Tahukah Anda bahwa Bumi kita dilindungi oleh lapisan atmosfer? Tanpanya, Bumi akan musnah. Para ilmuwan telah menemukan bahwa atmosfer Bumi memiliki 7 lapisan yang berbeda kepadatan dan ketinggiannya, masing-masing dengan manfaatnya sendiri.
Atmosfer bumi adalah selimut tipis gas dan partikel kecil – yang disebut udara. Kita mengetahui bahwa udara dapat bergerak dan menciptakan angin. Atmosfer bumi, bersama dengan melimpahnya uap air di permukaan bumi, merupakan kunci keunikan tempat planet kita di tata surya. Banyak hal yang membuat Bumi istimewa bergantung pada atmosfer. Misalnya, semua makhluk hidup memerlukan sebagian gas di udara untuk menunjang kehidupan. Tanpa atmosfer, Bumi mungkin hanya akan menjadi batu tak bernyawa.
Atmosfer membantu dalam proses pernapasan dan fotosintesis, serta memainkan peran penting dalam siklus air dan sebagai media penyebaran cahaya di bumi.
Berikut adalah 7 lapisan atmosfer bumi, yaitu:
- Troposfer. Merupakan lapisan paling rendah dan tempat terjadinya hampir semua fenomena cuaca.
- Stratosfer. Mengandung lapisan ozon yang melindungi bumi dari radiasi ultraviolet berbahaya.
- Mesosfer. Lapisan yang terletak di atas stratosfer dan merupakan tempat terjadinya meteor.
- Thermosfer. Memiliki suhu yang sangat panas namun tidak terasa karena ketidakterdapatannya molekul udara yang cukup
- Ionosfer. Di antara lapisan mesosfer dan eksosfer, terdapat ionosfer yang memiliki plasma listrik yang memantulkan gelombang radio dan merupakan tempat terjadinya aurora.
- Eksosfer. Merupakan lapisan terluar yang bertemu dengan luar angkasa.
- Magnetosfer. Lapisan terluar atmosfer Bumi adalah magnetosfer, yang melindungi planet kita dari angin matahari dan radiasi berbahaya dengan medan magnetnya.
Terdapat 7 lapisan atmosfer yang memiliki manfaat luar biasa dan membuktikan keindahan bumi dan kekuasaan Allah SWT. Troposfer adalah lapisan paling rendah (hingga 15 km), di atasnya ada stratosfer (hingga 50 km) yang manfaatnya sangat penting bagi manusia. Di ketinggian hingga 80 km terdapat lapisan mesosfer.
Lapisan berikutnya di atas ketinggian 80 km adalah termosfer, eksosfer, ionosfer, dan magnetosfer. Lapisan-lapisan ini memiliki manfaat yang beragam yang akan kita pelajari dan kagumi. Kita akan terpesona oleh keindahan alam yang menakjubkan ini yang tidak akan pernah bisa dicapai oleh manusia.
7 lapisan atmosfer sering disebut dalam Al-Qur'an surat Fushshilat (41) Ayat 11 dan 12. Ayat tersebut memuat terjemahan tentang hal ini.
Surat Al-Fushshilat Ayat 11:
Kemudian Dia menuju ke langit dan (langit) itu masih berupa asap, lalu Dia berfirman kepadanya dan kepada bumi, “Datanglah kamu berdua menurut perintah-Ku dengan patuh atau terpaksa.” Keduanya menjawab, ”Kami datang dengan patuh.”
Surat Al-Fushshilat Ayat 12:
Lalu diciptakan-Nya tujuh langit dalam dua masa dan pada setiap langit Dia mewahyukan urusan masing-masing. Kemudian langit yang dekat dengan bumi, Kami hiasi dengan bintang-bintang, dan (Kami ciptakan itu) untuk memelihara. Demikianlah ketentuan Allah Yang Maha Perkasa, Maha Mengetahui.
Sungguh mengagumkan! Meskipun beberapa ilmuwan setuju bahwa Al-Quran menyebutkan tentang 7 lapisan langit, namun bintang-bintang terdekat dengan bumi sendiri berjarak 4,3 tahun cahaya.
Ketika kita memikirkan tentang galaksi di alam semesta, kita menyadari bahwa mereka terdiri dari milyaran bintang yang menghiasi langit. Bintang-bintang dan galaksi yang terlihat berada di langit dekat kita.
Allah SWT berfirman.
” Kami menghiasi langit terdekat (terendah) dengan bintang-bintang menjadi sebagai perhiasan ” (QS. Al – Mulk, Ayat 5)
Artinya bintang ini menghiasi langit pertama yang terdekat dengan kita dan bahwa Allah SWT adalah satu-satunya yang tahu tentang sisa langit yang ada di alam semesta.
Hanya Allah saja yang tahu maksud dari 7 lapis langit itu. Manusia hanya bisa mempelajari apa yang sudah diciptakan oleh Allah agar bisa bersyukur dengan apa yang dimilikinya.
Mari kita lanjutkan pembahasan tentang 7 lapisan atmosfer yang melindungi bumi kita.
1. Lapisan Troposfer
Angin, hujan, dan salju yang ada di Bumi, serta semua udara yang kita hirup berada di lapisan troposfer. Troposfer adalah lapisan terendah dan paling penting dari atmosfer. Lapisan ini berada pada ketinggian hingga 12 km di atas permukaan Bumi.
Suhu Lapisan Troposfer:
- Suhu di lapisan troposfer paling tinggi dekat dengan permukaan bumi dan menurun saat naik ke atas. Rata-rata, suhu troposfer menurun sekitar 6,5 derajat Celsius untuk setiap kenaikan 1.000 meter (atau sekitar 3,6 derajat Fahrenheit untuk setiap naik 1.000 kaki).
- Permukaan bumi menyimpan panas dari matahari. Batuan, tanah, dan air menyerap cahaya matahari dan memancarkan kembali ke atmosfer sebagai panas, menjadikannya lebih panas di dekat permukaan.
- Suhu lebih tinggi di dekat permukaan karena gravitasi menarik lebih banyak gas. Semakin besar kepadatan gas, suhu makin naik.
- Di troposfer udara yang lebih hangat terletak di bawah udara dingin. Kondisi ini tidak stabil karena udara hangat kurang padat daripada udara dingin.
- Udara hangat di daerah bawah naik dan udara dingin di daerah atas tenggelam, jadi udara di bagian atas tidak bercampur banyak dengan udara di bagian bawah.
- Pencampuran udara menyebabkan suhu berubah-ubah dari waktu ke waktu dan tempat ke tempat. Udara naik dan turun di lapisan troposfer menunjukkan bahwa cuaca terjadi di lapisan troposfer.
Inversi Suhu:
Kadang-kadang ada inversi suhu, di mana suhu udara di troposfer meningkat seiring dengan ketinggian dan udara hangat berada di atas udara dingin yang disebut inversi. Inversi sangat stabil dan dapat berlangsung selama beberapa hari atau bahkan berminggu-minggu.
Bentuk inversi:
- Di darat pada malam hari atau pada musim dingin saat tanah dingin. Tanah yang dingin mendinginkan udara yang berada di atasnya, membuat lapisan udara yang rendah ini lebih padat dibandingkan udara di atasnya.
- Dekat pantai, tempat air laut dingin mendinginkan udara di atasnya. Ketika udara yang lebih padat bergerak ke daratan, ia meluncur ke bawah udara hangat di atas daratan.
Di bagian atas troposfer ada lapisan tipis di mana suhunya tidak berubah dengan ketinggian. Hal ini berarti udara di lapisan tersebut bekerja sebagai pendingin, membuat udara di bagian bawah troposfer yang terperangkap lebih hangat daripada udara di stratosfer yang lebih ringan. Udara dari dua lapisan ini jarang bercampur.
2. Lapisan Stratosfer
Stratosfer adalah lapisan di atas troposfer. Lapisan ini naik hingga sekitar 50 kilometer (31 mil) di atas permukaan.
Ada sedikit pencampuran antara dua lapisan atmosfer: stratosfer di atas troposfer, dan troposfer di bawahnya. Keduanya terpisah cukup jelas. Terkadang, abu dan gas dari letusan gunung berapi besar bisa mencapai stratosfer. Karena sedikitnya pencampuran antara dua lapisan tersebut, abu dan gas bisa tetap terperangkap di stratosfer selama bertahun-tahun.
Suhu
Di stratosfer, suhu naik saat ketinggian bertambah. Apa yang menyebabkan peningkatan suhu di stratosfer?
Matahari adalah sumber panas utama untuk stratosfer. Udara di stratosfer tetap stabil karena udara hangat, yang juga sedikit lebih ringan, berada di atas udara dingin, yang lebih padat. Hal ini mengakibatkan sedikit pencampuran udara di lapisan tersebut.
Ozon dalam Lapisan Stratosfer
Lapisan ozon ditemukan di stratosfer pada ketinggian antara 15 hingga 30 km (9-19 mil). Lapisan ozon ini memiliki konsentrasi ozon yang rendah, tetapi lebih tinggi daripada konsentrasi di tempat lain. Ketebalan lapisan ozon bervariasi tergantung pada musim dan juga terkait dengan lintang.
Ozon dibuat di stratosfer oleh energi matahari. Radiasi ultraviolet membagi sebuah molekul oksigen menjadi dua atom oksigen.
Satu atom oksigen bergabung dengan molekul oksigen lain untuk membuat molekul ozon, O3. Ozon tidak stabil dan kemudian terurai menjadi molekul oksigen dan atom oksigen.
Ini adalah proses alami yang membuat ozon terbentuk di lapisan stratosfer. Lapisan ozon sangat penting karena menyerap sebagian besar radiasi ultraviolet dari matahari.
Karena itu, lapisan ozon melindungi kehidupan di Bumi. Sinar UV energi tinggi menembus sel dan merusak DNA, menyebabkan kematian sel (yang kita kenal sebagai kulit terbakar).
Organisme di Bumi tidak dapat bertahan terhadap sinar UV yang kuat yang dapat membunuh atau merusak mereka.
Tanpa perlindungan ozon yang melindungi dari sinar UVC dan UVB, kehidupan kompleks di bumi tidak akan bertahan lama.
3. Lapisan Mesosfer
Di atas stratosfer adalah mesosfer. Ketinggiannya meningkat menjadi sekitar 85 kilometer di atas permukaan. Suhu menurun seiring dengan ketinggian di lapisan ini karena beberapa molekul gas di mesosfer menyerap radiasi matahari. Mesosfer sangat dingin, terutama di puncaknya, sekitar -90 derajat Celsius (-130 derajat Fahrenheit).
Udara di mesosfer memiliki kepadatan sangat rendah: 99,9% dari massa atmosfer di bawah mesosfer. Akibatnya, tekanan udara sangat rendah.
Seseorang yang bepergian melalui mesosfer akan mengalami luka bakar parah akibat sinar ultraviolet. Hal ini disebabkan karena lapisan ozon yang melindungi dari sinar UV berada di stratosfer bawah. Di sana hampir tidak ada oksigen yang bisa dihirup. Selain itu, darah orang tersebut akan mendidih pada suhu tubuh normal.
Apakah kamu pernah melihat hujan meteor?
Meteor terbakar saat menuju ke bumi melalui lapisan udara yang disebut mesosfer. Saat bergerak melalui udara, meteor tersebut mengalami gesekan dengan molekul gas, menyebabkannya menjadi sangat panas. Akibatnya, banyak meteor terbakar sepenuhnya di dalam mesosfer.
4. Lapisan Termosfer
Adakah manusia bisa hidup di lapisan Termosfer? Jawabannya tidak, kecuali orang tersebut pakai pakaian astronot lengkap dengan tabung gas udara serta tinggal di stasiun luar angkasa.
Termosfer adalah lapisan atmosfer bumi di atas mesosfer dan di bawah eksosfer. Lapisan ini membentang sekitar 90 km (56 mil) antara 500 sampai 1.000 km (311-621 mil) di atas planet kita.
Kepadatan molekul di lapisan ini sangat rendah. Satu molekul gas dapat bergerak sekitar 1 km sebelum bertabrakan dengan molekul lain. Udara terasa sangat dingin karena sedikit energi yang ditransfer.
Suhu naik tajam di dalam lapisan atmosfer yang lebih rendah (di bawah 200 sampai 300km ketinggian). Suhu ini sangat dipengaruhi oleh aktivitas matahari.
Termosfer biasanya memiliki suhu sekitar 200°C (360°F) yang lebih panas di siang hari daripada di malam hari, dan kira-kira 500°C (900°F) lebih panas ketika matahari sangat aktif dibandingkan pada waktu lain.
Suhu di termosfer atas berkisar 500°C (932°F) sampai 2.000°C (3632°F) atau lebih tinggi.
Sebagian besar sinar-X dan radiasi UV dari matahari diserap di termosfer. Saat matahari sangat aktif dan memancarkan radiasi energi lebih tinggi, termosfer menjadi panas dan membesar.
5. Lapisan Ionosfer
Pada lapisan termosfer juga terdapat lapisan ionosfer. Radiasi dari matahari membuat molekul-molekul gas menjadi ion, yang memiliki muatan listrik positif dan elektron-elektron bermuatan negatif. Elektron-elektron ini membentuk arus listrik di dalam ionosfer. Karena terdapat ion-ion yang bebas, ionosfer memiliki banyak sifat menarik.
Pada malam hari, gelombang radio dipantulkan oleh ionosfer dan dipantulkan kembali ke bumi. Inilah sebabnya mengapa stasiun radio AM terdengar jauh dari sumbernya di malam hari. Foton matahari dengan energi tinggi dapat merobek elektron dari partikel gas di termosfer. Hal ini menciptakan ion listrik dari atom dan molekul. Ionosfer bumi, terdiri dari beberapa daerah partikel terionisasi seperti di atmosfer, tumpang tindih dengan dan ruang yang sama dengan termosfer netral.
Seperti laut, udara di atmosfer bumi juga memiliki gelombang dan pasang. Gelombang dan pasang membantu energi bergerak di atmosfer, termasuk di termosfer. Angin dan sirkulasi di termosfer sebagian besar didorong oleh gelombang dan pasang. Ion-ion yang berpindah, ditabrak oleh gas netral, menghasilkan arus listrik kuat di beberapa bagian termosfer.
Bagaimana terjadinya Aurora?
Aurora (cahaya selatan dan utara) terjadi pada termosfer berion yang disebut ionosfer. Partikel bermuatan (elektron, proton, dan ion lainnya) dari ruang angkasa bertabrakan dengan atom dan molekul dalam termosfer di lintang tinggi, menarik mereka ke keadaan energi yang lebih tinggi. Atom dan molekul menumpahkan kelebihan energi ini dengan foton yang memancarkan cahaya, yang kita lihat sebagai aurora berwarna-warni.
6. Lapisan Eksosfer
Eksosfer adalah lapisan di atas termosfer. Ini adalah bagian atas atmosfer. Eksosfer tidak memiliki batas atas yang jelas, tetapi secara bertahap menyatu dengan ruang luar. Gas-gas di lapisan ini sangat jarang, tetapi suhunya sangat tinggi. Gravitasi bumi sangat lemah di eksosfer sehingga gas-gas kadang-kadang terlepas ke ruang angkasa.
Eksosfer memiliki karakteristik unik yang membuatnya sangat berbeda dari lapisan atmosfer lainnya. Misalnya, karena eksosfer memiliki gravitasi yang sangat lemah, partikel gas di lapisan ini cenderung bergerak dengan kecepatan yang tinggi. Hal ini menyebabkan suhu di eksosfer menjadi sangat tinggi meskipun jumlah partikel gasnya sedikit. Selain itu, eksosfer juga merupakan tempat di mana atmosfer Bumi bertemu dengan medium antarplanetar, yang menyebabkan gas-gas di lapisan ini secara bertahap beralih ke medium antarplanetar tersebut.
Dengan semua karakteristiknya yang unik, eksosfer masih menjadi wilayah yang menarik bagi para ilmuwan yang ingin memahami lebih dalam tentang dinamika atmosfer Bumi serta interaksi dengan ruang angkasa.
7. Lapisan Magnetosfer
Lapisan magnetosfer, dibentuk oleh medan magnet Bumi, berguna untuk melindungi Bumi dari benda-benda angkasa dan sinar kosmik berbahaya. Sabuk Van Allen, lapisan magnetosfer yang juga dikenal dengan nama tersebut, terletak ribuan kilometer di atas Bumi dan melindungi kehidupan di Bumi dari energi yang membahayakan.
Semua temuan-temuan ilmiah membuktikan bahwa dunia dilindungi dengan cara yang sangat khusus dari beragam radiasi. Seperti yang dijelaskan dalam Al Qur’an, surat Al-Anbiya’ ayat 32.
وَجَعَلْنَا السَّمَاۤءَ سَقْفًا مَّحْفُوْظًاۚ وَهُمْ عَنْ اٰيٰتِهَا مُعْرِضُوْنَ
Dan Kami menjadikan langit sebagai atap yang terpelihara, namun mereka tetap berpaling dari tanda-tanda (kebesaran Allah) itu (matahari, bulan, angin, awan, dan lain-lain).
Radiasi yang dipancarkan oleh matahari dan bintang-bintang lainnya, sangat berbahaya bagi makhluk hidup. Jika tidak ada sabuk Van Allen, energi besar yang disebut jilatan api matahari dapat menghancurkan kehidupan di Bumi.
Tentang pentingnya Sabuk Van Allen, Dr. Hugh Ross menyatakan bahwa Bumi memiliki kepadatan tertinggi di tata surya kita. Besi dan nikel memiliki peran dalam medan magnet besar di Bumi.
Medan magnet ini membentuk perisai radiasi Van-Allen yang melindungi Bumi dari radiasi. Tanpa perisai ini, kehidupan tidak akan mungkin di Bumi. Satu-satunya planet berbatu lain yang mungkin memiliki medan magnet adalah Merkurius, tetapi kekuatan medannya 100 kali lebih kecil dari Bumi. Bahkan Venus, planet kembar kita, tidak memiliki medan magnet. Perisai Radiasi Van-Allen adalah desain unik untuk Bumi.
Dari penjelasan tentang 7 lapis atmosfer di atas, pastinya kita makin sadar akan pentingnya atmosfer untuk Bumi.
Berikut adalah alasan mengapa atmosfer sangat penting.
1. Fotosintesis
Dalam proses fotosintesis, tanaman menggunakan karbon dioksida (CO2) dan menghasilkan oksigen (O2). Fotosintesis membantu menciptakan oksigen yang kita hirup di udara.
Reaksi kimia untuk fotosintesis adalah:
6CO2 + 6H2O + energi surya → C6H12O6 (gula) + 6O2
2. Respirasi (Proses Pernapasan)
Dalam proses pernapasan, hewan menggunakan oksigen untuk mengubah gula menjadi energi yang mereka butuhkan. Tanaman juga melakukan pernapasan dan menggunakan sebagian gula yang mereka hasilkan.
Reaksi kimia untuk respirasi adalah:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energi bisa digunakan
Respirasi dan fotosintesis merupakan kebalikan reaksi. Dimana respirasi menggunakan O2 untuk menghasilkan CO2 sedangkan Fotosintesis dari CO2 menghasilkan O2.
3. Atmosfer bagian penting Siklus Air
Dalam siklus hidrologi, air menghabiskan banyak waktu di atmosfer, sebagian besar berupa uap air. Atmosfer merupakan reservoir penting untuk air.
4. Ozon (O3) membuat kehidupan di Bumi jadi mungkin
Ozon adalah molekul yang terdiri dari tiga atom oksigen (O3). Ozon di atmosfer atas menyerap energi tinggi ultraviolet (UV) sebagai radiasi yang berasal dari Matahari. Hal ini melindungi makhluk hidup di permukaan bumi dari sinar matahari yang paling berbahaya. Tanpa ozon untuk perlindungan, hanya bentuk kehidupan paling sederhana yang akan bisa hidup di Bumi. Konsentrasi tertinggi ozon berada di lapisan ozon di stratosfer rendah.
5. Menjaga suhu Bumi
Tanpa atmosfer, suhu bumi akan dingin di malam hari dan panas terik di siang hari. Gas rumah kaca menangkap panas di atmosfer. Gas rumah kaca tersebut diantaranya termasuk karbon dioksida, metana, uap air, dan ozon.
6. Menjadi perantara dalam merambatkan gelombang
Atmosfer terdiri dari gas dan menyebarkan energi. Gelombang suara adalah salah satu jenis energi yang bergerak melalui atmosfer. Kita tidak akan dapat mendengar suara tanpa atmosfer, yakni udara. Di samping itu, tanpa atmosfer yang berperan sebagai media untuk makhluk hidup, serangga, burung, atau pesawat tidak akan bisa terbang.
Referensi:
ck-12.org: Layers of the Atmosphere
ck-12.org: Layers of the Atmosphere
tandai.id 
Tinggalkan komentar