Hubungan Bumi dan Matahari

 

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

Penampang Melintang Suhu (Donald Ahrens, 2008)

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.

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.

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

Kelembaban relatif = kelembaban udara absolut x 100 %
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.