Makalah Tentang Atmosfer Dan Debu

                                                                   BAB 1

                                                      LATAR BELAKANG

       A.    Atmosfer

 

Dalam kegiatan meteorologi termasuk pengamatan synoptik, kita tidak lepas dari atmosfer, khususnya Trroposfer. Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi, diperkirakan tebel atmosfer mencapai sekitar 12.000 km. Lapisan udara ini banyak mengandung nitrogen (78%) dan oksigen (21%) dalam bentuk gas. Fungsi atmosfer antara lain :
1.  Mengatur dan menyarring sinar matahari yang mengenai dan yang dipantulkan oleh permukaan bumi sehingga suhu di permukaan bumi tidak berubah dengan extrim.
2.  Sebagai medium bagi penjalaran gelombang bunyi.
3. Mengatur sirkulasi udara.
Sebagai penahan radiasi matahari.
4.  Sebagai tempat tersediannya gas oksigen (O2) bagi pernafasan dan pembakaran.
5.  Dapat dimanfaatkan pada bidang komunikasi dan transpotasi

Sebanyak 97 % udara terletak pada lapisan paling bawah hingga 29 km di atas permukaan air laut. Lapisan udara semakin tipis sejalan dengan bertambahnya ketinggian. Ketingggian Troposfer tidak sama pada setiap tempat di permukaan bumi, khusus di ekuator ketinggian troposfer bisa mencapai 17-18 km, sedangkan di kutub sekitar 6-8 km. Susunan gas-gas

Atmosfer sangat penting bagi kehidupan di bumi. Hal ini disebabkan karena segala peristiwa cuaca terjadi pada ketinggian antara 0 sampai 10 km dari permukaan bumi. Seperti terjadinya badai, angin topan, dan banjir yang sangat berpengaruh terhadap aktivitas kehidupan manusia. Dengan adanya atmosfer juga dapat menyelamatkan kehidupan mahkluk hidup dari bahaya sinar ultra violet yang dipancarkan bersama radiasi matahari. Atmosfer juga terdiri dari gas-gas yang dibutuhkan tumbuhan, hewan, dan manusia. Oleh karena itu, pemahaman tentang fenomena atmosfer terutama di lapisan sampai 10 km sangat diperlukan, sehingga kita dapat mengetahui atau memanfaatkannya untuk kesejahteraan manusia.

Sebelum membahas lebih jauh tentang atmosfer, mari kita pahami terlebih dahulu tentang pengertian atmosfer. Atmosfer adalah lapisan udara yang mengelilingi bumi dengan ketebalan kurang lebih 1.000 km dari permukaan bumi. Lapisan udara ini terdiri dari beberapa gas yang merupakan unsur-unsur dan senyawa kimia. Komposisi gas-gas lapisan udara didominasi oleh empat macam gas, yaitu: Nitrogen (N2), Oksigen (O2), Argon (Ar), dan Karbondioksida (CO2). Secara keseluruhan keempat gas tersebut menempati 98,93 % dari isi keseluruhan udara. Untuk lebih memperdalam pemahaman tentang gas-gas yang terkandung di dalam lapisan udara dapat Anda perhatikan pada tabel berikut:

Selain keempat gas tersebut di atas ada beberapa gas lain yang terdapat di dalam atmosfer, yaitu di antaranya Ozon. Walaupun ozon ini jumlahnya sangat sedikit namun sangat berguna bagi kehidupan di bumi. Karena ozonlah yang dapat menyerap sinar ultra violet yang dipancarkan sinar matahari sehingga jumlahnya sudah sangat berkurang ketika sampai di permukaan bumi. Apabila radiasi ultra violet ini tidak terserap oleh ozon, maka akan menimbulkan malapetaka bagi kehidupan mahkluk hidup yang ada di bumi. Malapetaka apa yang ditimbulkan dari radiasi tesebut? Anda tahu bahwa radiasi ini di antaranya dapat membakar kulit mahkluk hidup, memecahkan kulit pembuluh darah, dan menimbulkan penyakit kanker kulit. Untuk itu, kita harus bersyukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan gas berupa ozon, dan kita berharap agar gas ozon selalu tetap ada di dalam atmosfer atau lapisan udara. Dari tabel tersebut Anda dapat melihat bahwa Gas Nitrogen merupakan gas yang paling banyak terdapat dalam lapisan udara atau atmosfer bumi. Salah satu sumbernya yaitu berasal dari pembakaran sisa-sisa pertanian dan akibat letusan gunung api. Gas lain yang cukup banyak dalam lapisan udara atau atmosfer adalah Oksigen. Oksigen antara lain berasal dari hasil proses fotosintesis pada tumbuhan yang berdaun hijau. Dalam proses fotosintesis, tumbuhan menyerap gas Karbondioksida dari udara dan mengeluarkan Oksigen. Gas Karbondioksida secara alami besaral dari pernapasan mahkluk hidup, yaitu hewan dan manusia. Sedangkan secara buatan gas Karbondioksida berasal dari asap pembakaran industri, asap kendaraan bermotor, kebakaran hutan, dan lain-lain.

Lapisan udara yang berketebalan ( 1.000 km atau yang disebut atmosfer terdiri dari beberapa lapisan dan setiap lapisan mempunyai ciri khas. Apa sajakah lapisan-lapisan itu? Dan bagaimana ciri-cirinya? Sebelum membahas pertanyaan-pertanyaan tersebut, silahkan Anda perhatikan gambar berikut:

Pada gambar di samping terlihat ada beberapa lapisan atmosfer yang menyelubungi bumi. Lapisan-lapisan tersebut adalah troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer atau desifasister. Untuk memahami lebih jauh, mari kita bahas setiap lapisan-lapisan tersebut.

a.litosfer

 Litosfer adalah kulit terluar dari planet berbatu. Litosfer berasal dari kata Yunani, lithos (λίθος) yang berarti berbatu, dan sphere (σφαῖρα) yang berarti padat. Litosfer berasal dari kata lithos artinya batuan, dan sphere artinya lapisan. Secara harfiah litosfer adalah lapisan Bumi yang paling luar atau biasa disebut dengan kulit Bumi. Pada lapisan ini pada umumnya terjadi dari senyawa kimia yang kaya akan Si0₂, itulah sebabnya lapisan litosfer sering dinamakan lapisan silikat dan memiliki ketebalan rata-rata 30 km yang terdiri atas dua bagian, yaitu Litosfer atas (merupakan daratan dengan kira-kira 35% atau 1/3 bagian) dan Litosfer bawah (merupakan lautan dengan kira-kira 65% atau 2/3 bagian).

Litosfer Bumi meliputi kerak dan bagian teratas dari mantel Bumi yang mengakibatkan kerasnya lapisan terluar dari planet Bumi. Litosfer ditopang oleh astenosfer, yang merupakan bagian yang lebih lemah, lebih panas, dan lebih dalam dari mantel. Batas antara litosfer dan astenosfer dibedakan dalam hal responnya terhadap tegangan: litosfer tetap padat dalam jangka waktu geologis yang relatif lama dan berubah secara elastis karena retakan-retakan, sednagkan astenosfer berubah seperti cairan kental.

Litosfer terpecah menjadi beberapa lempeng tektonik yang mengakibatkan terjadinya gerak benua akibat konveksi yang terjadi dalam astenosfer.

Konsep litosfer sebagai lapisan terkuat dari lapisan terluar Bumi dikembangkan oleh Barrel pada tahun 1914, yang menulis serangkaian paper untuk mendukung konsep itu. konsep yang berdasarkan pada keberadaan anomali gravitasi yang signifikan di atas kerak benua, yang lalu ia memperkirakan keberadaan lapisan kuat (yang ia sebut litosfer) di atas lapisan lemah yang dapat mengalir secara konveksi (yang ia sebut astenosfer). Ide ini lalu dikembangkan oleh Daly pada tahun 1940, dan telah diterima secara luas oleh ahli geologi dan geofisika. Meski teori tentang litosfer dan astenosfer berkembang sebelum teori lempeng tektonik dikembangkan pada tahun 1960, konsep mengenai keberadaan lapisan kuat (litosfer) dan lapisan lemah (astenosfer) tetap menjadi bagian penting dari teori tersebut.

	b.Troposfer Troposfer merupakan lapisan terbawah dari atmosfer, yaitu pada ketinggian 0 - 18 km di atas permukaan bumi. Tebal lapisan troposfer rata-rata ± 10 km. Di daerah khatulistiwa, ketinggian  lapisan troposfer sekitar 16 km dengan temperatur rata-rata 80°C. Di daerah sedang ketinggian  lapisan troposfer sekitar 11 km dengan temperatur rata-rata 54°C, sedangkan di daerah kutub ketinggiannya sekitar 8 km dengan temperatur rata-rata 46°C. Lapisan troposfer ini pengaruhnya sangat besar sekali terhadap kehidupan mahkluk hidup di muka bumi. Karena pada lapisan ini selain terjadi peristiwa-peristiwa seperti cuaca dan iklim, juga  terdapat kira-kira 80% dari seluruh massa gas yang terkandung dalam atmosfer terdapat pada  lapisan ini. Ciri khas yang terjadi pada lapisan troposfer adalah suhu (temperatur) udara menurun sesuai dengan perubahan ketinggian, yaitu setiap naik 100 meter dari permukaan bumi, suhu (temperatur) udara menurun sebesar ± 0,5°C. Lapisan troposfer paling atas, yaitu tropopause yang menjadi batas antara troposfer dan stratosfer. Suhu (temperatur) udara di lapisan ini relatif konstan atau tetap, walaupan ada pertambahan ketinggian, yaitu berkisar antara -55°C sampai -60°C. Ketebalan lapisan tropopause ± 2 km.
	c. Stratosfer Lapisan kedua dari atmosfer adalah stratosfer. Stratosfer terletak pada ketinggian antara 18 - 49 km dari permukaan bumi. Lapisan ini ditandai dengan adanya proses inversi suhu, artinya suhu udara bertambah tinggi seiring dengan kenaikan ketinggian. Kenaikan suhu udara berdasarkan ketinggian mulai   terhenti, yaitu pada puncak lapisan stratosfer yang disebut stratopause dengan suhu udara sekitar 0°C. Stratopause adalah lapisan batas antara stratosfer dengan mesosfer. Lapisan ini terletak pada ketinggian sekitar 50 - 60 km dari permukaan bumi. Umumnya suhu (temperatur) udara pada lapisan stratosfer sampai ketinggian 20 km tetap. Lapisan  ini disebut dengan lapisan isotermis. Lapisan isotermis merupakan lapisan paling bawah dari  stratosfer. Setelah lapisan isotermis, berikutnya terjadi peningkatan suhu (temperatur) hingga ketinggian ± 45 km. Kenaikan temperatur pada lapisan ini disebabkan oleh adanya lapisan ozon  yang menyerap sinar ultra violet yang dipancarkan sinar matahari. Perlu Anda ketahui pula bahwa pada lapisan stratosfer ini tidak ada lagi uap air, awan ataupun debu atmosfer, dan biasanya pesawat-pesawat yang menggunakan mesin jet terbang pada lapisan ini.  Hal ini dimaksudkan untuk menghindari gangguan cuaca.
	d. Mesosfer Lapisan ketiga dari atmosfer adalah mesosfer. Mesosfer terletak pada ketinggian antara 49 - 82 km  dari permukaan bumi. Lapisan ini merupakan lapisan pelindung bumi dari jatuhan meteor atau benda-benda angkasa luar lainnya. Lapisan mesosfer ini ditandai dengan penurunan suhu  (temperatur) udara, rata-rata 0,4°C per seratus meter. Penurunan suhu (temperatur) udara ini disebabkan karena mesosfer memiliki kesetimbangan radioaktif yang negatif. Temperatur terendah  di mesosfer kurang dari -81°C. Bahkan di puncak mesosfer yang disebut mesopause, yaitu lapisan batas antara mesosfer dengan lapisan termosfer temperaturnya diperkirakan mencapai sekitar  -100°C.
	e.Termosfer (ionosfer) Termosfer terletak pada ketinggian antara 82 - 800 km dari permukaan bumi. Lapisan termosfer ini disebut juga lapisan ionosfer. Karena lapisan ini merupakan tempat terjadinya ionisasi partikel- partikel yang dapat memberikan efek pada perambatan/refleksi gelombang radio, baik gelombang panjang maupun pendek. Pada termosfer, kenaikan temperatur dapat berlangsung mulai dari - 100°C hingga ratusan bahkan ribuan derajat celcius. Lapisan yang paling tinggi dalam termosfer adalah termopause. Temperatur termopause konstan terhadap ketinggian, tetapi berubah dengan waktu karena pengaruh osilasi. Temperatur pada malam hari berosilasi antara 300°C dan 1200°C, sedangkan pada siang hari  berosilasi antara 700°C dan 1700°C.
	f.Eksosfer atau Desifasister Eksosfer terletak pada ketinggian antara 800 - 1000 km dari permukaan bumi. Pada lapisan ini merupakan tempat terjadinya gerakan atom-atom secara tidak beraturan. Lapisan ini merupakan lapisan paling panas dan molekul udara dapat meninggalkan atmosfer sampai ketinggian 3.150 km  dari permukaan bumi. Lapisan ini sering disebut pula dengan ruang antar planet dan geostasioner. Lapisan ini sangat berbahaya, karena merupakan tempat terjadi kehancuran meteor dari angkasa luar. B. Manfaat lapisan atmosfer Adapun manfaat lapisan atmosfer secara umum yaitu sebagaai berikut: a. Manfaat atmosfer bagi kehidupan di bumi 1. Pernafasan bagi makhluk hidup 2. Melindungi makhluk hidup dari radiasi matahari 3. Melindungi bumi dari kemungkinan aadanya benturan benda-benda angkasa karena daya tarik  bumi 4. Pemantuk gelombang bunyi bagi aktivitas telekomunikasi dan radio. 5. Untuk pembakaran b. Manfaat atmosfer daalam bentuk gerakan udara bagi kehidupan sehari-hari 1. pelayaran atau sumber tenaga pendorong bagi nelayan tradisional 2. penyerbukan tanaman 3. penerbangan dan olahraga terbang layang 4. menimbulkan hujan 5. penggerak kincir angin                                                              BAB II                                                               DEBU     A.    Pengertian Debu Yang disebut debu adalah sejenis partikel, atau aerosol, yangmengambang di atmosfer. Para ilmuwan membedakan debu ini menjadi debu dari partikel hasil kegiatan manusia seperti asap, jelaga, atau jenis penyebab polusi lainnya, serta debu dari  partikel alami, seperti debu gurun atau  debu letusan gunung api. Partikel debu alami (misal debu gurun), berukuran di atas 10 micron(diameter rambut manusia  sekitar 100 micron) menyerap radiasi matahari, lalu mengubahnya menjadi panas dan melepasnya  ke udara. Debu alami ini juga merefleksikan sebagian radiasi kembali ke luar angkasa, sehingga debu alami ini mendinginkan bumi sekaligusmenghangatkan atmosfer. Debu hasil kegiatan manusia (partikel dari asap dan hasil pembakaran) berukuran submicron.  Partikel halus ini mendinginkan atmosfer karena merefleksikan cahaya matahari kembali ke  antariksa sebelum sempat memanaskan udara. Itu berarti hanya sedikit energi surya yang sampai ke permukaan. Karena ukurannya sangat kecil,aerosol (partikel) polusi ini tidak memiliki efek signifikan terhadapenergi panas. Debu gurun dan iklim saling mempengaruhi secara langsung maupuntak langsung lewat berbagai sistem yang saling berkaitan. Debu, misalnya, membatasi jumlah radiasi matahari yang mencapai bumi, sebuah faktor yang dapat menutupi efek pemanasan dari naiknya levelkarbon dioksida di atmosfer. Debu juga dapat mempengaruhi awandan kuantitas air yang jatuh kembali ke bumi (presipitasi), yang memicu terjadinya kekeringan, yang pada akhirnya menyebabkanpembentukan gurun dan lebih banyak debu lagi. Setiap tahun tak kurang dari 700 juta ton debu dari Gurun Saharaterbawa ke atmosfer. Sebagian dari debu yang tertiup angin kencangjatuh kembali ke bumi sebelum meninggalkan Afrika. Sebagian lagiterbawa angin melintasi Samudra Atlantik atau Laut Mediteraniahingga mencapai Amerika Selatan dan Amerika Serikat sebelah tenggara. Debu tersebut diyakini mempengaruhi kuantitas  energi bumi dan iklim dengan merefleksikan (memantulkan) cahaya matahari kembali ke antariksa. Gurun Sahara memasok separuh dari seluruh debu yang terbawa hingga ke atmosfer setiap tahun. Debu Sahara jauh lebih “murni”daripada debu dari gurun pasir Asia atau Amerika Serikat.  Debu dari gurun Amerika, Cina, atau Mongolia kerap bercampur denganpolusi, lalu menciptakan sebuah gado-gado aerosol, yang membuat para ilmuwan menghadapi kesulitan  untuk mempelajari debunya saja. Mempelajari debu Sahara juga cukup menantang karena debu itu terbuat dari materi yang sama  seperti gurun di bawahnya. Itu berartidebu di atmosfer tampak amat mirip permukaan di bawahnya. Baru dalam   beberapa tahun terakhir ilmuwan dapat membedakan partikel debu dan pasir gurun menggunakan instrumen serta teknik baru.      B.     Jumlah Debu di Atmosfer Sebuah studi menunjukkan bahwa jumlah debu di atmosfer memang telah berlipat ganda dibanding abad lalu. Tak hanya membuat rumah dan segala isinya kotor, kenaikan jumlah debu yang dramatis itu juga mempengaruhi iklim dan ekologi diseluruh dunia. Debu ini bukan hanya sesuatu yang biasa kitabersihkan   dari permukaan meja, tapi juga partikel halus yangmengambang di udara di lapisan atmosfer bumi dan berasal darigurun-gurun di Afrika Selatan serta Timur Tengah. Studi yang dipimpin oleh Natalie Mahowald, pakar ilmu kebumiandan atmosfer di Cornell  University, tersebut menggunakanpemodelan komputer dan data yang tersedia untuk memperkirakanjumlah debu gurun, atau partikel tanah, di atmosfer sepanjang abad ke-20. Studi  yang dipresentasikan dalam pertemuan American Geophysical Union di San Francisco, Desember 2010, tersebut adalah penelitian pertama yang melacak fluktuasi partikel aerosol alami (bukan yang diakibatkan kegiatan manusia) di seluruh duniaselama satu abad.Untuk mengukur fluktuasi dalam debu gurun selama seabad, para ilmuwan mengumpulkan data dari pengeboran inti es, sedimen danau, dan terumbu karang, yang masing-masing menyimpan informasi tentang konsentrasi debu gurun di kawasan itu pada masa lampau. Data setiap sampel itu kemudian dihubungkan dengan daerahasal debu. Dari informasi tersebut, para ilmuwan menghitung tingkatpengendapan debu selama itu. Dengan mengaplikasikan komponen sistem pemodelan komputeryang disebut sebagai Community Climate System Model, timMahowald merekonstruksi pengaruh debu gurun terhadaptemperatur, kuantitas (jumlah) air yang jatuh kembali ke bumi,endapan zat besi laut, dan penangkapan karbon terrestrial selamasatu abad. Di antara hasil yang mereka peroleh, para ilmuwan menemukan bahwa perubahan temperatur dan presipitasi regional menyebabkanpenurunan penangkapan karbon terrestrial global sebesar 6 parts per million (ppm) selama abad ke-20. Simulasi itu juga memperlihatkanbahwa debu yang mengendap di laut meningkatkan penangkapankarbon dari atmosfer sekitar 6 persen, atau 4 ppm, selama periode yang sama. Berbeda dengan mayoritas riset lain tentang dampak partikel aerosol terhadap iklim yang hanya difokuskan pada aerosol anthropogenic, yang dilepaskan kegiatan manusia lewat pembakaran.