankonsentrasi ozon.Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra violet. Suhu pada    lapisanini    bisa    mencapai    sekitar    18oCpada    ketinggian    sekitar   40 km.Lapisanstratopausememisahkanstratosfer dengan lapisan berikutnya

3.   Mesosfer

 

Adalah lapisan udara ketiga, di mana suhu atmosfer akan berkurang dengan pertambahanketinggian hingga lapisan ke empat, termosfer. Udara yang di sini akan mengakibatkanpergeseran yang berlaku dengan objek yang datang dari angkasa dan menghasilkan suhuyang tinggi. Kebanyakan meteor yang sampai ke bumi terbakar pada lapisan ini. Kuranglebih 25mil atau 40km di ataspermukaan bumi, saat suhunya berkurangdari290 Khingga 200 K, terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah,hingga menjadisekitar –143oC(dekatbagian atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km di atas permukaan bumi). Suhu serendah ini memungkinkanterjadiawan noctilucent,yangterbentukdarikristales.AntaralapisanMesosferdanlapisanAtmosferte rdapatlapisanperantara yaituMesopause.

4.  Termosfer

 

Transisidarimesosferketermosferdimulaipadaketinggiansekitar81km.Dinamaitermos fer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitusekitar

1982  oC.Perubahan  ini  terjadi  karena  serapan  radiasi  sinar  ultra-violet.  Radiasi

 

ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenaldengan namaionosfer,yang dapat memantulkan gelombangradio. Sebelum munculnya eras atelit,lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombangr adio.

5.  Ionosfer

 

Lapisan ionosfer yang terbentuk akibat reaksi kimia ini juga merupakan lapisan pelindungbumi dari batu meteor yang berasal dari luar angkasa karena ditarik oleh gravitasi bumi.Pada lapisan ionosfer ini, batumeteorterbakar dan terurai. Jika ukurannya sangat besar dan tidak habis terbakardilapisanudara ionosfer ini,makaakanjatuhsampaikepermukaanbumiyangdisebut meteorit.Fenomena aurora yangdikenaldengancahayautara/selatan terjadi padalapisanini.

ManfaatAtmosfer:

 

1.   Melindungibumidariradiasi matahari yangsangatberbahayabagikehidupan.

 

2.   Melindungibumidarijatuhnyabenda-bendaangkasayangmasukkebumi.

 

3.   Untukkepentinganpenelitiandibidangmeteorologydanklimatologi,khususnyaprak iraancuaca.

4.   Lapisanionosferberperananpentingdalamproseskomunikasikarenadapatmemantu lkangelombang radio.