Bumi telah terbentuk sekitar 4,6 milyar tahun yang lalu. Bumi
merupakan planet dengan urutan ketiga dari sembilan planet yang dekat
dengan matahari. Jarak bumi dengan matahari sekitar 150 juta km,
berbentuk bulat dengan radius ± 6.370 km. Bumi merupakan satu-satunya
planet yang dapat dihuni oleh berbagai jenis mahluk hidup. Bumi memiliki
2 macam lapisan, yaitu lapisan internal (dalam) dan lapisan eksternal
(luar). Lapisan dalam merupakan lapisan pembentuk bumi. Sedangkan
lapisan luar merupakan lapisan yang melindungi bumi dari meteor atau
benda-benda luar angkasa lainnya.
Secara struktur lapisan dalam bumi, dibagi menjadi tiga bagian, yaitu sebagai berikut:
1.
Kerak bumi (crush) merupakan kulit bumi bagian luar (permukaan
bumi). Tebal lapisan kerak bumi mencapai 70 km dan merupakan lapisan
batuan yang terdiri dari batu-batuan basa dan masam. Lapisan ini
menjadi tempat tinggal bagi seluruh mahluk hidup. Suhu di bagian bawah
kerak bumi mencapai 1.100 oC. Lapisan kerak bumi dan bagian di
bawahnya hingga kedalaman 100 km dinamakan litosfer.
2. Selimut
atau selubung (mantle) merupakan lapisan yang terletak di bawah lapisan
kerak bumi. Tebal selimut bumi mencapai 2.900 km dan merupakan
lapisan batuan padat. Suhu di bagian bawah selimut bumi mencapai 3.000
oC.
3. Inti bumi (core), yang terdiri dari material cair, dengan
penyusun utama logam besi (90%), nikel (8%), dan lain-lain yang
terdapat pada kedalaman 2900 – 5200 km. Lapisan ini dibedakan menjadi
lapisan inti luar dan lapisan inti dalam. Lapisan inti luar tebalnya
sekitar 2.000 km dan terdiri atas besi cair yang suhunya mencapai
2.200 oC. inti dalam merupakan pusat bumi berbentuk bola dengan
diameter sekitar 2.700 km. Inti dalam ini terdiri dari nikel dan besi
yang suhunya mencapai 4.500 oC.
Namun sebenarnya pada saat ini
ditemukan sebuah fakta bahwa bumi tidak lagi hanya mempunyai 3 lapisan,
tapi 7 lapisan. Pengukuran-Pengukuran dan percobaan-percobaan terbaru
menunjukkan bahwa artikel yang berisi nukleus dari bumi itu berada di
bawah tekanan yang sangat tinggi, tiga juta kali lebih dari permukaan
bumi. Di bawah tekanan seperti itu, zat berubah bentuk menjadi solid,
dan hal ini pada waktunya membuat inti bumi itu sangat solid. Inti bumi
ini dikelilingi suatu lapisan zat cair dengan suhu yang sangat tinggi.
Ini berarti bahwa ada dua lapisan di dalam inti bumi, bukan satu. Satu
lapisan di dalam pusat yang dikelilingi lapisan zat cair. Hal itu
diketahui sesudah alat-alat pengukur dikembangkan dan memberi para
ilmuwan suatu perbedaan yang jelas antar lapisan-lapisan bumi bagian
dalam. Jika kita turun ke bawah bumi yang keras, kita akan menemukan
lapisan batu-batu yang sangat panas, yaitu batu yang berfungsi untuk
membungkus. Setelah itu ada tiga lapisan terpisah, di mana
masing-masing itu berbeda kepadatan, tekanan dan suhu yang
berbeda-beda.
Gambar
ini menunjukkan tujuh lapisan bumi, memberitahukan bahwa kerak bumi
adalah lapisan sangat tipis yang disusul dengan mantel dengan
berbeda-beda ketebalannya, lalu disusul lapisan-lapsan yang terdiri zat
cair, dan diakhiri dengan yang lapisan ketujuh, yaitu nukleus padat.
Para ilmuwan juga menemukan bahwa atom terdiri dari tujuh lapisan atau
tingkatan, dan hal ini membuktikan keseragaman ciptaan, di mana bumi
mempunyai tujuh lapisan dan atom-atom mempunyai tujuh lapisan juga.
Tujuh lapisan bumi itu sangat berbeda-beda dari segi struktur,
kepadatan, suhu dan bahannya.
Lapisan luar bumi secara keseluruhan
sering disebut atmosfer. 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.
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. 75% dari atmosfer
ada dalam 11 km dari permukaan planet.
Troposfer
Lapisan ini
berada pada level yang terrendah, campuran gasnya paling ideal untuk
menopang kehidupan di bumi. Dalam lapisan ini kehidupan terlindung dari
sengatan radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda langit lain.
Dibandingkan dengan lapisan atmosfer yang lain, lapisan ini adalah yang
paling tipis (kurang lebih 15 kilometer dari permukaan tanah). Dalam
lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak,
angin tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari berlangsung.
Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari
troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari
dan menyalurkan panasnya ke udara. Biasanya, jika ketinggian bertambah,
suhu udara akan berkurang secara tunak (steady), dari sekitar 17℃
sampai -52℃. Pada permukaan bumi yang tertentu, seperti daerah
pegunungan dan dataran tinggi dapat menyebabkan anomali terhadap gradien
suhu tersebut.
Lapisan ini dianggap sebagai bagian atmosfer yang
paling penting, karena berhubungan langsung dengan permukaan bumi yang
merupakan habitat dari berbagai jenis mahluk hidup termasuk manusia,
serta karena sebagain besar dinamika iklim berlangsung pada lapisan
troposfer. Susunan kimia udara troposfer terdiri dari 78,03% nitrogrn,
20,99 oksigen, 0,93% argon, 0,03% asam arang, 0,0015% nenon, 0,00015%
helium, 0,0001% kripton, 0,00005% hidrogen, serta 0,000005% xenon. Di
dalam troposfer terdapat tiga jenis awan, yaitu awan rendah (cumulus),
yang tingginya antara 0 – 2 km; awan pertengahan (alto cumulus
lenticularis), tingginya antara 2 – 6 km; serta awan tinggi (cirrus)
yang tingginya antara 6 – 12 km.
Troposfer terbagi lagi ke dalam empat lapisan, yaitu :
1. Lapisan Udara Dasar
Tebal
lapisan udara ini adalah 1 – 2 meter di atas permukaan bumi. Keadaan
di dalam lapisan udara ini tergantung dari keadaan fisik muka bumi,
dari jenis tanaman, ketinggian dari permukaan laut dan lainnya.
Keadaan udara dalam lapisan inilah yang disebut sebagai iklim mikro,
yang memperngaruhi kehidupan tanaman dan juga jasad hidup di dalam
tanah.
2. Lapisan Udara Bawah
Lapisan udara ini dinamakan juga
lapisan-batasan planiter (planetaire grenslag, planetary boundary
layer). Tebal lapisan ini 1 – 2 km. Di sini berlangsung berbagai
perubahan suhu udara dan juga menentukan iklim.
3. Lapisan Udara Adveksi (Gerakan Mendatar)
Lapisan
ini disebut juga lapisan udara konveksi atau lapisan awan, yang
tebalnya 2 – 8 km. Di dalam lapisan udara ini gerakan mendatar lebih
besar daripada gerakan tegak. Hawa panas dan dingin yang beradu di sini
mengakibatkan kondisi suhu yang berubah-ubah.
4. Lapisan Udara Tropopouse
Merupakan
lapisan transisi antara lapisan troposfer dan stratosfer terletak
antara 8 – 12 km di atas permukaan laut (dpl). Pada lapisan ini
terdapat derajat panas yang paling rendah, yakni antara – 46 o C sampai
– 80o C pada musim panas dan antara – 57 o C sampai – 83 o C pada
musim dingin. Suhu yang sangat rendah pada tropopouse inilah yang
menyebabkan uap air tidak dapat menembus ke lapisan atmosfer yang lebih
tinggi, karena uap air segera mengalami kondensasi sebelum mancapai
tropopouse dan kemudian jatuh kembali ke bumi dalam bentuk cair (hujan)
dan padat (salju, hujan es).
Stratosfer
Perubahan secara bertahap
dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km.
Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat
dingin yaitu – 70oF atau sekitar – 57oC. Pada lapisan ini angin yang
sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu.Disini juga
tempat terbangnya pesawat. Awan tinggi jenis cirrus kadang-kadang
terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuaca yang
signifikan yang terjadi pada lapisan ini. Dari bagian tengah stratosfer
keatas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah semakin naik,
karena bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon yang bertambah.
Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra ungu. Suhu pada lapisan
ini bisa mencapai sekitar 18oC pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan
stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya. Lapisan
stratosfer dibagi dalam tiga bagian yaitu:
a. Lapisan udara isoterm; terletak antara 12 – 35 km dpl, dengan suhu udara – 50o C sampai -55o C.
b. Lapisan udara panas; terletak antara 35 – 50 km dpl, dengan suhu – 50o C sampai + 50o C.
c.
Lapisan udara campuran teratas; terletak antara 50 – 80 km dpl, dengan
suhu antara +50o C sampai -70o C. karena pengaruh sinar ultraviolet,
pada ketinggian 30 km oksigen diubah menjadi ozon, hingga kadarnya akan
meningkat dari 5 menjadi 9 x 10-2 cc di dalam 1 m3.
Mesosfer
Kurang
lebih 25 mil atau 40km diatas permukaan bumi terdapat lapisan transisi
menuju lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika
ketinggian bertambah, sampai menjadi sekitar – 143oC di dekat bagian
atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km diatas permukaan bumi.
Suhu serendah ini memungkinkan terjadi awan noctilucent, yang terbentuk
dari kristal es. Daerah transisi antara lapisan mesosfer dan termosfer
disebut mesopouse dengan suhu terendah – 110o C.
Termosfer
Transisi
dari mesosfer ke termosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km.
Dinamai termosfer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi
pada lapisan ini yaitu sekitar 1982oC. Perubahan ini terjadi karena
serapan radiasi sinar ultra ungu. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia
sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama
ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era
satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang
radio jarak jauh. Molekul oksigen akan terpecah menjadi oksegen atomik
di sini. Proses pemecahan molekul oksigen dan gas-gas atmosfer lainnya
akan menghasilkan panas, yang akan menyebabkan meningkatnya suhu pada
lapisan ini. Suhu pada lapisan ini akan meningkat dengan meningkaknya
ketinggian. Ionosfer dibagi menjadi tiga lapisan lagi, yaitu:
a. Lapisan Udara E
Terletak
antara 80 – 150 km dengan rata-rata 100 km dpl. Lapisan ini tempat
terjadinya proses ionisasi tertinggi. Lapisan ini dinamakan juga
lapisan udara KENNELY dan HEAVISIDE dan mempunyai sifat memantulkan
gelombang radio. Suu udara di sini berkisar – 70o C sampai +50o C .
b. Lapisan udara F
Terletak antara 150 – 400 km. Lapisan ini dinamakan juga lapisan udara APPLETON.
c. Lapisan udara atom
Pada
lapisan ini, benda-benda berada dalam lbentuk atom. Letaknya lapisan
ini antara 400 – 800 km. Lapisan ini menerima panas langsung dari
matahari, dan diduga suhunya mencapai 1200o C
Fenomena aurora yang dikenal juga dengan cahaya utara atau cahaya selatan terjadi di lapisan ini.
Eksosfer
Merupakan
lapisan atmosfer yang paling tinggi. Pada lapisan ini, kandungan
gas-gas atmosfer sangat rendah. Batas antara ekosfer (yang pada
dasarnya juga adalah batas atmosfer) dengan angkasa luar tidak jelas.
Daerah yang masih termasuk ekosfer adalah daerah yang masih dapat
dipengaruhi daya gravitasi bumi. Garis imajiner yang membatasi ekosfer
dengan angkasa luar disebut magnetopause. Adanya refleksi cahaya
matahari yang dipantulkan oleh partikel debu meteoritik. Cahaya
matahari yang dipantulkan tersebut juga disebut sebagai cahaya Zodiakal.
Sumber :
LAPISAN BUMI DAN
FUNGSINYA