Struktur Atmosfer dan manfaatnya

Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di bumi, atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena yang terjadi di lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap. Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk memecahkan masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang.
Atmosfer mengandung campuran gas-gas yang lebih terkenal dengan nama udara dan menutupi seluruh permukaan bumi. Campuran gas-gas ini menyatakan komposisi dari atmosfer bumi. Bagian bawah dari atmosfer bumi dibatasi oleh daratan, samudera, sungai, danau, es, dan permukaan salju. Batas atasnya tidak terdefinisi, tetapi dalam kajian meteorologi, kita akan mempelajari atmosfer dalam ketinggian tertentu, dimana di dalamnya terdapat fenomena-fenomena cuaca.
Atmosfer Bumi terdiri atas nitrogen (78.17%) dan oksigen (20.97%), dengan sedikit argon (0.9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uap air, dan gas lainnya. Atmosfer melindungi kehidupan di bumi dengan menyerap radiasi sinar ultraviolet dari matahari dan mengurangi suhu ekstrem di antara siang dan malam. 75% dari atmosfer ada dalam 11 km dari permukaan planet.
Atmosfer tidak mempunyai batas mendadak, tetapi agak menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar.

Lapisan-lapisan di Atmosfer Bumi
1. Troposfer
Lapisan ini berada pada level yang paling rendah, di mana 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 (kurang lebih 15 kilometer 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. Biasanya, jika ketinggian bertambah, maka suhu udara akan berkurang secara tunak (steady), dari sekitar 17? sampai -52?. Namun topografi di permukaan bumi, seperti pegunungan dan plato (dataran tinggi) dapat menyebabkan anomali terhadap gradien suhu tersebut.
2. 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 - 70oF atau 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.
3. Mesosfer
Kurang lebih 25 mil atau 40km diatas permukaan bumi terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, sampai menjadi sekitar - 143oC di dekat bagian atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km diatas permukaan bumi. Suhu serendah ini memungkinkan terjadi awan noctilucent, yang terbentuk dari kristal es.
4. Termosfer
Transisi dari mesosfer ke termosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Dinamai termosfer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar 1982oC. Perubahan ini terjadi karena serapan radiasi sinar ultra ungu. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh.
5. Eksosfer
Adanya refleksi cahaya matahari yang dipantulkan oleh partikel debu meteoritik. Cahaya matahari yang dipantulkan tersebut juga disebut sebagai cahaya Zodiakal.

Gambar gas-gas atmosfer :
Manfaat Atmosfer
Setiap kali menghirup udara, manusia diingatkan bahwa tidak dapat hidup tanpa udara. Udara bersih adalah kebutuhan fisik manusia (Hubungan Timbal-Balik antara Manusia dan Lingkungan dan Kependudukan).
1. Atmosfer membuat suhu bumi sesuai untuk kehidupan manusia.
Sinar matahari yang masuk atmosfer dapat diserap dan menghangatkan udara. Suhu rata-rata di permukaan bumi naik 33°C lebih tinggi menjadi 15°C dari seandainya tidak ada efek rumah kaca (-18°C), suhu yang terlalu dingin bagi kehidupan manusia dan Menstabilkan suhu udara di bumi.
2. Atmosfer Menahan sinar UV dari matahari, karena hanya sinar bermanfaat yang mencapai bumi sambil memantulkan kembali sinar berbahaya ke luar angkasa.
3. Atmosfer bumi berhasil seratus persen menyaring sinar-sinar berbahaya dan telah dirancang khusus oleh Tuhan untuk melindungi bumi. Berkat lapisan-lapisan spesifik atmosfer, sinar matahari yang sampai ke bumi hanya sejumlah yang diperlukan karena atmosfer memproses sinar matahari secara spesifik berdasarkan panjang gelombangnya.
4. Gas-gas atmosfer sendiri dengan sangat kuat dapat menyerap radiasi elektro-magnetik di daerah spektrum tepat di kedua sisi cahaya tampak dan infra-merah-dekat. Dari seluruh daerah radiasi elektromagnetik, dari radio hingga sinar gamma, satu-satunya daerah spektrum yang bisa menembus atmosfer hanyalah berkas sedemikian sempit yang meliputi cahaya tampak dan inframerah-dekat. Hampir tidak ada radiasi sinar gamma, X, ultraviolet, infra-merah-jauh, dan gelombang mikro yang mencapai permukaan bumi 7.
5. Kekerapan materi, yaitu kekerapan atom di ruang angkasa dan di atmosfer saling berbeda. Oleh karena itu, ketika memasuki atmosfer, cahaya akan menyebar lebih luas dan terpencar/terdifusi akibat menumbuk lebih banyak atom. Mata makhluk hidup dapat melihat dunia penuh warna hanya dengan mengindra sinar-sinar yang muncul setelah terdifusi, atau dengan kata lain, dilemahkan oleh atmosfer. Di lingkungan luar angkasa tanpa atmosfer, sinar begitu kuat sehingga dapat membahayakan mata. Selain itu, sinar inframerah-dekat juga menyebar di atmosfer dan menghangatkan bumi.
6. Melindungi bumi dari hujan meteor
7. Tempat terjadinya awan