Earth Science Olympiad Material ( Materi Olimpiade Kebumian )

Atmosphere Biosphere Hydrosphere Lithosphere

Atmosfer

Troposfer • Lapisan ini berada pada level yang paling rendah, campuran gas-gasnya adalah yang paling ideal untuk menopang kehidupan di bumi. • Di lapisan ini kehidupan juga terlindung dari sengatan radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda langit lain. • Dibandingkan dengan lapisan atmosfer yang lain, lapisan ini adalah yang paling tipis (lk. 15 km dari permukaan tanah). • Di dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angin tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari terjadi. • Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Ketinggian bertambah, maka suhu udara akan berkurang , dari

Stratosfer • Perubahan secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km. • Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu sekitar - 57oC. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu. • Awan tinggi jenis cirrus kadang-kadang terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuaca yang signifikan yang terjadi pada lapisan ini. • Dari bagian tengah stratosfer keatas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah semakin naik, karena bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon yang bertambah. • Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra ungu. Suhu pada lapisan ini bisa mencapai sekitar 18oC pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya.

Mesosfer

• Lk. 25 mil atau 40 km diatas permukaan bumi terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. • Suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, sampai menjadi sekitar - 143oC di dekat bagian atas dari lapisan ini, yaitu lk. 81 km diatas permukaan bumi. • Memungkinkan terjadi awan noctilucent, terbentuk dari kristal es.

Termosfer

• Transisi dari mesosfer ke thermosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. • Terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar 1982oC, karena serapan radiasi sinar ultra ungu. • Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal

Sifat Atmosfer • Merupakan selimut gas tebal yang secara menyeluruh menutupi bumi sampai ketinggian lk. 560 km dari permukaan bumi; • Tidak mempunyai batas mendadak, tetapi menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar; makin tinggi, BJ-nya turun cepat; • Tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan, tidak dapat diraba (kecuali bergerak sebagai angin); • Mudah bergerak, dapat ditekan, dapat berkembang; • Mempunyai berat (56 x 1014 ton) & dapat memberikan tekanan. 99% dari beratnya berada sampai ketinggian 30 km, & separuhnya berada

• Sangat penting untuk kehidupan & sebagai media untuk proses cuaca. Sebagai selimut yang melindungi bumi thd tenaga penuh dari matahari pada waktu siang, menghalangi hilangnya panas pada waktu malam. • Tanpa atmosfer suhu bumi pada siang hari 93,30C & pada malam hari -148,90C; • Efek rumah kaca: energi panas/bahang menembus atmosfer, tetapi bila ia dipantulkan dari tanah, ia tak dapat lolos, apalagi bila langit berawan. Peningkatan panas di atmosfer terjadi karena meningkatnya gas rumah kaca, yaitu gas

Asal Atmosfer Bumi • Setiap hari sejumlah besar udara diserap & diproses dgn berbagai cara, & sejumlah gas dilepaskan ke udara oleh makhluk hidup. • Karakteristik & komposisi udara kita bergantung pada pola kehidupan yang terbentuk di bumi  Evolusi atmosfer • Bumi berkogulasi dari bahan gas & debu yang mengelilingi matahari 4 milyar th.yl; kehidupan muncul ½ milyar th kmd. O2 muncul lama setelah adanya organisme bersel satu. • CO2 yang berlimpah dari sinar matahari membuat karbohidrat dengan hasil sampingan O2 (fotosintesa). O2 terakumulasi di udara, kmd berkembang makhluk yang membutuhkan O2. • N2 bereaksi lambat, tetapi merupakan bagian penting dari kehidupan, shg keseimbangan N2 di udara, di laut & di dalam bumi sangat dipengaruhi oleh makhluk hidup.

Komposisi Udara Kering (Atmosfer 025 Km) Macam gas Simbol Volume (%) Berat molekul GAS PERMANEN

Nitrogen

N2

78.11

28.02

Oksigen

O2

20.95

32.00

Argon

Ar

0.93

39.88

Neon

Ne

0.0018

20.18

Helium

He

0.00052

4.00

Kripton

Kr

0.00014

83.80

Xenon

Xe

0.000087

131.30

Hidrogen

H2

0.000050

2.02

GAS VARIABEL Uap air

H2O

0 - 0.7

18.00

Karbon dioksida

CO2

0.01 - 0.1

44.00

Ozon

O3

0 - 0.00001

48.00

Methan

CH4

0.0002

16.04

Sulfur dioksida

SO2

0 - 0.0001

64.00

Nitrogen dioksida

NO2

0-

46.00

Atmosfer atas

Gas ringan H & He

80-100 km

BJ rendah; terkena UV; terjadi pemecahan molekul oksigen: O2  O +O

30-60 km

proses tabrakan atom O & molekul Oksigen : O2 + O  O3 (Ozon) pembentukan molekul O2: O3 + O  O2 + O2

15-35 km

kerapatan ozon tertinggi

10 km keatas

tidak terdapat uap air (jumlah uap air akan kecil bila T udara rendah ; makin tinggi tempat, T udara makin rendah, jml uap air makin rendah).

10 km kebawah

Uap air menempati 4 % volume atmosfer dekat permukaan; dari penguapan muka air / transpirasi.

• Oksigen penting untuk mengubah makanan menjadi energi & nitrogen terutama diperlukan bagi tanaman, namun walaupun meliputi 99% volume udara ternyata pasif thd proses cuaca. • Helium & Hidrogen sangat jarang, kecuali pada elevasi sangat tinggi, karena merupakan gas yang sangat ringan. • H2O (uap, cair, padat), CO2 (ERK) & O3 (menyerap UV) penting didalam pertukaran panas antara atmosfer, bumi, dan matahari. • CO2 masuk dalam atmosfer terutama karena kegiatan makhluk hidup di darat & di laut. Keseimbangan dinamis diatur oleh foto-sintesis yang menggunakan 3% jumlah CO2 per tahun. • Hampir separuh CO2 dari atmosfer diserap laut. Molekul CO2 diperkirakan akan kembali setiap 6 tahun, sementara molekul N2 menghabiskan waktu 10 juta th untuk kembali digunakan dalam proses biologis, sedangkan molekul O2 diperkirakan akan

DAUR HIDROLOGI • Konsep daur hidrologi berkembang sejak abad 17: air yang meninggalkan permukaan bumi akan kembali dalam jumlah yang sama. • Persediaan air di bumi tetap, berjumlah 1.360 juta km3 dalam bentuk uap, cair maupun padat. • Air menanggapi tenaga alam (perputaran bumi, panas matahari, gravitasi), ketidakteraturan permukaan, sifat kimia & tekstur materi bumi, shg selalu berubah & berpindah. • Daur hidrologi meratakan perbedaan lokal menjadi keseimbangan bumi dalam jangka panjang; dikendalikan oleh Matahari: membuat cuaca, menentukan iklim, mengarahkan arus samudera, memahat permukaan bumi, memungkinkan kehidupan di bumi. • Pemindahan panas ke seputar bumi melalui uap air yang menempuh ribuan km masuk dalam sistem arus angin, atau melalui arus air

Tempat Samodera Air permukaan (sungai, danau, laut pedalaman) Air bawah permukaan (lengas tanah, air tanah) Tudung es & gletser Atmosfer Jumlah

Volume (km3) 1.320.000.000 230.250 8.407.000 29.175.000 13.000 1.357.825.250

% total air 97.2 0,017 0,625 2.15 0.001 100

• Sekitar 396.000 km3 air naik ke atmosfer tiap tahun, 84% berasal dari samudera, 16% dari darat (danau, sungai, tanah, tanaman)  EVAPOTRANSPIRASI; • 75% air yang naik langsung jatuh ke samudera; • 10% jatuh ke tanah, mengalir kembali ke samudera &