Bagaimana Komposisi Kimia Udara dan Atmosfer?

Bumi dipercaya sebagai satu-satunya planet di tata surya yang memiliki atmosfir yang bisa menopang kehidupan. Selimut gas tidak hanya berisi udara yang kita hirup tapi juga melindungi kita dari ledakan panas dan radiasi yang berasal dari matahari. 

Selimut gas tersebut juga yang menghangatkan planet ini siang hari dan mendinginkannya di malam hari.

Komposisi kimia atmosfer bumi sangat penting karena beberapa alasan, terutama karena adanya interaksi antara atmosfer dan semua organisme hidup.

Komposisi kimia atmosfer bumi sebenarnya bisa berubah-ubah sebagai hasil proses alami seperti emisi gunung berapi, adanya petir, dan pemboman oleh partikel matahari. 

Komposisi kimia udara juga telah berubah oleh aktivitas manusia dan beberapa perubahan ini berbahaya bagi kesehatan manusia, tanaman, dan ekosistem.

Contoh masalah yang telah ditangani oleh kimia atmosfir meliputi hujan asam, penipisan ozon, asap fotokimia, gas rumah kaca, dan pemanasan global.

Ahli kimia atmosfer terus berusaha memahami penyebab-penyebab terjadinya masalah di atmosfir ini. Hal ini disebabkan, dengan mendapatkan pemahaman teoritis tentang hal itu, maka bisa memungkinkan ditemukan solusi yang tepat untuk mengatasi berbagai masalah yang timbul. 

Selain itu bisa juga memberikan dampak terhadap berbagai kebijakan pemerintah untuk menjaga masa depan yang baik bagi generasi penerus.

Hampir semua atmosfer bumi tersusun dari lima gas utama yaitu:

- nitrogen (N₂)

- oksigen (O₂)

- uap air (H₂O)

- argon (Ar); dan

- karbon dioksida (CO₂). 

Walaupun demikian, namun perlu diingat bahwa terdapat pula atom dan senyawa lainnya di udara.

Meskipun tabel di bawah ini tidak mencantumkan uap air sebagai komposisi udara, namun udara bisa mengandung uap air sebanyak 5%, lebih umum berkisar 1-3%. Kisaran 1-5% menempatkan uap air sebagai gas yang paling umum ketiga di bumi.

Berikut adalah komposisi udara dalam persen volume, di permukaan laut pada pada suhu 15 °C dan tekanan 1 atm.

Nama	Rumus kimia	Dalam ppm	Dalam persen volume (%)
Nitrogen	N2	780,84	78.084
Oksigen	O2	209,46	20.946
Argon	Ar	9,34	0.9340
Karbon dioksida	CO2	400	0.04
Neon	Ne	18.18	0.001818
Helium	He	5.24	0.000524
Metana	CH4	1.79	0.000179

Selain gas-gas pada tabel di atas, udara juga seringkali mengandung:

- gas iodin (I₂)

- gas xenon (Xe)

- kripton (Kr)

- karbon monoksida (CO)

- Nitrogen dioksida (NO₂)

- Amonia (NH₃)

LAPISAN ATMOSFER

Atmosfir bumi terbagi menjadi lima lapisan utama yaitu:

- eksosfer

- termosfer

- mesosfer

- stratosfer

- troposfer.

Walaupun terbagi menjadi lima lapisan, namun perlu diperhatikan bahwa tidak ada batasan yang jelas antara atmosfer dan luar angkasa.

1. Troposfer

Troposfer adalah lapisan yang paling dekat dengan permukaan bumi. Ketebalan dari lapisan ini adalah 4 sampai 12 mil (7 sampai 20 km) dan berisi setengah dari atmosfer bumi. 

Pada troposfer, udara lebih hangat di dekat tanah dan semakin ke atas, semakin dingin. Hampir semua uap air dan debu di atmosfer berada di lapisan ini dan itulah sebabnya pada lapisan ini ditemukan awan.

2. Stratosfer

Stratosfer adalah lapisan kedua yang dimulai dari atas troposfer dan berakhir sekitar 31 mil (50 km) di atas tanah. Lapisan ini memiliki kandungan Ozon yang sangat tinggi. 

Ozon inilah yang menyerap radiasi berbahaya dari sinar matahari sehingga tidak sampai ke permukaan bumi. Radiasi dari sinar matahari memiliki sinar UV yang dapat menyebabkan kanker kulit.

Udara pada lapisan ini sangat kering, dan kira-kira seribu kali lebih tipis dibanding di atas permukaan laut. Selain itu, lapisan inilah yang menjadi tepat pesawat jet dan balon cuaca terbang.

3. Mesosfer

Mesosfer dimulai dar 31 mil (50 km) sampai  dengan 53 mil (85 km) tinggi. Bagian atas mesosfer, yang disebut mesopause, adalah bagian terdingin dari atmosfer bumi. Lapisan ini memiliki suhu rata-rata sekitar minus 130  °F (minus 90 °C). 

Lapisan ini sulit dipelajari. Pesawat Jet dan balon tidak masuk cukup tinggi, sedangkan satelit dan pesawat antariksa mengorbit terlalu tinggi. Menurut para ilmuwan lapisan inilah yang menjadi tempat meteor terbakar.

4. Termosfer

Termosfer memanjang dari sekitar 56 mil (90 km) sampai antara 310 dan 620 mil (500 dan 1.000 km). Suhu pada lapisan ini bisa mencapai 2.700 °F (1.500 °C).

Termosfer dianggap sebagai bagian dari atmosfer bumi, namun kepadatan udara sangat rendah sehingga sebagian besar lapisan ini dianggap sebagai angkasa luar. 

Lapisan inilah yang menjadi tempat pesawat ruang angkasa terbang dan tempat Stasiun Antariksa Internasional mengorbit Bumi (International Space Station orbits Earth). Lapisan ini juga yang menjadi lokasi terjadinya aurora.

5. Eksosfer

Eksosfer adalah lapisan tertinggi, sangat tipis dan di mana atmosfer menyatu ke angkasa luar. Lapisan ini terdiri dari partikel hidrogen dan helium yang sangat banyak tersebar.

BUMI, VENUS, DAN MARS

Untuk lebih memahami formasi dan komposisi Bumi, ilmuwan terkadang membandingkan planet kita dengan Venus dan Mars. Ketiga planet ini berbatu dan termasuk planet dalam pada sistem tata surya, yang berarti posisi ketiga planet berada di dekat matahari.

Planet Venus memiliki atmosfer karbon dioksida (CO₂) yang tebal hampir pada seluruh permukaannya, dengan sedikit nitrogen (N₂) dan asam sulfat (H₂SO₄). Planet ini juga memiliki efek rumah kaca pada permukaannya. Suhu di permukaannya sekitar 872 Fahrenheit atau 467 Celsius. 

Awan juga begitu tebal sehingga permukaannya tidak terlihat dalam cahaya tampak. Karena tidak banyak sinar matahari matahari yang bisa sampai ke permukaan bulan, maka planet Venus tidak mengalami perubahan suhu musiman yang signifikan.

Mars juga memiliki atmosfer karbon dioksida (CO₂), dengan sedikit nitrogen (N₂), argon (Ar), oksigen (O₂), karbon monoksida (CO) dan beberapa jenis gas lainnya. Di planet ini, suasananya sekitar 100 kali lebih tipis dari pada Bumi.

SUMBER RUJUKAN (REFERENSI)

-- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. 2017.  What Is the Chemical Composition of Air?. Online. diakses pada 5 November 2018.

-- Tim Sharp. 2017. Earth's Atmosphere: Composition, Climate & Weather. Online. amp.space.com. diakses pada Rabu, 28 Februari 2018.

-- Wikipedia. Atmosphere of Earth.   diakses pada Rabu, 28 Februari 2018.