A. Hubungan Bumi dan Matahari
Hampir
seluruh energi yang mengendalikan variabel cuaca dan iklim Bumi berasal dari
Matahari. Lebih dari 99.9% energi yang memanasi permukaan Bumi berasal dari
Matahari. Matahari merupakan satu dari sekitar
200 milyar bintang dalam Galaxy Milky Way. Dibandingkan dengan bintang2 yang
lain, matahari dianggap rata2. Akan tetapi pada skala sistem matahari, dia
benar2 besar sekali. Matahari mempunyai diameter sama dengan 109 diameter Bumi
dan volume 1.2 juta kali lebih besar daripada Bumi.
Energi
matahari tidak terdistribusikan serba sama pada permukaan Bumi. Jumlah energi
yang diterima bervariasi dengan lintang, waktu dari hari, dan musim dari tahun.
Pemanasan yang tidak sama dari bumi pada akhirnya menyebabkan angin dan
mengendalikan sirkulasi permukaan dari lautan.
Angin
adalah gaya pengendali utama dari arus laut permukaan. Di atas lautan, energi
yang diteruskan dari udara yang bergerak pada air melalui gesekan. Tarikan yang
dikerjakan oleh angin yang berhembus dengan tetap pada lautan menyebabkan
lapisan permukaan air bergerak.
Gerakan
atmosfer dan lautan yang memindahkan panas dari tropis ke kutub merupakan usaha
tanpa akhir untuk mengimbangi energi yang tidak teratur. Hasil dari proses
tersebut adalah fenomena yang kita namakan cuaca.
Untuk
memahami bagaimana dinamika Bumi sebagai mesin cuaca bekerja, menjadi penting
untuk memahami mengapa lintang yang berbeda menerima kuantitas yang berbeda
dari energi matahari…dan, mengapa kita mempunyai musim? Satu dari gerakan utama Bumi adalah rotasi, yaitu gerakan
berputar dari Bumi pada sumbunya. Rotasi menghasilkan siklus harian dari siang
dan malam. Satu rotasi memakan waktu 24 jam. Gerakan ke dua dari planet kita
adalah revolusi, yaitu gerakan Bumi dalam orbitnya mengelilingi Matahari.
Variasi
yang kecil dalam energi matahari yang diterima oleh Bumi karena orbit yang
berbentuk ellips, mempunyai sedikit pengaruh pada suhu musiman. Jika variasi jarak Bumi-Matahari
bukan penyebab utama dari perubahan suhu musiman, apa yang bertanggung jawab?
1. Variasi Lamanya Siang dan Malam
Variasi dalam lamanya siang hari
bertanggung jawab bagi perbedaan suhu musiman. Hari -hari pada summer yang
panjang menempatkan kita untuk mendapatkan radiasi matahari yang lebih banyak
dibandingkan pada hari-hari winter yang pendek.
2. Perubahan Musiman dalam Sudut Datang
Matahari
Disamping variasi dalam panjang
siang hari, perubahan musiman dalam sudut Mataha ri di tengah hari di atas horizon
adalah penyebab penting dari perubahan suhu musiman. Di summer, Matahari di tengah hari adalah tertinggi di atas
horizon. Ketika summer berganti ke winter, Matahari tengah hari didapati lebih
rendah di langit.
Perubahan sudut Matahari menyebabkan
variasi jumlah energi mencapai permukaan Bumi . Makin dekat sudut Matahari ke
90 derajat, makin kuat cahaya matahari. Ketika sudut didapati lebih rendah,
cahaya matahari menjadi lebih tersebar dan kurang kuat.
Faktor lain yang dipengaruhi oleh
perubahan sudut Matahari adalah ketebalan atmosfer yang dapat ditembus oleh
cahaya. Ketika Matahari berada tepat di atas kepala, cahaya matahari menembus
ketebalan hanya satu atmosfer. Cahaya yang datang pada sudut 30 derajat harus
menempuh ketebalan 2 atmosfer, sedangkan pada sudut 5 derajat menempuh sekitar
11 atmosfer. Cahaya Mengenai Bumi pada Sudut Rendah Berjalan Menembus Atmosfer
Lebih Panjang dan Mengalami Deplesi Lebih Besar . Makin panjang lintasan
menembus atmosfer, makin besar kesempatan cahaya matahari akan diserap,
dipantulkan, atau dibaurkan oleh atmosfer, dan kesemuanya itu akan mengurangi
intensitas matahari di permukaan bumi.
Penyebab Perubahan Panjang Siang Hari dan Sudut Datang
Cahaya Matahari
Sekarang anda sudah mempelajari
bahwa alasan yang paling penting bagi terjadinya variasi musiman dalam hal
jumlah energi matahari mencapai lokasi tertentu adalah: (1) perubahan dalam
panjang siang hari, dan (2) perubahan dalam sudut dimana cahaya Matahari
mengenai permukaan.
Lalu, Apa yang menyebabkan variasi
musiman dalam sudut Matahari dan panjang siang hari? Bagian penting dari jawaban ini, harus mengarahkan sumbu
Bumi pada bidang orbitnya mengelilingi Matahari. Permukaan imajiner ini
dinamakan bidang ekliptik. Sumbu
Bumi tidaklah tegak lurus ke bidang ekliptik, tetapi miring 23 ½ derajat.
Kemiringan ini dinamakan inklinasi sumbu. Karena sumbu yang miring dan selalu
mengarah pada arah yang sama ketika Bumi mengelilingi Matahari, orientasi sumbu
Bumi ke berkas cahaya Matahari secara terus menerus berubah.
Sebagai contoh, setiap tahun, pada
tgl 21-22 Juni, posisi Bumi sedemikian sehingga BBU condong 23 ½ derajat menuju
Matahari. Enam bulan kemudian, pada 21-22 Desember, ketika Bumi bergerak ke
posisi yang berlawanan dari orbitnya, BBU condong 23 ½ derajat menjauhi
Matahari.
Pada hari2 antara posisi ekstrim
tersebut, orientasi sumbu Bumi ke cahaya Matahari pada sudut kurang dari 23 ½
derajat. Perubahan orientasi ini menyebabkan titik dimana cahaya Matahari tegak
membuat migrasi tahunan dari 23 ½ derajat Utara ke 23 ½ derajat Selatan.
Menurut sejarah, empat hari setiap tahun telah diberikan makna khusus
didasarkan pada migrasi tahunan dari cahaya Matahari. Pada 21-22 Juni, cahaya
tegak Matahari (sudut 90 derajat) mengenai 23 ½ derajat lintang Utara, sebuah
lingkaran pada bola bumi yang dikenal sebagai Tropic of Cancer. Untuk orang2 di
BBU, 21-22 Juni dikenal sebagai summer solstice, hari resmi pertama summer. Di
BBS tanggal ini menyatakan winter solstice. Enam bulan kemudian, pada 21-22
Desember, cahaya Matahari mengenai 23 ½ derajat lintang Selatan, sebuah
lingkaran di bola bumi yang dikenal sebagai Tropic of Capricorn. Untuk orang2
di BBU, 21-22 Desember adalah winter solstice, yaitu hari pertama winter. Akan
tetapi untuk orang2 di BBS, merupakan summer solstice. Equinoxes terjadi dalam
bulan Maret dan September, pertengahan antara dua solstices. Dalam bulan Maret,
BBU mengalami spring equinox, sedangkan posisi September dinamakan autumnal
atau fall equinox. Di BBS, spring mulai bulan September dan fall mulai bulan
Maret. Selama equinox, cahaya vertikal Matahari mengenai equator ( lintang 0
derajat).
Mari kita lihat pada Bumi dari
perspektif yang berbeda sehingga kita dapat melihat lingkaran iluminasi. (Ingat
bahwa lingkaran ini yang membagi siang dan malam). Selama equinox, cahaya
vertikal Matahari mengenai equator karena Bumi berada pada posisi dalam
orbitnya yang kemiringannya tidak mengarah menuju atau menjauh dari Matahari.
Mari kita tinjau dengan seksama dan
lebih rinci dari solstices dan equinoxes. Kita akan mulai dengan solstice yang
terjadi pada 21-22 Juni. Kita tahu bahwa cahaya vertikal Matahari mengenai
Tropic of Cancer, 23 ½ derajat Utara dan bahwa itu merupakan summer solstice di
BBU ( winter di BBS). Bergerak menjauhi Tropic of Cancer, sudut cahaya Matahari
tengah hari menjadi semakin kecil. Tempat yang terletak 1 derajat lebih
jauh,menerima sudut 89 derajat, tempat 2 derajat lebih jauh menerima sudut 88
derajat, dan seterusnya. Untuk menghitung sudut Matahari tengah hari, cari
besarnya derajat lintang yang memisahkan tempat yang anda ingin ketahui dari
lintang yang menerima cahaya vertikal (sudut 90 derajat). Kemudian kurangkan
harga tersebut dari 90 derajat. Perhitungan sudut Matahari tengah hari:
Data: lokasi: 30 derajat Selatan,
tanggal:21-22 Juni, lokasi matahari pada 90 derajat: 23 ½ derajat Utara
Perhitungan: langkah 1: jarak dalam
derajat antara 23 ½ derajat Utara dan 30 derajat Selatan = 53 ½ derajat.
Langkah 2: 90 dikurangi 53 ½ = 36 ½ = Matahari tengah hari pada 30 derajat
Selatan pada 21-22 Juni.
Bagaimana jika anda ingin menghitung
sudut Matahari tengah hari untuk tanggal selain dari solstice atau equinox?
Bagaimana anda dapat menentukan dimana cahaya vertikal Matahari mengenai (fakta
yang anda perlukan bila anda menyelesaikan soal seperti itu)? Berapa sudut Matahari tengah hari di
40derajatUtara pada 14 Oktober? Banyak
bola dunia memiliki gambar menyerupai angka 8, dinamakan analemma, yang dengan
pengujian yang seksama dapat membantu anda menyelesaikan soal tersebut.
Untuk menentukan lintang Matahari
berada di atas kepala (tengah hari), cari data yang diinginkan pada analemma
dan baca lintang yang berdampingan sepanjang sumbu kiri. Sebagai contoh, pada
14 Oktober, sudut Matahari tengah hari (sudut 90 derajat) adalah 8 derajat
Selatan. Dengan mengetahui bahwa cahaya sudut
90derajat mengenai pada 80 Selatan terjadi pada tgl 14 Oktober, anda dapat
menghitung sudut Matahari tengah hari pada 40derajat Utara(atau untuk setiap
lintang) dengan mengikuti prosedur dasar dua langkah tersebut.
Perhitungan:
langkah 1: jarak dalam derajat antara 8derajat Selatan dan
40derajat Utara = 480 .
Langkah 2: 90 – 48 = 42 derajat =
sudut Matahari tengah hari di 40derajat Utara pada 14 Oktober.
Selanjutnya, mari kita perhatikan
variasi panjang siang hari di seluruh dunia pada 21-22 Juni. Perhatikan bahwa
pada 21-22 Juni, daerah antara lingkaran Arctic tetap pada sisi bumi yang
disinari 24 jam sehari. Pada saat yang sama, daerah sekitar Kutub Selatan
mengalami 24 jam gelap.
Tahukah anda?
Ketika memperhatikan bola dunia atau
peta dunia, anda bisa mengetahui lingkaran2 atau garis2 yang berlabel Arctic
Circle dan Antarctic Circle dan mengapa mereka ada di sana. Sekarang anda tahu
bahwa daerah di BBU yang mengalami 24 jam siang hari pada 21-22 Juni ditentukan
oleh Arctic Circle, 66 ½ derajat Utara. Di BBS, Antarctic Circle, 66 ½ derajat
Selatan, menunjukkan area yang mengalami 24 jam siang hari pada 21-22 Desember.
Panjang siang hari di seluruh tempat di BBU pada 21-22 Juni selalu lebih besar
daripada panjang malam hari. Fakta ini dapat ditentukan dengan membandingkan
bagian garis lintang yang ada pada sisi bola dunia yang mendapat cahaya dengan
bagian pada sisi gelap. Di BBU bagian dari setiap garis lintang yang ada pada
sisi yang mendapat cahaya lebih besar daripada bagian sisi gelap.
Untuk BBU, perhatikan bahwa panjang
siang hari adalah 12 jam di ekuator dan kemudian meningkat ketika anda bergerak
ke arah utara hingga mencapai 24 jam di Arctic Circle (66 ½ derajat Utara).Di
BBS, adalah kebalikannya. Bergerak ke selatan dari ekuator panjang siang hari
lebih pendek dan lebih pendek hingga pada Antarctic Circle, 24 jam gelap.
Perhatikan bahwa ekuator (0 derajat lintang)
selalu mendapatkan 12 jam siang hari dan 12 jam malam hari, baik Bumi mengalami
solstice atau equinox. Kenyataannya, ekuator mengalami 12 jam siang hari dan 12
jam malam hari setiap hari sepanjang tahun. Mengapa ini terjadi? Untuk memahami mengapa ekuator
selalu mengalami 12 jam siang hari, perlu untuk memahami great circles. Great
circle adalah lingkaran terbesar yang mungkin dapat digambar pada bola dunia.
Seluruh great circle membagi bola dunia menjadi dua bagian yang sama. Seluruh
great circle membagi dua semua great circles lainnya , yaitu mereka membagi
Bumi menjadi dua bagian yang sama.
Karena ke dua lingkaran iluminasi
dan ekuator adalah great circles, setengah ekuator selalu pada sisi Bumi yang
mendapat cahaya dan setengahnya selalu pada sisi gelap. Maka ekuator mempunyai
12 jam siang hari setiap hari sepanjang tahun. Sekarang anda telah mengetahui
karakteristik summer solstice di BBU, dapatkah anda menjawab pertanyaan ttg
winter solstice di utara ekuator? Ingat, karakteristiknya akan tepat
berlawanan. Sekarang marilah kita kembali ke equinoxes. Ingat bahwa equinoxes
terjadi dalam bulan Maret dan September dan bahwa cahaya vertikal Matahari
mengenai ekuator.
Hitung sudut Matahari tengah hari
untuk 400 Utara selama equinox. Isi jawaban yang benar untuk langkah 1 dan 2.
Langkah 1: berapa derajat lintang memisahkan lintang 0
derajat dan 40 derajat Utara?
Langkah 2: Kurangkan jawaban anda
dalam langkah 1 dari 900 …… = sudut Matahari tengah hari di 400 Utara selama
equinox.
Bagaimana seharusnya sudut Matahari
tengah hari pada lintang 40 derajat Utara selama equinox? Selama equinox, sudut Matahari
tengah hari adalah sama pada lintang yang sepadan di setiap belahan bumi.Mari
kita uji panjang siang hari pada lintang yang berbeda selama equinox.
Perhatikan bahwa lingkaran iluminasi melewati secara langsung hingga kutub2
membagi masing2 grs lintang menjadi dua bagian yang sama.
Karena setengah dari masing2 lintang
ada pada sisi yang mendapat cahaya dan setengah lainnya pada sisi gelap, maka setiap
lokasi di Bumi mengalami 12 jam siang hari dan 12 jam malam hari selama equinox.
B. Neraca Energi
Neraca energi adalah cabang keilmuan yang mempelajari kesetimbanganenergi dalam sebuah sistem. Neraca energi dibuat berdasarkan pada hukum
pertama termodinamika.
Hukum pertama ini menyatakan kekekalan energi, yaitu energi tidak dapat dimusnahkan atau
dibuat, hanya dapat diubah bentuknya. Perumusan dari neraca energi suatu sistem
mirip dengan perumusan neraca massa. Namun, terdapat beberapa hal yang perlu
diperhatikan yaitu suatu sistem dapat berupa sistem tertutup namun tidak
terisolasi (tidak dapat terjadi perpindahan massa namun dapat terjadi perpindahan panas) dan hanya terdapat satu neraca energi untuk
suatu sistem (tidak seperti neraca massa yang memungkinkan adanya beberapa
neraca komponen). Suatu neraca energi memiliki persamaan:
Energi masuk = Energi keluar + Energi akumulasi
Tidak seperti neraca massa yang memiliki variabel
produksi, neraca energi tidak memiliki variabel produksi. Hal ini disebabkan
energi tidak dapat diproduksi, hanya dapat diubah bentuknya. Namun, bila
terdapat suatu jenis energi diabaikan, misalnya bila neraca dibuat dengan hanya
memperhitungkan energi kalor saja, maka persamaan neraca energi akan menjadi
Kalor masuk + Kalor produksi = Kalor keluar + Kalor
akumulasi
dengan Kalor produksi bernilai negatif jika
kalor dikonsumsi. Neraca energi digunakan secara luas pada bidang ilmu murni
seperti fisika, biologi, kimia dan geografi.
C. Penyebaran Suhu
Suhu udara adalah derajat panas dan dingin udara di atmofer.
Berdasarkan penyebarannya di muka bumi suhu udara dapat dibedakan menjadi dua,
yakni sebaran secara horisontal dan vertikal.
1.
Sebaran suhu udara
secara horisontal
Jika bumi kita homogen tanpa kehadiran darat dan laut, maka mungkin
distribusi suhu di permukaan bumi akan bersesuaian dengan posisi lintangnya. Di
ekuator dan sekitarnya suhunya panas, sedang di kutub dan sekitarnya suhunya
dingin. Namun demikian bumi sangatlah kompleks, lebih dari pada sekedar susunan
darat dan laut. Sehingga secara keruangan (spasial) sebaran suhu dipermukaan
bumi akan terganggu, tak sesederhana jika bumi itu homogen.
Suhu
Permukaan Laut (Sumber: NOAA)
Secara modern sebaran suhu dipermukaan bumi dapat turunkan dari foto
satelit. Foto olahan satelit NOAA milik Amerika di atas ini menggambarkan
rata-rata suhu permukaan laut di dunia. Warna-warni pada gambar tersebut
mewakili besaran rata-rata suhunya.
2.
Sebaran suhu udara
secara vertikal
Coba perhatikan Gambar di samping, pada gambar tersebut grafik suhu
udara dari permukaan bumi turun normal hingga pada suatu ketinggian 11 km.
Penurunan suhu dipengaruhi oleh energi radiasi sinar matahari yang datang
menghangatkan permukaan bumi, lalu permukaan bumi memantulkannya kembali
menghangatkan udara di atasnya. Rata-rata laju penurunan suhu udara di atas
muka bumi hingga ketinggian hingga 11 km adalah sebesar 6,50 C tiap
kenaikan 1000 m ketinggian. Perlu diingat ini hanya rata-rata. Pada
kenyataanya, di hari-hari tertentu pada saat mendaki ke ketinggian tertentu
suhu udara menurun signifikan. Hal ini akan meningkatkan angka laju penurunan
suhu udara. Begitu juga sebaliknya di hari-hari tertentu lainnya, suhu udara
menurun agak lambat dengan meningkatnya ketinggian. Kadang-kadang justru suhu
udara meningkat dengan meningkatnya ketinggian, kejadian ini dinamakan inversi
suhu (pembalikan suhu).
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa laju penurunan suhu berfluktuasi,
bervariasi dari hari ke hari dan dari musim ke musim.
Keadaan cuaca dimana kita familiar dengannya terjadi di wilayah
atmosfer dari permukaan bumi hingga pada ketinggian sekitar 11 km. Pada region
ini udara bersirkulasi dari permukaan bumi hingga pada ketingian 11 km, hingga
pada ketinggian tersebut udara berhenti untuk menjadi lebih dingin lagi. Region
atau lapisan atmosfer ini disebut troposfer.
Alat yang digunakan untuk mengukur profil vertikal suhu udara di
atmosfer hingga ketinggian tertentu (bahkan bisa melebihi 30 km) dinamakan radiosonde.
Memperhatikan gambar profil suhu di atas, setelah ketinggian 11 km
laju penurunan udara berhenti dengan meningkatnya ketinggian hingga pada
ketinggian sekitar 20 km. Ketinggian 11 km adalah awal dari lapisan atmofer
berikutnya yang disebut stratosfer. Lapisan stratosfer ini berakhir pada ketinggian 30 km. Garis
batas wilayah antara troposfer dan stratosfer disebut tropopaus. Ketinggian tropopaus dari permukaan
bumi bervariasi, di atas wilayah ekuator bumi tropopausnya lebih tinggi lalu
menurun ke arah wilayah kutub.
Masih dari gambar di atas, pada lapisan stratosfer di ketinggian 20
km, temperatur udara mulai meningkat dengan meningkatnya ketinggian, terjadi
inversi suhu. Meskipun suhu meningkat sering dengan meningkatnya ketinggian,
senyatanya suhu udara pada ketinggian 30 km tersebut sangatlah dingin (kurang
dari -460 C). Alasan kenapa terjadi inversi suhu di lapisan atmosfer
ini karena gas ozon (O3) berperanan memanaskan udara di sini. Ozon
gas yang penting bagi kehidupan di bumi bertugas menyerap energi ultra violet
(UV) yang dipancarkan matahari ke bumi. Sebagai akibat dari penyerapan itulah
molekul-molekul udara pada lapisan ini menjadi meningkat suhunya. Jika tidak
ada gas ozon di sana, suhu udara akan semakin dingin dengan meningkatnya
ketinggian layaknya yang terjadi dilapisan troposfer.
Perhatikan lagi Gambar tersebut, lapisan ozon terkonsentrasi hanya
hingga pada ketinggian 25 km di atas permukaan bumi, namun suhu udara tetap
meningkat hingga batas atas di lapisan stratosfer (50 km). Tetap terjadinya
peningkatan suhu walau ozon berkurang drastis di atas 25 km karena udara pada
ketinggian 50 km kepadatannya lebih rendah dibanding pada ketinggian 25 km.
Rendahnya kepadatan molekul udara mengakibatkan meningkatnya penyerapan
intensitas tenaga matahari hingga pada ketinggian 50 km, yang berakibat
meningkatkan suhu udara.
Di atas lapisan stratosfer adalah lapisan mesosfer (lapisan
bagian tengah atmosfer). Lapisan ini dimulai pada ketinggian 50 km hingga
kurang dari 90 km. Batas antara stratosfer dan mesosfer disebut stratospaus. Udara pada lapisan ini begitu tipis
serta memiliki tekanan udara yang begitu kecil, sekitar 1 mb, artinya hanya 1
per 1000 dari seluruh molekul udara berada di atas garis stratospaus,
selebihnya 99,9 persen dari seluruh molekul udara berada di bawah garis ini.
Jika kita berada pada lapisan udara ini tanpa tabung oksigen, kita tak kan bisa
bertahan karena kekurangan oksigen. Pilot pesawat terbang yang berada di atas
ketinggian 3 km dalam jangka waktu agak lama tanpa tabung oksigen akan
mengalami kekurangan oksigen. Kekurangan oksigen ini lazim disebut hypoxia. Hypoxia membuat pilot tidak sadarkan
diri, bahkan berujung pada kematian. Berada pada lapisan mesosfer mengakibatkan
seseorang mati lemas dalam beberapa menit saja. Selain berakibat mati lemas,
berada di lapisan mesosfer mengakibatkan bagian tubuh kita yang berhadapan
langsung dengan matahari menjadi terbakar oleh sinar ultravioletnya. Selain
itu, rendahnya tekanan udara mengakibatkan darah pada pada saluran pembuluh
darah mendidih pada suhu normal manusia.
Suhu udara pada lapisan mesosfer menurun terhadap meningkatnya
ketinggian. Fenomena ini terjadi karena jumlah ozon yang tersisa sangat sedikit
sekali. Pada lapisan ini, makin tinggi ketinggiannya makin sedikit jumlah ozon,
sehingga energi radiasi matahari yang diserap ozonpun makin kecil. Di
ketinggian 85 km, suhu udara mencapai titik rata-rata suhu terdinginnya yang
mencapai -900 C.
Lapisan ‘panas’ atmosfer di atas mesosfer adalah termosfer.
Kolom termosfer berksiar antara 85 – 500 km. Batas antara mesosfer dan
termosfer adalah mesopaus. Di termosfer, molekul-molekul
oksigen (O2) menyerap energy matahari, memanaskan udara. Karena
hanya terdapat beberapa saja atom dan molekul di termosfer, penyerapan sedikit
saja jumlah energy matahari mengakibatkan peningkatan yang besar pada suhu
udara. Dapat dikatakan bahwa lapisan ini sangat sensitif terhadap energi
matahari, suhu udara bisa memanas hingga 1.5000 C bahkan lebih.
Astronot yang menggunakan pesawat ulang alik maupun wahana stasiun luar
angkasa menghabiskan waktunya bertugas di wilayah lapisan atmosfir ini.
Pada puncak lapisan termosfer, sekitar 500 km di atas permukaan
bumi, karena kepadatan molekul udaranya begitu rendah, molekul-molekul ini
dapat bergerak sejauh 10 km sebelum pada akhirnya berbenturan dengan molekul
lainnya. Molekul-molekul ini begitu ringan, pergerakan molekul yang sangat
cepat dan pada arah yang tepat mengakibatkan molekul-mlekul ini lepas dari
tarikan gravitasi bumi. Wilayah dimana molekul-molekul ini melepaskan diri dari
gaya tarik bumi disebut lapisan eksosfer. Lapisan ini adalah
lapisan teratas di atmosfer bumi kita.
D.
Gejala dan Dinamika Cuaca
a. Gejala Cuaca
1.
Kabut
Kabut adalah sejenis awan rendah yang melayang-
layang di atas permukaan bumi atau permukaan tanah yang tinggi, seperti di
lereng- lereng gunung.
Kabut dibedakan atas dua macam, yaitu sebagai berikut.
Kabut dibedakan atas dua macam, yaitu sebagai berikut.
a)
Kabut sawah (sloot mist)
Kabut sawah
terjadi pada malam hari yang cerah dan terbentuk jika udara dingin melalui
sungai atau sawah. Uap air dari sungai atau sawah naik ke atas bertemu udara
dingin maka terjadilah kondensasi membentuk kabut.
b)
Kabut adveksi (adveksi
mist)
Kabut adveksi
terjadi karena udara panas yang mengandung uap air mengalir bertemu dengan
daerah dingin maka terjadilah kondensasi. Kabut ini banyak dijumpai di daerah
perbukitan dan pegunungan.
2.
Petir
Petir atau kilat merupakan aliran listrik dalam
bentuk sinar cahaya yang secara tiba-tiba menghasilkan guntur (ledakan) di
atsmosfer. Pelepasan muatan listrik ini terjadi antara awan dan awan lain atau
antara awan dan bumi. Kilat
dan guntur terjadi bersamaan, tetapi kita mendengar suara guntuk belakangan
karena kecepatan cahaya 300.000 km/detik. Jadi, kalau selisih waktu antara saat
kita melihat kilat dengan terdengarnya suara guntur = 2 detik, berarti jarak
kilat dari kita = 2 x
330 m = 660 m. umumnya kilat yang jauhnya > 20 km, tidak terdengar lagi suara gunturnya.
330 m = 660 m. umumnya kilat yang jauhnya > 20 km, tidak terdengar lagi suara gunturnya.
3.
Hujan
Hujan termasuk
salah satu gejala cuaca dan uraian tentang curah hujan telah dijelaskan pada
pembahasan sebelumnya.
4. Dampak Rumah Kaca
a)
Peningkatan selimut gas
(terutama C02) menyebabkan suhu permukaan bumi bertambah panas yang disebut
efek rumah kaca.
b)
Hal ini disebabkan
karena gas-gas tersebut terkonsentrasi dan tertahan di atmosfer dan menahan
sinar matahari dalam lapisan selimut gas tersebut.
b. Dinamika Unsur-unsur Cuaca dan Iklim
Cuaca adalah keadaan rata-rata udara pada saat tertentu/ dalam waktu
yang relatif singkat, dan pada wilayah yang relatif sempit. Ilmu yang
mempelajari cuaca disebut meteorologi. Sedangkan iklim adalah keadaan rata-rata cuaca dalam waktu yang
relatif lama (sekitar 30 tahun), dan berlaku pada wilayah yang relatif luas.
Ilmu yang mempelajari iklim disebut klimatologi. Iklim terbentuk karena
adanya peristiwa : rotasi dan evolusi bumi. Keadaan cuaca dapat
diperkirakan dengan cara pengamatan. Pengamatan yang dilakukan terhadap
unsur-unsur cuaca seperti : lamanya penyinaran matahari, suhu udara
(temperatur), tekanan udara, angin, kelembaban udara, keadaan awan, dan curah
hujan.
1.
Penyinaran Matahari
Matahari merupakan sumber panas bumi yang memiliki radiasi. Tingkat
atau derajat panas yang di ukur dengan menggunakan termometer. Temperatur di
permukaan bumi di pengaruhi oleh letak lintang dan bentuk keadaan alamnya.
Letak lintang indonesia antara 6008’ LU dan 11015’ LS sehingga indonesia berada
di daerah iklim tropis, berarti semua daerah indonesia menerima panas sinar
matahari lebih banyak.
Tingkat penerimaan panas sinar matahari oleh bumi dipengaruhi oleh :
a)
Sudut datang sinar matahari,
makin miring sinar matahari (pagi, sore) makin kurang panasnya.
b)
Lamanya penyinaran, makin lama
penyinaran, makin tinggi temperaturnya.
c)
Tinggi rendahnya tempat, makin
tinggi tempat, makin rendah/kecil temperaturnya.
d)
Banyak – sedikitnya awan, makin
banyak awan, makin sedikit suhu yang diterima bumi.
e)
Keadaan muka bumi
(daratan/lautan), daratan akan lebih cepat menerima dan melepaskan panas,
sedangkan lautan lambat menerima dan melepaskan panas.
2.
Suhu udara / Temperatur
Untuk mengetahui suhu udara, diperlukan alat yaitu termometer. Termometer maksimum
digunakan untuk mengukur suhu tertinggi dan termometer minimum, untuk mengukur
suhu rendah.
1)
Suhu udara vertikal.
Yaitu semakin tinggi/naik suatu tempat di atmosfer, semakin
rendah/turun temperatur/suhu, yaitu setiap naik 100m di atmosfer, maka suhu
turun sebesar 0,50C.
2)
Suhu udara horizontal
Yaitu suhu udara yang ada di permukaan bumi. Untuk mempermudah
perbandingannya maka dibuat peta Isoterm. Isoterm adalah garis pada
peta yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai rata-rata suhu udaranya
sama.
3)
Tekanan udara
Tekanan udara adalah suatu gaya yang timbul oleh adanya berat dari
lapisan udara. Besarnya udara di suatu tempat pada setiap saat (berbeda-beda).
Secara umum (terutama di atas lautan), besarnya gaya yang ditimbulkan oleh
udara untuk setiap 1 cm2 sebesar 1kg. gaya tersebut ekuivalen dengan besarnya
tekanan yang diberikan oleh kolom air raksa setinggi 760 mm pada suhu 00C
(dalam fisika disebut 1 atm atau = 1.013 mb, menurut ahli cuaca). Ada beberapa
tempat di permukaan bumi yang memiliki tekanan udara sama. Tempat-tempat yang
bertekanan udara sama ini sering digambarkan pada peta dalam bentuk
garis-garis. Garis-garis pada peta yang menghubungkan tempat-tempat yang
memiliki tekanan udara yang sama disebut Isobar.
4)
Kelembaban udara
Kelembaban udara adalah kandungan uap air yang terdapat pada udara.
Banyaknya uap air yang dapat dikandung udara sangat tergantung pada temperatur.makin tinggi suhu udara, makin
banyak uap air yang dapat dikandung. Jumlah uap air yang dikandung dalam udara
disebut kelembaban udara. Alat untuk mengukur kelembaban udara adalah
Higrometer rambut. Kelembaban udara dibedakan menjadi dua yaitu kelembaban
absolut/mutlak, dan kelembaban nisbi/relatif.
Kelembaban absolut adalah jumlah uap air yang terkandung dalam 1m3
udara, sedangkan kelembaban nisbi adalah jumlah uap air maksimum yang dapat
dikandung dalam udara tersebut, dengan kata lain :
Kelembaban absolut = kandungan uap air
Volume udara
Volume udara
Kelembaban relatif = kelembaban udara absolut x 100 %
Nilai jenuh udara
Nilai jenuh udara
5)
Angin
Angin adalah udara yang bergerak dari tempat yang bertekanan
maksimum ke tempat yang bertekanan minimum. Angin terjadi karena adanya
perbedaan penyinaran matahari pada tempat-tempat yang berlainan di permukaan
bumi, sehingga temperaturnya berbeda. Temperatur berbeda menyebabkan tekanan
udara berbeda. Alat untuk mengukur besarnya kecepatan angin adalah anemometer.
6)
Curah hujan
Curah hujan adalah banyaknya air hujan yang jatuh sampai ke
permukaan tanah. Curah hujan ini di ukur selama 24 jam sehingga ditemukan
jumlah curah hujan harian, bulanan, tahunan. Satuanya adalah mili meter .alat
pengukur curah hujan adalah Fluviometer atau ombrometer, yang dipasang di
tempat terbuka (tidak terlindung dari pepohonan). Indonesia dikenal dengan
daerah tropis dengan curah hujan yang tinggi. Walaupun demikian, terdapat
variasi atau perbedaan curah hujan di berbagai daerah dilihat dari waktu
terjadinya dan intensitas curah hujannya.
7)
Awan
Awan adalah kumpulan titik-titik air atau kristal es yang terjadi
karena adanya kondensasi uap air yang terdapat pada atmosfer. Awan terjadi
karena udara yang mengandung uap air naik sehingga suhunya turun sampai di
bawah titik embun.
Berdasarkan bentuknya, awan dibagi menjadi :
·
Awan cumullus, yaitu awan putih
yang bergumpal (terlihat sore hari).
·
Awan stratus, yaitu awan yang
berbentuk seperti selimut berlapis.
·
Awan nimbus, yaitu awan gelap
bentuknya tidak menentu (menandakan akan terjadinya turun hujan).
·
Awan cirrus, yaitu awan yang
letaknya tinggi sekali, bentuknya seperti bulu ayam tipis.
Berdasarkan ketinggiannya, awan dapat dibedakan menjadi :
a)
Awan tinggi, awan yang terletak
pada ketinggian lebih dari 6.000 m, yang terdiri dari ;
Ø
Awan Cirrostratus,
Ø
Awan Cirrocumulus,
Ø
Awan cirrus
b)
Awan sedang, yaitu awan yang
terletak pada ketinggian antara 2.000 – 6.000 m, terdiri dari :
Ø
Awan Altocumulus,
Ø
Awan Altostratus
c)
Awan rendah, yaitu awan yang
memiliki ketinggian di bawah 2.000 m, terdiri dari:
Ø
Awan Stratus
Ø
Awan Altonimbustratus
Ø
Awan stratocumulus
d)
Awan bersusun vertikal, yaitu
awan yang terletak pada ketinggian sekitar 500 m, terdiri dari :
Ø
Awan nimbostratus
Ø
Awan Cumulus
Ø
Awan Cumulonimbus.
titanium helix earrings - Titanium Art
BalasHapusInnovative babyliss pro titanium designs for titanium legs the most innovative earrings for ceramic vs titanium curling iron the world's titanium rod in leg biggest brands. micro touch hair trimmer