Oleh: Dr. Armi Susandi, MT

Atmosfer berasal dari bahasa Yunani atmos yang berarti uap dan sphaira yang berarti bulatan. Jadi, atmosfer adalah lapisan gas yang menyelimuti bulatan Bumi. Karena lapisan ini menyelimuti Bumi, maka atmosfer jauh lebih luas daripada lautan yang meliputi ¾ permukaan Bumi.

Surah Al-Baqarah ayat 29 mengisyaratkan adanya lapisan-lapisan pada langit:

Dia-lah Allah, yang menjadikan segala yang ada di Bumi untuk kamu dan Dia berkehendak menuju langit, lalu dijadikan-Nya tujuh langit. Dan Dia Maha Mengetahui segala sesuatu.”

Jika “langit” diartikan sebagai atmosfer, maka berarti surat tersebut menyebutkan bahwa atmosfer memiliki 7 lapisan. Namun, dalam ilmu meteorologi hanya dikenal 5 lapisan atmosfer.

Kelima lapisan tersebut, seperti yang terlihat pada gambar di bawah, ialah:

1.) Troposfer (0-10 km). Lapisan terendah, tempat terjadinya fenomena cuaca (awan, hujan, dan badai guruh).

2.) Stratosfer (10-50 km). Lapisan di atas troposfer dimana fenomena cuaca sudah tidak terjadi lagi. Tetapi, badai guruh yang besar dapat mencapai lapisan terbawah stratosfer. Pada lapisan inilah terdapat lapisan ozon.

3.) Mesosfer (50-85 km). Lapisan dimana gerakan udara vertikal tidak terlalu terhambat.

4.) Thermosfer (di atas 85 km). Lapisan yang panas dengan temperatur antara 400°–2000° C.

Diantara lapisan-lapisan tersebut, terdapat suatu batas yang memisahkan tiap-tiap lapisan yakni tropopause, stratopause, dan mesopause.

Dalam uraian di atas, terdapat 4 lapisan atmosfer. Jika lapisan ozon dihitung sebagai lapisan tersendiri, maka terdapat 5 lapisan. Namun, ternyata dalam ilmu astronomi dikenal lapisan lain di atas lapisan thermosfer, yaitu ionosfer dan eksosfer. Jika keseluruhan lapisan tersebut dijumlahkan, jumlahnya memang menjadi 7 lapisan. Lalu, apakah “tujuh langit” dalam Surat Al-Baqarah ayat 29 memang menunjuk kepada atmosfer? Hal ini tentunya perlu dikaji lebih lanjut.

Gas pembentuk atmosfer terdiri dari gas yang jumlahnya tetap dan gas yang jumlahnya berubah. Gas yang jumlahnya tetap terdiri dari nitrogen, oksigen, hidrogen, helium, dan gas-gas berkadar rendah lainnya. Sedangkan gas yang jumlahnya berubah terdiri dari uap air, karbon dioksida, dan ozon. Komposisi udara tersebut berada di atmosfer bagian bawah (0-25 km). Persentasenya dapat dilihat pada diagram lingkaran di bawah ini.

Atmosfer bersifat kompresibel, artinya densitas (massa jenis) maksimum berada di permukaan tanah. Karena densitas merupakan fungsi dari volume, maka gas-gas tersebut akan semakin tipis jika menjauhi permukaan, hingga tidak dapat dibedakan dari gas/debu luar angkasa. Tebal atmosfer berkisar antara 100-110 km, namun tebalnya berbeda-beda di tiap tempat. Di daerah kutub dan subtropis, tebalnya hanya sekitar 8 km, sedangkan di daerah tropis mencapai 16 km.

Pada lapisan troposfer di atmosfer, berlangsung berbagai proses cuaca yang berperan dalam menjaga kelangsungan hidup di Bumi. Pergantian musim/cuaca berperan dalam pergerakan arah angin. Selain membantu penyerbukan tumbuhan, angin yang bergerak dari temperatur rendah ke tinggi juga menyebarkan awan. Hujan dari awan tersebut membuat tanah yang tandus menjadi hidup kembali.

Dengan lapisan ozonnya, atmosfer juga melindungi Bumi dari radiasi sinar ultraviolet, yang sangat berbahaya bagi makhluk hidup di Bumi. Selain itu, atmosfer juga melindungi Bumi dari masuknya benda-benda asing. Benda-benda asing yang masuk ke Bumi akan bergesekan dengan lapisan atmosfer mulai dari ketinggian 100 km ke bawah. Semakin dekat ke Bumi, konsentrasi udara makin pekat dan densitasnya pun makin tinggi, sehingga gaya geseknya makin besar. Akibatnya, ketika mencapai permukaan Bumi, ukuran benda tersebut telah jauh berkurang atau bahkan habis terbakar.

Pada siang hari, atmosfer memantulkan 6% dan menyerap 16% energi panas dari matahari. Kemudian energi panas matahari yang diteruskan ke permukaan, sekitar 24% jumlahnya dipantulkan kembali oleh awan dan permukaan Bumi, 3% diserap oleh awan. Sisanya (51%) diserap oleh tanah dan laut. Dengan demikian, suhu permukaan Bumi di siang hari tidak melonjak tinggi.

Sebaliknya, di malam hari atmosfer menahan sebagian energi panas sehingga suhu tidak merosot drastis. Atmosfer menyerap sekitar 15% energi panas yang akan dipancarkan kembali ke luar angkasa. Kemampuan atmosfer menyerap panas disebabkan kandungan gas CO2-nya, mirip dengan rumah kaca (herbarium) yang menjaga suhu tetap hangat bagi tetumbuhan di dalamnya. Karena itu, gas CO2 disebut juga gas rumah kaca. Akan tetapi, jumlah gas ini di atmosfer terus meningkat, sehingga menimbulkan pemanasan global (global warming).

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa tanpa atmosfer dengan komposisi dan ketebalan seperti yang dimiliki Bumi, tidak akan ada kehidupan. Inilah yang membuat planet lain—meskipun memiliki atmosfer—tidak memiliki kehidupan. Atmosfer planet-planet lain tidak cukup tebal untuk menahan serangan benda-benda asing. Selain itu, komposisinya tidak memungkinkan terjadinya proses cuaca dan penahanan panas. Wallahu a’lam bisshowab.