LAPISAN ATMOSFER BUMI

Bumi diselimuti oleh suatu lapisan gas setebal kira-kira 1.000 km yang disebut dengan Atmosfer. Tidak akan ada kehidupan di Bumi tanpa campuran gas-gas dalam atmosfer ini. Empat perlima atmosfer adalah gas nitrogen, dan sebagian besar sisanya adalah oksigen. Hewan menggunakan oksigen ini untuk bernafas. Gas-gas lain di atmosfer antara lain adalah karbon dioksida, yang dibutuhkan untuk tumbuhan tumbuh dan uap air. Atmosfer menjaga panas terutama pada malam hari ketika sebagian bumi membelakangi matahari. Akan tetapi selama siang hari selimut ini menjadi pelindung dari sinar matahari. Tanpa atmosfer tidak akan ada cuaca.

Lapisan atmosfer bumi terbagi atas sejumlah lapisan yang berbeda-beda. Termosfer berada di antara 80 hingga 500 km di atas permukaan bumi. Di bawahnya antara 50-80 km di atas bumi adalah mesosfer. Di bawah mesosfer adalah stratosfer (10-50km). Udara di ketinggian ini terlalu tipis untuk bernafas, udara juga sangat dingin. Balon cuaca dan beberapa pesawat terbang hingga di ketinggian ini. 

Sekitar 50 km di atas permukaan bumi merupakan suatu lapisan yang kaya akan gas ozon (suatu bentuk oksigen). Lapisan penting ini membantu menghalangi sinar yang berbahaya dari matahari yang disebut radiasi ultraviolet. Gas-gas di lapisan ini juga tipis, sehingga panas matahari dapat menembusnya. Tidak ada uap air awan di ketinggian ini. Lapisan yang paling dekat dengan bumi disebut troposfer, dan lapisan inilah yang mempengaruhi cuaca. Troposfer menguasai sepertiga atmosfer. Sebagian besar gas di bumi dimampatkan dalam ruang yang tebalnya hanya antara 10 hingga 16 km ini- dari 0 hingga 10 km di atas tanah.

Saat mengelilingi matahari, bumi juga berputar. Saat berputar, bumi miring membentuk sudut 23,5 derajat. Kemiringan inilah yang menyebabkan adanya musim semi, panas, gugur, dan dingin. Ketika bagian dari bumi sebelah utara yang disebut belahan bumi utara, miring ke arah matahari, bagian utara mengalami musim panas. Matahari lebih tinggi di langit dan sinarnya menerpa bumi dengan lebih tegak. Oleh karena itu lebih banyak panas yang mencapai bumi. Pada musim dingin sinar matahari menerpa permukaan pada sudut yang lebih kecil dan menyebar di daerah yang lebih luas, menyebabkan cuaca lebih dingin.

Lapisan-lapisan Atmosfer Bumi

Lapisan atmosfer yang mempengaruhi panasnya sinar matahari yang mencapai bumi juga menentukan terhadap terjadinya hujan. Sinar matahari memanaskan samudera. Kejadian ini menyebabkan air menguap (berubah menjadi gas yang disebut uap air). Udara panas dapat menampung lebih banyak uap air dari pada udara dingin. Udara yang dipanaskan matahari mengambil atau menyerap uap air. Udara basah ini kemudian naik, pada saat naik udara menjadi dingin. Udara tersebut tida dapat lagi menampung uap air. Setelah uap air mengembun (kondensasi) berubah kembali dari gas menjadi cair.

Troposfer mengandung tiga perempat uap air di atmosfer. Hampir seluruh awan, hujan, dan salju terjadi di lapisan ini. Pesawat jet terbang di stratosfer, lapisan ozon berada di bagian atas lapisan ini. Mesosfer memiliki campuran oksigen, nitrogen dan karbon dioksida yang sama dengan lapisan yang lebih rendah tetapi mengandung sangat sedikit uap air. Efek cahaya luar biasa yang disebut aurora, dapat dilihat di termosfer yaitu lapisan atmosfer yang paling jauh.

Atmosfer mengandung sejumlah kecil gas karbon dioksida. Ketika kita membakar bahan bakar fosil seperti minyak dan batubara untuk kendaraan bermotor, industri dan untuk membangkitkan listrik, maka kita melepaskan sejumlah besar karbon dioksida. Beberapa dari gas tambahan ini terserap oleh tumbuhan, sebagian besar terbawa ke atmosfer. Karbon dioksida membiarkan sinar matahari melewatinya tetapi memerangkap panas yang naik dari bumi yang hangat yang disebut sebagai efek rumah kaca. Karena karbon dioksida berfungsi seperti kaca di rumah kaca. Bertambahnya karbon dioksida dan gas-gas lain seperti metana, sedikit demi sedikit mengubah iklim bumi. Akibatnya lapisan es kutub dan gletser (sungai es) pegunungan dapat mencair dengan kecepatan yang menghawatirkan.

Sebagai kesimpulan lapisan-lapisan atmosfer bumi dari yang paling dekat dengan bumi adalah Troposfer, Sratosfer, Mesosfer dan Termosfer serta lapisan-lapisan lainnya.. Atmosfer bumi terbentang 1.000 km dari permukaan. Hanya lapisan udara yang terdekat dengan bumi (troposfer) yang mempengaruhi cuaca. Troposfer juga adalah tempat terbentuknya awan.

Dari data terbaru sesuai perkembangan zaman menyatakan bahwa atmosfer terdiri dari tujuh lapisan, lapisan-lapisan tersebut berbeda dalam ciri-ciri fisik, seperti tekanan dan jenis gasnya.
Lapisan-lapisan tersebut adalah sebagai berikut :
1. Troposfer, lapisan terdekat bumi yang membentuk sekitar 90% dari keseluruhan berat atmosphere.
2. Stratosfer, lapisan diatas tropospher.
3. Ozonosfer, lapisan yang mengembalikan sebagian besar sinar Ultraviolet dan radiasi bahaya lainnya.
4. Mesosfer, lapisan diatas Ozonospher.
5. Termosfer, lapisan diatas Mesosfer.
6. Ionosfer, lapisan dimana gas-gas terionisasi membentuk lapisan ini.
7. Eksosfer, bagian terluar dari Atmosfer yang membentang dari sekitar 480 Km sampai 960 Km.

PROSES TERJADINYA HUJAN | GAMBAR PROSES TERJADINYA HUJAN

Gambar Proses Terjadinya Hujan

Bagaimana proses terjadinya hujan adalah bermula dari matahari memanasi permulaan lautan, kemudian sebagian air laut berubah menjadi uap air dan naik ke udara. Ketika naik ke udara, uap air mendingin dan berubah kembali menjadi butiran-butiran air membentuk awan. Butiran-butiran air tersebut bergabung untuk membuat butiran yang semakin besar, yang akhirnya jatuh menjadihujan. Sebagian air hujan diserap oleh tanah, tetapi juga yang mencari jalan kembali ke laut. Ini disebut sebagai siklus air. Siklus air melibatkan semua air yang ada di bumi seperti dari danau, sungai maupun laut untuk membentuk awan-awan di atmosfer.

Beberapa gunung sangat tinggi sehingga puncaknya tersembunyi di balik awan. Gunung yang sangat besar ternyata mempengaruhi cuaca. Ketika udara yang bergerak menambrak lereng gunung, udara tersebut dipaksa naik ke atas. Pada saat naik itulah suhu udara turun, dan awan-awan terbentuk. Udara naik yang panas dipaksa naik ke atas di sisi gunung. Di tingkatan tertentu, suhu yang lebih rendah menyebabkan air membentuk awan.

Virga terjadi ketika hujan mencapai lapisan udara kering. Butiran-butiran air hujan berubah kembali menjadi uap air di tengah udara, dan menghilang. Sebagian air hujan tidak pernah mencapai tanah. Butiran-butiran air hujan berubah kembali menjadi uap air karena menabrak suatu lapisan udara yagn sangat kering. Kamu sebenarnya dapat melihat butiran-butiran yang jatuh seperti tirai dari awan, tetapi berhenti di tengah udara, jenis cuaca ini disebut virga.

Awan menelan panas dan menjaga keteraturan suhu bumi. Dari setiap 2 meter persegi tanah, awan mampu memindahkan sejumlah energi yang sama seperti yang dihasilkan oleh bola lampu berkekuatan 60 watt. Awan muncul dalam semua bentuk dan ukuran. Untuk membantu mengenalinya, ilmuwan membagi awan menjadi sepuluh jenis dasar. Jenis awan tergantung dari bentuk awan dan di mana awan tersebut terbentuk di langit. Awan cirrus tampak seperti gumpalan asap. Awan ini terbentuk tinggi di lapisan troposfer dan jarang menghasilkan hujan, Awan sratus terbentuk dalam lapisan-lapisan datar serta menghasilkan gerimis dan rintik-rintik hujan salju. Awan cumulus membawa hujan lebat dan badai. awan yang terlihat seperti bunga kol besar ini tampak lembut dan halus, tetapi akan terasa basah jika disentuh.

Kelas-kelas awan utama - cirrus, cumulus dan sratus - diberi nama pada tahun 1800-an. Seorang ahli cuaca amatir berkebangsaan Inggir yang bernama Luke Howard mencirikan jenisnya yang berbeda.

Jenis-jenis awan berdasarkan ketinggiannya

Tidak semua awan menghasilkan hujan. Awan cumulus humilis adalah tumpukan awan yang paling kecil. DI langit awan ini terlihat seperti sosis kapas yang halus. Awan ini terlalu kecil untuk menghasilkan hujan, tetapi awan ini bisa berkembang menjadi awan cumulus yang lebih besar yang membawa hujan. Awan cumulus congestus membawa hujan lebat. Biasanya hujan yang lebat akan menyebabkan cukup banyak petir.

Kadang-kadang langit dipenuhi oleh potongan-potongan awan putih seperti sisik ikan yang berkilauan. Ini disebut langit makerel. Diperlukan banyak embusan angin kencang untuk memecah awan  menjadi potongan awan kecil ini. Langit makerel biasanya menjadi tanda dari cuaca yang berubah-ubah.

Tidak semua awan terbentuk alam. Contrail adalah garisan awan yang dibentuk oleh pesawat terbang ketika terbang di udara. Contrail tersusun atas uap air yang keluar dari mesin pesawa. Apabila uap air tersebut menabrak udara dingin, uap itu berubah menjadi kristal-kristal es yang meniggalkan jejak awan salju putih.

PROSES TERJADINYA PELANGI | BAGAIMANA TERJADINYA PELANGI

Bagaimana proses terjadinya pelangi adalah bermula dari ketika cahaya matahari melewati sebuah tetes hujan yang kemudian dibelokkan atau dibiaskan menuju tengah tetes hujan tersebut, yang memisahkan cahaya putih itu menjadi sebuah warna spektrum. Kemudian, warna-warna yang terpisah ini memantul di belakang tetes hujan dan memisah lebih banyak lagi saat meninggalkannya. Akibatnya, cahaya tampak melengkung menjadi kurva warna yang disebut sebagai pelangi. Cahaya dengan panjang gelombang terpendek seperti ungu, terdapat di bagian kurva dan yang memiliki panjang gelombang terpanjang seperti merah terdapat pada bagian luar.

Pada abad ke-17, ilmuwan inggris, Isaac Newton, (1642 -1727) menemukan bahwa cahaya putih matahari sebenarnya adalah campuran dari cahaya berbagai warna. Dia menyorotkan sedikit sinar matahari melalui sebuah prisma kaca berbentuk segitiga (balok kaca) dalam sebuah ruang gelap. Bentuk prisma tersebut membuat berkas sinarnya membelok dan kemudian memisah menjadi suatu pita cahaya yang lebar. Di dalam pita ini, Newton melihat tujuh warna yang disebut spektrum. Warna-warna ini adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu (sebutan mudahnya "mejikuhibiniu").

Semua cahaya bergerak dalam bentuk gelombang. Panjang gelombang adalah yang menentukan warna cahaya tersebut. Kadang, sebuah pelangi kedua yang lebih redup dapt terlihat di atas pelagi utama karena cahaya telah dipantulkan atau dibiaskan lebih dari sekali di dalam tetes-tetesair hujan. Warna-warna pelangi kedua ini terbalik, merah di dalam dan ungu diluar. Warnanya tidak pernah secerah pelangi utama karena setiap kali cahaya dipantulkan, ada sedikit cahaya yang hilang.

Pada tahun 1852, ilmuwan Jerman, Ernst Von Brycke, menyatakan bahwa warna biru langit diakibatkan oleh partikel-partikel di atmosfer yang menyebarkan cahaya matahari saat memasuki atmosfer. Kemudian, dua fisikawan Inggris, Lord Rayleigh (1842-1919) dan John Tyndall (1820-1893) mempunyai penjelasan lain. Rayleigh berpendapat bawah bagian biru dari cahaya matahari disebarkan oleh debu dan uap air, tetapi dia salah. Molekul udara sendirilah yang menyebarkan cahaya. Meskipun demikian kita masih menyebut jenis penyeberan ini sebagai efek Tyndall, atau penyebaran Rayleigh, sesuai dengan nama kedua ilmuwan tersebut.

Pelangi dan efek cahaya lain di langit disebabkan oleh cahaya yang membias dan menyimpang menjauhi partikel. Saat Matahari terbenam, langit menjadi merah karena sinar matahari lewat melalui atmosfer yang jauh lebih tebal daripada ketika matahari berada tinggi di langit pada siang hari. Cahaya biru disebarkan diluar jalur cahaya, dan kita melihat panjang gelombang yang lebih merah. 

Gambar Pelangi

Gambar Spektrum Pelangi

Latihan Membuat Pelangi :

Bahan-bahan :

1. Lampu senter dengan sorot yang sempit

2. 4 hingga 6 buah batang lem

3. Latar belakang putih (kertas, dinding atau kain)

4. Selotip bening

5. 2 Filter polarisasi

Langkah-langkah :

1. Sorotkan senter pada ujung salah satu batang lem, peganglah ujung satunya sekitar 1 cm dari latar belakang putih. Perhatikan bahwa ujung batang lem yang paling dekat dengan senter warnanya berbeda dengan ujung batang lem yang dekat dengan latar belakang putih. Perhatikan warna lingkaran pada latar belakang putih.
2. Sambungkan dua batang lem pada ujung-ujungnya dan satukan dengan selotip bening.
3. Ulangilah langkah 1, dan perhatikan perbedaan warnanya di sepanjang batang lem dan dalam lingkaran berwarna di latar belakang putih. Kamu bahkan dapat merekatkan lebih banyak batang lem dan mengulangi langkah 1. Bagaimana perubahan warnanya ketika kamu menambahkan lebih banyak batang lem.
4. Mintalah bantuan temanmu untuk memegang dua filter polarisasi di depan matanya, seperti kaca mata. Arahkan sebatang lem ke arah temanmu dan pancarkan senter melalui lem tersebut. Minta temanmu untuk memutar filter. Apakah yang dilihatnya?
5. Jika kamu hanya memiliki satu filter polarisasi, peganglah filter ini di antara batang lem dan senter dan putarlah. Salah seorang harus melihat filter tersebut dari samping.

Analisa Tentang Terjadinya Pelangi :

Senter tadi memancarkan cahaya yang mengandung semua warna pelangi. Batang lem menyebarkan cahaya biru lebih banyak dari pada cahaya kuning atau merah. Karena warna pertama yang disebarkan adalah biru, ujung batang lem yang paling dekat dengan senter tampak biru, sedangkan ujung satunya kuning atau kuning-jingga. Saat lebih banyak batang lem yang digabungkan, cahaya kuning yang disebarkan menjadi lebih banyak, dan lingkaran warnanya berubah menjadi jingga.

Gelombang cahaya Matahari, atau sumber cahaya bantuan seperti senter, juga bergetar dan memancar keluar ke segala arah. Ketika getarannya sejajar, cahayanya disebut terpolarisasi.Kamu dapat menemukan contoh polarisasi alami saat kamu memandang danau. Cahaya terang yag terpantul di atas permukaan danau adalah sinar yang tidak berhasil melewati "filter" air dan merupakan alasan mengapa kamu sering tidak dapat melihat apapun di bawah permukaan bahkan ketika airnya sangat jernih.

PROSES TERJADINYA PETIR

Gambar Petir atau Kilat

Petir atau kilat adalah suatu pelepasan muatan listrik yang kuat yang terjadi diantara awan-awan badai atau di atara awan dan permukaan bumi. Guntur adalah suatu gelombang kejut bunyi yang disebabkan oleh petir atau kilat yang memanaskan dan mengembangkan udara disekitarnya. Salah satu fenomena cuaca yang paling menarik untuk diamati adalah badai guntur, yaitu ketika petir menghantam tanah dan guntur menimbulkan bunyi yang menggelegar. Kemungkinan tersambar oleh kilat sangat kecil, tetapi setiap tahun terdapat orang yang tewas karena terkena sambaran kilat. Di Amerika serikat setiap tahun sekitar 100 orang tewas karena petir, petir juga memicu kebakaran hutan. Proses terjadinya petir oleh salah satu teori adalah karena udara yang bergerak di dalam awan badai menyebabkan titik-titik air dan partikel-partikel es bertumbukan dan menjadi bermuatan listrik statis. Partikel yang bermuatan listrik positif ini mengambang di dekat puncak awan dan partikel bermuatan negatif yang lebih besar berada di dasar awan, kemudian muatan-muatan yang tidak stabil ini bergabung. Sehingga muatan negatif melompat menuju muatan postifi terdekat dan inilah yang menyebabkan terjadinya petir.

Berbagai jenis petir terjadi ditempat yang berbeda dan seringkali terlihat berbentuk garis berliku-liku yag terang di langit. petir luas (petir dengan lompati api yang lebar) adalah cahaya besar yang tampak mengisi seluruh langit. Petir bercabang terjadi pada saat percikan listrik melompat dari awan ke tanah.

Ketika dilepaskan dari sebuah awan, kilat menghasilkan panas yang tinggi sekitar 20.000 derajat celcius sehingga membuat udara tiba-tiba mengembang dan menghasilkan bunyi keras yang kita sebut guntur. Cahaya bergerak dengan kecepatan 300.000 Km/detik, sedangkan bunyi jauh lebih lambat yaitu dengan kecepatan 330 m/detik. Kamu akan selalu melihat kilat terlebih dahulu baru kemudian kita akan mendengar guntur. Jika kamu dapat menghitung lima detik antara kilatan kilat dan guntur maka badainya berada sejauh 1,6 km darimu.

Kilat atau petir selalu tertarik pada potongan logam yang lancip. Oleh karena itu banyak gedung tinggi memiliki sebuah tombak logam dipuncaknya (disebut penangkal petir) yang dihubungkan dengn kawat ke tanah. Kawat ini berfungsi untuk memfokuskan petir pada saat menyambar ke arah gedung sehingga aliran listrik akan dapat dialirkan ke tanah.

Bagaimana petir terbentuk adalah ketika udara lembab yang hangat naik untuk membentuk awan badai yang didalamnya terjadi sebuah proses yang disebut pemisahan muatan. Titik-titik air dan es saling bergesekan dan menjadi bermuatan listrik statis. Partikel-partikel yang bermuatan negatif berkumpul di dasar awan, membuat puncak awan dan permukaan bumi bermuatan positif. Sebuah gerakan arus - sambaran utama - terjadi di antara awan dan tanah. Ketika elektron-elektron bertemu dengan muatan positif, suatu arus listrik yang kuat - sambaran balik - membawa muatan positif naik ke awan.

Rumah dengan penangkal petir

Percobaan Membuat Petir atau Kilat

Kamu bisa membuat kilat sendiri dengan menggunakan beberapa bahan-bahan berikut :

1. Lembaran plastik

2. Selotip

3. Sarung tangan karet

4. Panci besi atau baja (bukan alumunium) yang besar dengan pegangan plastik

5. Garpu besu atau baja

6. Penggaris plastik

Langkah-langkah :

1. Rekatkan lembaran plastik di atas meja menggunakan selotip

2. Kenakan sarung tangan karet untuk keamanan

3. Peganglah panci besar pada pegangannya kemudian gosokkan kuat-kuat bagian belakang panci di atas lembar plastik

4. Ambillah garpu dengan tangan satunya dan pelan-pelan dekatkan ujung garpu dengan panci. Ketika jarak keduanya memendek maka akan terjadi percikan listrik statis yang melompat seperti kilat atau petir.

5. Cobalah sekali lagi dan ganti garpu dengan menggunakan penggaris plastik.

Akhirnya seperti itulah sekilas tentang bagaimana terjadinya petir, untuk menyaksikan petir yang paling sering kita temui adalah pada saat terjadinya hujan.