Mengenal Suhu Udara

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.

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.

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.

Sumber:

  • Donald Ahrens,  Meteorology Today: An Introduction to Weather, Climate, and an Environment, Ninth edition. Thomson BrooksCole. New York. 2008.
  • Dr. Michael Pidwirny. “Global Surface Temperature Distribution”. Fundamentals of Physical Geography, 2nd Edition. 2006. http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7m.html

About laju gandharum

Lahir besar di Jakarta - Depok.

Posted on January 13, 2012, in Geography, Lingkungan and tagged , , , . Bookmark the permalink. 9 Comments.

  1. thankz mas brow.,,,

  2. Thank you mas, tulisannya enhances knowledges

  1. Pingback: aidaizzulimah

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: