Bumi kita diselubungi oleh lapisan udara yang disebut atmosfer. Atmosfer terdiri atas berbagai campuran gas yang dipengaruhi dan terikat oleh gravitasi bumi.
Ketebalan lapisan atmosfer diperkirakan mencapai sekitar 1.000 km dari permukaan bumi. Di dekat daerah permukaan pada bumi, komposisi gas tersebut terdiri atas 78% Nitrogen serta 21% Oksigen.
Adapun gas-gas lainnya yang terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit antara lain karbon dioksida (C02), argon (Ar), neon (Ne), dan uap air (H2O).
Persentasi uap air di atmosfer sangat kecil dan bervariasi terhadap tempat dan waktu. Namun demikian, keberadaannya sangat berpengaruh terhadap cuaca dan iklim.
Di daerah tropis, konsentrasi uap air sekitar 4%. Adapun di daerah kutub, konsentrasi uap air sangat sedikit, bahkan hampir tidak ada.
Berbagai penelitian dan pengukuran tentang atmosfer yang dilakukan oleh para ahli menghasilkan gambaran bahwa atmosfer terdiri atas berbagai lapisan.
Berdasarkan profil temperatur secara vertikal, lapisan atmosfer dibagi menjadi empat lapisan yang meliputi lapisan troposfer, stratosfer, mesosfer, dan thermosfer.
 |
| Struktur lapisan atmosfer dari bawah ke atas |
Troposfer (0-10 km), merupakan lapisan atmosfer terbawah. Lapisan ini merupakan sebuah lapisan dimana yang paling dekat dengan permukaaan bumi serta didalamnya mengandung sekitar 80% dari seluruh massa pada atmosfer.
Temperatur di lapisan ini berubah sejalan dengan perubahan ketinggian. Hasil penelitian menunjukkan temperatur berkurang sebesar 5°C setiap 1 km pertambahan ketinggian.
Lapisan ini juga banyak sekali mengandung uap air serta karbondioksida yang juga dapat mempengaruhi peristiwa cuaca di muka bumi.
Di samping itu, kedua unsur gas ini juga penting untuk mempertahankan keseimbangan panas di permukaan bumi.
Stratosfer (10-50 km), merupakan lapisan kedua setelah troposfer. Berbeda dengan keadaan di troposfer, di lapisan ini terjadi peningkatan temperatur (temperature inversion). Temperatur meningkat dengan bertambahnya ketinggian.
Dari temperatur yang antara sekitar -60°C pada ketinggian 10 km dan nanti akan perlahan-lahan meningkat hingga sekitar 0°C di batas mesosfer pada ketinggian 50 km.
Kenaikan temperatur ini disebabkan oleh penyerapan radiasi ultra violet oleh gas ozon (O3). Sebagian besar gas ini terkonsentrasi pada ketinggian 25 km di atas pemukaan bumi.
Mesosfer (50-85 km). Susunan mesosfer tidak sama dengan stratosfer. Di lapisan ini kepadatan gas-gasnya sudah agak berkurang.
Berbeda dengan di lapisan stratosfer, di lapisan ini terjadi penurunan temperatur. Temperatur di puncak pada lapisan mesosfer ini akan mencapai kira-kira -90°C di ketinggian 80 km dan di atas permukaan bumi.
Penurunan temperatur ini juga dapat terjadi karena tidak adanya sebuah gas, uap air, serta debu yang dapat menyerap radiasi ultraviolet yang ada.
Mesosfer itu juga mempunyai suatu lapisan ion atau terdapat udara bermuatan listrik yang disebut lapisan D. Lapisan yang terletak pada ketinggian 50-70 km dari permukaan bumi ini berfungsi memantulkan gelombang radio.
Kemampuan tersebut disebabkan oleh adanya sinar ultraviolet pada molekul-molekul udara yang bertemu dengan elektron atau muatan listrik negatif. Berbagai keajaiban terjadi di lapisan mesosfer.
Misalnya, pijar udara, yaitu cahaya yang disebabkan oleh radiasi pantulan sinar matahari oleh partikel-partikel atmosfer yang panas. Teja kutub utara dan selatan dapat masuk ke lapisan mesosfer.
Termosfer (80-500 km) pada Lapisan termosfer sangat berbeda pula dengan lapisan atmosfer lainnya.
Di lapisan ini juga terjadi kenaikan pada temperatur (fnuersi) dari -90°C pada ketinggian 80 km, dan kemudian bisa naik hingga ribuan derajat pada ketingian 500 km dan terus akan meningkat hingga mencapai lapisan eksosfer.
Kepadatan termosfer sangat rendah, kurang dari sepersejuta kepadatan udara pada permukaan bumi. Namun demikian, meskipun udara di lapisan ini tipis, lapisan termosfer mampu membakar meteor yang sedang melaju turun pada ketinggian 300 km.
Hampir semua atom gas yang ada pada lapisan termosfer mengandung energi muatan listrik atau terionisasi oleh radiasi matahari yang kuat.
Selanjutnya, muatan listrik negatif atau elektron, tersebar di mana-mana dalam jumlah sangat banyak.
Terdapat tiga daerah bermuatan listrik yang terpisah yaitu lapisan E, Lapisan F, dan Lapisan F2. Lapisan E terletak pada ketinggian 90-120 Ion di atas bumi. Muatan listrik di lapisan ini disebabkan oleh sinar-X dari matahari.
Lapisan di atasnya, yaitu Lapisan F1 dan F2 yang terletak pada ketinggian 120-300 km lebih memperoleh muatan listrik karena sinar ultraviolet dari matahari.
Lapisan termosfer sangat berguna bagi bidang komunikasi karena ada ionosfer berfungsi untuk memantulkan gelombang radio.
Gambar: disini
