Dinamika atmosfer dan hubungannya dengan kehidupan

 

1. Terbentuknya atmosfer bumi

Menurut ahli kosmologi, kemungkinan besar planet bumi berasal dari matahari sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu, setelah bertemu dengan bintang yang lewat, mengikuti peristiwa kosmik, yang dikenal sebagai “Big Bang”. Setelah terpisah dari matahari, ia mulai berputar di sekitar matahari di bawah pengaruh tarikan gravitasi matahari dan berputar pada sumbunya seperti bola api, dikelilingi oleh selubung gas yang sangat panas yang disebut sebagai atmosfer purba

Atmosfer purba pada tahap itu berada dalam pergolakan hebat saat dilemparkan melalui ruang angkasa. Selubung gas panasnya dengan cepat didinginkan, terkondensasi dan membentuk kerak padat pada lapisan permukaan setelah memberikan gas dan uap panas, yang banyak, yang mudah menguap dari bahan yang meleleh di permukaan. Bagian dari gas dan uap  

panas yang mendingin dan mengembun menjadi air, membentuk lautan. Sisanya membentuk selubung gas di sekitar planet atau disimpan di batu. Atmosfer yang terbentuk saat itu, didominasi oleh hidrogen dengan oksigen sedikit atau hampir tidak ada, sehingga tidak dapat mendukung kehidupan seperti saat ini.

Namun, ketika bumi menjadi lebih dingin, aksi kimia dan reaksi kompleks dalam kerak dan interaksi antara kerak dan atmosfer secara bertahap menyebabkan pembentukan atmosfer yang dapat mendukung bentuk kehidupan awal seperti mikroba sel tunggal yang membutuhkan sedikit oksigen dalam kelangsungan hidupnya. Bentuk kehidupan mikroba seperti itu, dikenal juga sebagai ganggang biru-hijau, diduga muncul pertama kali di lautan. Mikroba tersebut menyerap karbon dioksida dan dengan bantuan sinar matahari, melepaskan oksigen dengan proses bio-kimia yang dikenal sebagai fotosintesis tanaman hijau. Akumulasi oksigen di atmosfer memfasilitasi evolusi bentuk kehidupan yang lebih kompleks dan bersel banyak yang sekarang dapat diamati di bumi. Dipercayai bahwa semua perkembangan ini terjadi dalam satu miliar tahun pertama sejarah bumi dan bahwa, sejak saat itu, atmosfer secara bertahap stabil seperti saat ini (Saha, 2008).  

 2. Komposisi atmosfer

Atmosfer berasal dari kata “atmos” dan “sphaira”. “Atmos” memiliki arti uap, sedangkan “sphaira” artinya adalah bola bumi. Atmosfer adalah lapisan gas yang menyelubungi bumi. Sebagai lapisan pelindung bumi, atmosfer memiliki sifat berikut: 

• Tidak berwarna, tidak berbau, tidak berwujud dan hanya bisa dirasakan oleh indra perasa dalam bentuk angin
• Memiliki berat sehingga menyebabkan tekanan
• Bersifat dinamis dan elastis sehingga bisa mengembang dan mengeru

Komposisi gas di atmosfer yang menyelubungi bumi sebagai berikut:

 Keberadaan atmosfer membantu keberlangsungan hidup makhluk hidup di bumi. Fungsi atmosfer adalah:

• Mengurangi dampak buruk radiasi matahari dan mengurangi panas saat malam hari, 
• Menyebarkan air melalui siklus hidrologi, 
• Menyediakan karbon dioksida serta oksigen,
• Menahan dan mengikis meteor yang jatuh ke bumi

3. Struktur atmosfer bumi 

Atmosfer secara vertikal dapat dibedakan menjadi: troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer dan eksosfer (Ahrens, 2016). Gambar berikut menunjukkan lapisan atmosfer 

a. Troposfer

Lapisan troposfer adalah lapisan atmosfer paling bawah. Jika diukur dari kutub utara, berada sampai ketinggian 8 km. Jika diukur dari wilayah ekuator, berada sampai ketinggian 15-19 km. Troposfer dianggap sebagai lapisan atmosfer yang paling penting karena berhubungan langsung dengan makhluk hidup di bumi. Pada lapisan ini terjadi peristiwa hujan, hujan es dan gejala lain yang berkaitan dengan iklim.  

 b. Stratosfer

 Pada lapisan ini, udara akan merenggang seiring dengan meningkatnya ketinggian. Pada lapisan ini terdapat “lapisan ozon” yang berperan menyerap radiasi sinar ultraviolet sehingga bumi tidak menyerap seluruh sinar ultraviole

c. Mesosfer 

Lapisan atmosfer ini berada di atas stratosfer dan di bawah termosfer. Suhu pada lapisan ini akan menurun seiring bertambahnya ketinggian. Pada permulaan mesosfer, suhu terkesan naik, namun akan turun dan menyentuh angka -72 oC pada ketinggian + 75 km. Di lapisan ini, sebagian meteorit terbakar. Daerah perbatasan antara lapisan mesosfer dengan lapisan selanjutnya, yakni termosfer disebut juga dengan istilah mesopause. Suhu terendah pada lapisan ini adalah -110 oC. 

d. Termosfer 

Lapisan ini disebut juga lapisan ionosfer karena pada lapisan ini terjadi proses ionisasi gas yang diperoleh dari radiasi matahari. Suhu di lapisan ini meningkat seiring dengan ketinggian

e. Eksosfer 

Lapisan eksosfer adalah lapisan terluar atmosfer. Hidrogen mendominasi lapisan ini. Kerapatan udaranya sangat rendah. Tingkat cahaya sangat rendah. Garis imajiner yang membatasi eksosfer dengan angkasa luas dikenal dengan istilah Magnetopause