A. SIFAT ATM

Atm. merupakan selimut gas tebal yang secara menyeluruh menutupi bumi. Udara merupakan benda yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat diraba kecuali kalu bergerak sebagai angin.Udara mudah bergerak, dapat ditekan dapat berkembang dan menghasilkan gelombang bertekanan, merupakan transparan untuk beberapa bentuk radiasi.Udara mempunyai berat dan dapat memberi tekanan, makin tinggi tempat makin turun berat jenisnya.

Jumlah berat atm ; 56 x 1014 ton, ½ dari berat berada di bawah 6.000 m. lebih dari 99 % berada pada tinggi 30 Km.

Tanpa Atm. Tidak ada kehidupan di bumi. Udara melindungi bumi dari MH penuh pada siang hari & menghalangi hilangnya panas pada malam hari. Jika tidak ada Atm, suhu bumi mencapai 93.30C pada siang hari dan turun – 1480C pada malam hari.

Susunan AtmUdara merupakan campuran berbagai gas secara mekanika, bukan susunan kimia. Meskipun tersusun dari berbagai gas, 4 diantaranya yaitu :

Nitrogen (N2)Oksigen (O2)

Carbon dioksida (CO2)

Uap air

99.99%

Atm 90km

Sebagai gambaran susunan udara kering dibawah 25 km :

MACAM GAS SIMBOL VOL(%)UDARAKERING

BERAT MOL

Nitrogen N2 78.08 28.02

Oksigen 02 20.94 32.00

Argon Ar 0.93 39.88

Carbon dioksida CO2 0.03 44.00

Neon Ne 0.0018 20.18

Helium He 0.0005 4.00

Ozon O3 0.00006 48.00

Hidrogen H 0.00005 2.02

Kripton Kr Sangat kecil -

Xenon Xe Sangat kecil -

Methan Me Sangat kecil -

VARIASI BERDASAR KETINGGIANGas-gas yang lebih ringan ( H & He ) diperkirakan sangat berlebihan di Atm bagian atas, tetapi dengan turbulensi dalam Atm bagian atas, tetapi dengan turbulensi dalam Atm. Menyebabkan variasi atas ketinggian tidak begitu tegas.Uap air menempati 4 - 5 %vol. Atm. Pada lapisan dekat permukaan, tetapi hampir tidak ada pada ketinggian 15 – 35 km. Pada lapisan 80 – 100 km

Menyebabkan : O 2 O + O

O + O2 + M O3 + M

M: merupakan energi dan kesetimbangan momentum sebagai akibat tabrakan dengan atom atau molekul ke 3.Ozon ini tidak stabil

; O3 + O O2 + O2

Metamorfosis O2 O3 dan O3 O2 dalam proses foto kimia memelihara keseimbangan diatas kira-kira 40 km. Percampuran Ozon tertinggi pada 35 km.

Kerapatan Ozon tertinggi terjadi agak kebawah : 20-25 km, disini pengrusakan lebih kecil, sehingga memungkinkan terjadi akumulasi ozon.

PROFIL ATMOSFER

Berdasarkanperbedaan termperatur ke arah Vertikal

Termosfer

Mesosfer

Stratosfer

Troposfer

Bumi

Sampai seberapa sebetulnya tebal atm bumi kurang dapat dipastikan, oleh karena tidak terdapat batas tegas antara udara dan ruangan di luarnya.

Sampai seberapa sebetulnya tebal atm bumi kurang dapat dipastikan, oleh karena tidak terdapat batas tegas antara udara dan ruangan di luarnya.

Hal ini karena fenomena atm. Berhubungan dengan kemagnitan dan gravitasi, yaitu makin jauh sampai pada suatu mintakat samar-samar yang terdapatnya gas-gas juga makin sedikit dan akhirnya sifat khas atm. Sudah tidak ada lagi. Berdasarkan temperatur arah vertikal atm bumi dapat dibagi 4 tersebut diatas. Untuk lebih jelasnya perubahan temperatur dapat digambarkan sbb. :

Termosfer

Pelepasan Molekul

Ionosfer

Mesopause

Mesosfer

Stratopause

TropopauseStratosfer

Ozonosferm

eteo

r

TroposferAwan Hujan

Temperatur 0C

Ke

tingg

ian

(m

il)

5 5

10 10

25 25

50 50

100 100

200200

500

600

300

400500

1000 km

CIRI MASING - MASING LAPISAN

TROPOSFER

a. Merupakan lap. Terbawah atm.b. Tebal lapisan 8 Km di kutub, 18 Km di khatulistiwa.c. Proses cuaca terjadi disini ; awan, hujand. Temperatur keatas makin turun : - 57, - 620C

STRATOSFER

a. Perubahan temp. kecil kearah vertikalb. Tebal di Kutub, kadang-kadang tidak ada di katulistiwa.c. Mencapai ketinggian 25 Kmd. Lap. Stratopause : mengandung ozon terbesar.

MESOSFER

a. Mencapai ketinggian 75 km

b. T. mula-mula naik, kemudian turun mencapai minimum pada lap. Mesopause

c. Sebagian meteor terbakar dan terurai di lapisan ini.

TERMOSFER

a. Lapisan teratas

Ketinggian 75 – 375 lap. Ionosfer

b. Gas-gas mengalami ionisasi, berperan sebagai pemantul gel. Radio

c. Temp. makin keatas makin naik ; 1010 0C ini merupakan kesudahan dari tabrakan antar molekul

B. RADIASI & ANGGARAN PANAS

Sumber panas utama bumi & atm adalah matahari, jumlah panas yang diterima dari bintang-bintang & benda angkasa lain diabaikan.

Energi radiasi yang sampai ke bumi disebut insolasi (Incoming Solar Radiation) tersusun oleh macam-macam gelombang.

Sinar-sinar dgn gelombang lebih panjang dari sinar yang tampak : Sinar Infra Merah sedangkan sinar yang lebih pendek ; sinar Ultra violet. Dua sinar ini yang paling efektif memanasi bumi.

Proses radiasi, konveksi dan konduksi menyebabkan terjadi pemanasan dan pendinginan udara.

Sebagai tambahan ada pertukaran panas antara bermacam-macam permukaan dengan atm. Melalui proses evaporasi dan kondensasi.

Radiasi : merupakan proses pemindahan energi dengan gelombang elektro magnetik.

Konduksi : Merupakan pemindahan panas yang terjadi jika 2 benda yang T. berbeda berhubungan.

Konveksi : Pemindahan energi dengan diikuti oleh pindahnya masa udara.

Contoh : udara menjadi panas karena berhubungan dengan bumi, dia mengembang kurang rapat (ringan), tempatnya diganti oleh udara yang lebih rendah temperaturnya.

Gb. PEMANASASAN BUMI & ATMOSFIR OLEH INSOLASI

Dipantulkan Bumi

100%

awan

Dihamburkan atm

Diserap langsung oleh Bumi

DipantulkanDiserap bumi secara difuse adanya awan

dan gas lain

Diserap oleh gas2 terutama uap air

19 %24 % 23 %

23 %2 % 9 %

Diterima bumi & atm= 66%

Jumlah energi yang diterima bumi dalam suatu periode waktu tertentu sebanding dengan jumlah yang hilang berupa radiasi (radiasi gelombang panjang)

VARIASI INSOLASI

Jumlah Insolasi ditentukan oleh:

1. Konstante Matahari:

a) Energi yang dikeluarkan MH. dibatas luar atm. Sebesar : 1.94 cal / cm2/ menit.

b) Jarak MH-Bumi bervariasi antara 94.5 juta mil pada Aphelion (1 Juli) 91.5 juta mil pada perihelion (1 Januari)

2. Kejernihan Atm

Pengaruh debu, awan, uap air dan gas-gas tetap lebih penting pengaruhnya terhadap jumlah radiasi MH karena dapat sebagai pemantul, penghambur dan penyerap panas.

3. Lama Penyinaran MH

Lama siang hari bervariasi menurut lintang & musim. Makin panjang makin besar isolasi. Di Khatulistiwa lama siang dan malam hampir sama. Di kutub penyinaran maks. 24 jam pada musim panas & nol pada musim dingin.

Kemungkinan lama insolasi terpanjang

Lintang

Siang hari

00 17 41 49 63 661/3 670 210 900

12 13 15 16 20 24 1 6

Jam bulan bulan Jam

4. Sudut datang sinar MH tengah hari

Efek sudut datang sinar dapat dilihat pada perpindahan MH harian, siang hari insolasi terbesar. Sore & pagi Sudut Kecil Insolasi Kecil

Prinsip tsb. Berlaku juga dalam hubungannya dengan lintang dan musim. Pada musim dingin untuk lintang besar, walaupun siang hari insolasi kecil karena sudut datang sinar kecil.

a Ca b

a a

V VV

terbagi pada permukaan yang lebih luasL = a < b < c

Sudut datang sinar juga tergantung kiblat permukaan lahan.

Mis: dibelahan utara lereng selatan menerima sinar lebih banyak dan utara selalu dalam bayangan.

0

1.5

1.0

2.0

2.5

SURPLUS

0.5

5060708090 40 30 20 10 0

AGIHAN INSOLASIInsolasi sangat berhubungan dengan lintang. Insolasi tahunan terbesar di khatulistiwa dan menurun ke arah kutub. Jumlah insolasi di khatulistiwa selama 1 tahun 4 x lebih besar dibanding di kutub utara maupun selatan.

Radiasi yang diterima permukaan horizontal sebagai fungsi lintang & waktu selama setahun berdasarkan Konstante MH : 1.94 Cal cm-2 menit-1

C. TEMPERATUR Temperatur merupakan ukuran relatif tentang panas dan dinginnya suatu benda.

Panas dapat dinyatakan sebagai energi yang ditranfer dari benda 1 ke benda lain, dengan proses seperti radiasi, Konduksi & Konveksi.

Temperaturmerupakan ukuran intensitas panas, bukan kuantitas contoh udara dan air T. Sama tetapi panas berbeda.

FluktuasTemperatur Harian.Sebagai akibat dari neraca antara radiasi MH dan bumi.

Seperti gambar berikut :

0 126 18 24

INSOLASI

Radiasi Bumi

0 126 18 24

T. Min

T. Max

T. Udara

Fluktuasi Temperatur Bulanan

Disini berhubungan erat dengan lintang bumi di Khatulistiwa fluktuasi kecil, makin jauh makin besar.

Gambar Fluktuasi T. bulanan pada stasiun terpilih

Khatulistiwa

Manaos

BrazilYogya

Kisaran 1 – 30 C

Norwegia

Vardo

Sedang

Kutub 450CFort

Goo

d H

ope

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12bln-25

-20

-15

-10

-50

510

15

20

25

30

35

150C

Disini berhubungan erat dengan lintang bumi di Khatulistiwafluktuasi kecil, makin jauh makin besar.

Secara umum dibedakan 3 pola fluktuasi 1. Pola khatulistiwa2. Pola daerah sedang3. Pola daerah kutub

Ad. 1. Fluktuasi sangat kecil (1 – 30C) < fluktuasi harian – 100C 2 maks 2 min, pada saat

MH di atas daerah & di garis balik.2. Fluktuasi temperatur lebih besar, fluktuasi bulanan > harian 1 maks & 1 min.3. Fluktuasi sangat besar 1 maks & 1 min.

Fluktuasi T. Bulanan :

( inversi suhu)

Yi: T. naik dengan naiknya tempat.

Inversi suhuPada keadaan ttt. terjadi keadaan yang berkebalikan dengan kebiasaan.

Gambaran umum seperti bab dimuka 9profil atm.) khusus lapisan troposfer gradient temp. vertikal sebesar 0.60C tiap 100 m.

Ketinggian

T

Agihan T. Arah Vertikal :

Sebab terjadinya inversi :

1. Radiasi panas dari bumi pada malam hari yang bersih, t. permukaan dingin dan mengakibatkan t. lapisan udara bagian bawah menurun.

2. Drainasi udara dai puncak-puncak bukit ke daeras lembah (night frost).

3. Jika 2 masa udara yang T. berbeda bertemu, dingin di bawah, panas diatas (batas front)

4. Adveksi udara panas diatas permukaan dingin.

5. Terjadi jika masa udara yang luas turun dan tersebar diatas lapisan bawahnya.

Demikian juga udara naik mengembang karena jumlah masa udara diatas lebih sedikit sehingga udara tersebut menjadi dingin.

Adiabatis

Basah ( udara lembab)

Kering (udara kering)

Masa udara naik T.turun dan sebaliknya, masa udara turun T.naik

Basah : perubahan T. 0.50C / 100 m

Kering : perubahan T. 1.00C / 100 m

Jika suatu benda mengembang memerlukan panas, jika panas tidak datang dari sekelilingnya maka benda tersebut menjadi dingin

“Perubahan T. dari masa udara kalau tidak terjadi pelepasan atau penambahan panas ke atau dari luar “

Perubahan-perubahan Adiabatis

A. Basah - TB = 300C – 1000 x 0.50C= 250C 100

A. Kering - TB = 300 – 100C = 200C

C (hujan) : TC = 200C

TD (A.Kering) = 300C

TE (A.Kering) = 400C Panas & kering

C

300C

A1000 m

2000 m

D

GUNUNG

B

E

D. Temperatur tanah

Temp. tanah sangat dikendalikan oleh temperatur permukaan seluruhnya tergantung kepada keadaan cuaca diatas permukaan.

Hal yang harus diperhatikan dalam mengemukakan temp. tanah :

Jeluk, Temperatur dan Waktu

Perlu diingat bahwa temperatur maks yang dapat dicapai pada lapis atas tidak dapat dicapai pada lapis dibawahnya.

Amplitudo temperatur tanah paling tinggi dicapai dilapis atasan, makin kedalam makin rendah, sampai pada suatu jeluktidak terdapat perbedaan temperatur (Amplitudo = 0)

Disamping itu, faktor vegetasi / penutup tanah juga berpengaruh amplitudo suhu tanah. Tanah terbuka (bero) amplitudo harian / bulanan lebih besar dibanding tanah yang tertutup vegetasi.

Gambar Hubungan antara suhu dan waktu pada beberapa

jeluk, cm (Rosenberg, 1976)

Gambar Hubungan antara jeluk (m) dan suhu tanah

pada waktu tertentu