A. Pendahuluan

 

Pada malam hari yang gelap dan cuaca yang cerah, kadang-kadng kita melihat batu meteor dengan nyata dan terang. Peristiwa ini terjadi karena meteor yang menuju daratan  bergesekan dengan atmosfer bumi hingga berpijar. Kitapun sering mendengar pesawat ulang alik berhasil mendarat di bumi dengan mulus setelah melakukan perjalanan ruang angkasa.  Bagaimana pesawat itu tidak terbakar ketika memasuki atmosfer? Ada apa di dalam atmosfer?

Kata atmosfer berasal dari kata atmos yang berarti gas atau uap, dan sphaira yang berarti lapisan atau bola. Jadi atmosfer adalah lapisan yang menyelimuti bumi. Semakin ke atas, kerapatan dan tekanan atmosfer semakin berkurang. Dan atmosfer tetap berada di tempatnya karena gaya tarik bumi/ grafitasi yang sangat besar. Lmu yang mempelajari atmosfer disebut meteorologi.

Planet Mars merupakan planet yang dekat dengan bumi. Para ilmuwan berharap manusia dapat hidup di planet tersebut. Mereka selalu mengadakan penyelidikan di planet Mars dengan mengirim pesawat antariksa ke planet tersebut. Mengapa planet Mars tidak dapat dihuni makhluk hidup? Jwabannya sederhana, yaitu karena di Mars tidak terdapat air.

Air adalah salah satu syarat kehidupan. Bumi merupakan planet yang mengandung banyak air. Air yang melapisi bumi disebut hidrosfer. Kata hidrosfer berasal dari kata hidro yang berarti air, dan sphaira   yang berarti lapisan. Jadi semua air yang berada di bumi disebut hidrosfer, baik dalam wujud padat (es), cair (air), maupun gas (uap air). Dan ilmu yang khusus mempelajari air disebut hidrologi.

B. Pembahasan

 Memahami berbagai lingkungan fisik dari biosfer atau lapisan kehidupan, mengharuskan kita untuk yang  pertama kita ambil sebagai pandangan yang sangat luas ari planet kita ini adalah pandangan yang mungkin kita miliki jika kita bisa memegang dunia bola di satu tangan, sehingga  panjang dan lebar, dan seluruh jajaran permukaan dari kutub ke kutub dapat kita lihat.  Pada rentang ini, pola luas aliran udara dan air akan terlihat secara penuh. Dan kita bisa melihat bagaimana sinar matahari jatuh ke atas permukaan bola dengan berbagai  sudut seperti dunia dihidupkan pada porosnya sehngga pola aneh yang tidak teratur dari benua laut, cekungan akan nampak kontras.  Kita akan dtunjukkan bagaimana benua membagi lautan dunia ke dalam kompartemen,  sistem gerakan air pada  sistem planet yang seragam, berbeda dengan suasana atmosfer yang di tingkat atas yang dapat kita nikmati kebebasan tak terkendali  atas seluruh dunia di dalam lapisan kontinu.

Kita juga harus memahami kecepatan tinggi gerak atmosfer, kontras dengan gerakan lamban dan sering hampir tidak dimengerti dari perairan laut. Jelas suasana ini mampu mengangkut uap air panas dan cepat dari suatu titik tertentu pada bidang ke titik lain. Pemikiran ini dapat mengakibatkan kesimpulan bahwa proses atmosfer adalah kontrol lingkungan yang dominan, dengan lautan dalam peran sekunder.

Permukaan kontinental, yang bergerak dibandingkan dengan atmosfer dan lautan, harus memainkan peran penerima statis panas dan air dari udara dan energi radiasi dari matahari. Tetapi hal-hal yang tidak sesederhana itu, untuk interaksi adalah prinsip dasar ilmu lingkungan. Sebuah rantai pegunungan yang besar sangat memodifikasi proses dari atmosfer yang lebih rendah. Pola secara kasar dari benua dan lautan juga tercermin dalam perubahan musiman sifat atmosfer dan gerakan.

Memahami ilmu lingkungan satu kemampuan  untuk mengawasi kejadian beragam pada saat yang sama, namun , hal-hal yang harus diambil satu per satu dalam proses pembelajaran. Jadi kita akan mulai dengan atmosfer dan lautan dan diikuti dengan bumi padat, membangun sumber daya dari bank informasi yang banyak  nantinya bisa ditarik  untuk memahami masalah lingkungan kompleks yang mempengaruhi biosfer.

Memperkenalkan Atmosfer

 Atmosfer bumi terdiri dari campuran berbagai gas yang melingkupi bumi hngga ketinggian beberapa mil. Dengan gaya tarik gravitasi yang dimiliki bumi, merupakan amplop dari udara terpadat di permukaan laut dan semakiin ke atas akan menipis  dengan cepat. Meskipun hampir semua dari atmosfer (99%)  dalam 18 mil (29 km) dari permukaan bumi, batas atas atmosfer dapat diambil kira-kira pada ketinggian 6000 mil (10000 KKM), jarak mendekati diameter bumi sendiri.

Dari permukaan bumi naik dengan ketinggian sekitar 50 mil (80 km) komposisi kimia atmosfer sangat seragam  dalam hal proporsi gas komponennya. Lapisan ini dinamkan  homosfer, kontras dengan heterosfer , lapisan atasnya yang tidak seragam

      Udara kering homosphere sebagian besar terdiri dari nitrogen (78,084% berdasarkan volume) dan oksigen (20,946%) (gambar 1.1). Nitrogen tidak mudah masuk ke dalam persenyawaan kimia dengan zat lain, tetapi ada proses yang mengkombinasikan antara gas menjadi nitrogen yaitu komponen organik yang sangat penting bagi biosfer. Berbeda dengan nitrogen, oksigen adalah unsure kiimia  yang sangat aktif  dan mudah bergabung dengan unsur-unsur lain dalam proses oksidasi. Pembakaran bahan bakar merupakan suatu  bentuk oksidasi yang sangat cepat dalam pembusukan batuan (pelapukan ) sangat lambat.

 0,970% sisa udara,  adalah argon (0,943%).  Dan karbon dioksida, meskipun merupakan hanya sekitar 0,033%, adalah gas yang sangat penting dalam proses atmosfir karena kemampuannya untuk menyerap panas dan dengan demikian  memungkinkan suhu atmosfer yang lebih rendah harus dipanaskan oleh radiasi panas yang berasal dari matahari dan dari permukaan bumi. Karbon dioksida juga merupakan emitor efektif radiasi dan bertindak untuk mendinginkan suasana atas.

      Tanaman hijau, dalam proses fotosintesis menggunakan karbon dioksida dari atmosfer, mengubahnya dengan air menjadi karbohidrat. Kenaikan kandungan karbon dioksida dalam atmosfer telah dicatat sejak tahun 1900 dan merupakan hasil dari pembakaran bahan bakar hidrokarbon dalam  jumlah yang sangat besar. Contoh dampak terhadap lingkungannya akan dijelaskan di  Bab 6.

      Sisa gas dari homosfer adalah neon, helium, kripton, xenon, hidrogen, metan dan asam nitrat, tercantum dalam urutan penurunan persentase volume. Secara keseluruhan, total komposisi  ini sedikit kurang dari 0,003% volume. Semua komponen gas homosfer adalah terdifusi sempurna antara satu sama lain.

Heterosfer

Heterosfer, ditemukan pada sekitar 55 mil (90 km) di atas permukaan bumi, terdiri dari empat lapisan gas,  yang komposisi masing-masing berbeda. Paling bawah adalah lapisan molekul nitrogen(N2), yang  dominan dan memperluas ke atas menjadi sekitar 125 mil (200 km). Di atas ketinggian ini terletak lapisan atom oksigen. Antara sekitar 700 mil (1100 km) dan 2200 mil (3500 km) terletak lapisan helium.  Di atas wilayah ini terletak lapisan hidrogen atom, yang terdiri dari atom hidrogen (H). Tidak ada batas luar yang pasti secara teratur ke lapisan hidrogen. Sebuah ketinggian 6000 mil (10000 km) mungkin dapat diambil sebagai batas, karena di sini atom hidrogen kurang lebih sama seperti yang ditemukan di seluruh ruang antarplanet. Namun, atom hidrogen berputar dengan atmosfer bumi mungkin  sampai keluar hingga 22.000 mil (35.000 km).

            Keempat lapisan heterosphere yang diuraikan di atas memiliki batas zona transisi. Susunan gas berdararkan berat gas teersebut. :Molekul nitrogen, yang paling berat, adalah terendah; atom hidrogen, yang paling ringan, adalah terluar. Perlu diketahui bahwa, di ketinggian sangat tinggi heterosfer,  atom dan molekul gas  memiki kerapatan sangat rendah. Sebagai contoh, di 60 mil (96 km), dekat dengan dasar heterosfer,  memiliki kerapatan hanya sekitar 1 juta  pada permukaan laut. Atom dan molekul heterosfer adalah netral dan berputar dengan rotasi bumi.

Pembagian Homosfer

 

Atmosfer  dibagi menjadi beberapa lapisan sesuai dengan temperatur dan zona perubahan suhu. Tiga zona suhu terletak dalam homosfer , zona keempat berada pada heterosfer.. Gambar 1.3 menunjukkan bagaimana suhu berkaitan dengan ketinggian. Mulai di permukaan bumi, suhu turun terus seiring dengan meningkatnya ketinggian rata-rata  secara seragam 3,5 oF untuk tiap  1000 ft (6.4 oC  per km ). Tingkat penurunan  suhu yang dikenal sebagai lapse rate normal lingkungan. Penyimpangan dari tingkat ini akan diamati, tergantung pada lokasi geografis dan musim tahunan. Lapisan di mana lapse rate lingkungan berlaku dikenal sebagai troposfer.

            Perubahan musiman pada ketinggian tropopause ditandai dengan  garis lintang menengah dan tinggi. Sebagai contoh, di 45o lintang ketinggian rata-rata pada bulan Januari adalah 8 mil (12,5 km), namun meningkat sampai 9 mil (15 km) pada bulan Juli. Suhu di topopause ini jelas lebih rendah di ekuator daripada di kutub.

Tingkat lapse rate normal lingkungan memberikan informasi bahwa terjadi perubahan secara drastic pada ketinggian 8 sampai 9 mil (12,5 sampai 15 km) yakni  lapisan yang dkenal sebagai stratosfer, di mana peningkatan suhu udara tinggi.. Gambar 1.4 menunjukkan bahwa perubahan dari tropopause di kutub sekitar  5 sampai 6 mi (8 sampai 10 km), sedangkan di ekuator , tropopause  ditemukan pada 10 mil (17 km). Jika troposfer dianggap sebagai permukaan dalam tiga dimensi, menyerupai sebuah tonjolan khatulistiwa. mungkin aneh, karena kita terbiasa  mempertimbangkan daerah khatulistiwa menjadi panas dan dingin di daerah kutub. Namun, untuk tingkat suhu yang lebih atau kurang konstan , semakin tinggi tropopause, suhu  udara akan semakin dingin.

Struktur Atmosfer

 

                Semakin ke atas  stratosfer, ada kenaikan suhu secara  lambat sampai sekitar 32o F (0o C) dicapai pada sekitar 30 mil (50 km). Di sini, di stratopause itu, pembalikan terjadi. Suhu berkurang melalui mesosfer dan lapisan di atasnya, dan  meluas ke atas  sekitar 50 mil (80 km), di mana titik terendah -120o F (-83o C) dicapai. . Dengan lebih meningkatnya ketinggian, kenaikn suhu secara mencolok  yang dapat diamati dalam termosfer. Sebagaimana dicatat sebelumnya, termosfer terletak di dalam heterosfer, sehingga mesopause mungkin dianggap sebagai batas atas bertepatan dengan  homosphere tersebut.  Di lapisan termosfer , suhu mencapai 2000 sampai 3000o F (1100 sampai1650o C), tetapi  beberapa gambar yang ada  memberikan sedikit makna ketika kita mempertimbangkan bahwa kerapatan udara dianggap mendekati vakum. Sangat sedikit panas dapat diperoleh untuk   kepadatan udara yang rendah tersebut.

Troposfer

Troposfer adalah lapisan atmosfer paling bawah, dan  yang secara langsung paling penting bagi manusia dan bentuk kehidupan lainnya di lingkungan hidup di bawah  atmosfer. Hampir semua fenomena cuaca dan iklim yang secara material mempengaruhi biosfer berlangsung dalam troposfer.

Selain udara kering murni, troposfer mengandung uap air, bentuk dari campuran gas dan air serta gas-gas lain dari udara.  secara sempurna yang  tidak berwarna dan  tidak berbau. Konsentrasi uap air di udara tersebut ditetapkan sebagai kelembaban dan merupakan prioritas utama sebagai faktor lingkungan. Uap air dapat berkondensasi menjadi awan dan kabut. Jika kondensasi berlebihan, hujan, salju, hujan es atau hujan  secara kolektif disebut curah hujan, akan terjadi. Karbon dioksida,  mampu menyerap panas, yang menembus atmosfer dalam bentuk energi radiasi dari matahari dan bumi. Uap air memberikan lapisan  troposfer sebuah selimut isolasi, yang mencegah panas keluar dari permukaan bumi.Simak

            Troposfer ini berisi berjuta partikel debu yang kecil, Karena begitu  begitu kecil dan ringan,  membuat partikel-partikel ini tetap berada pada tempat yang tinggi d udari. Partikel-partikel t disapu oleh  udara dari  gurun kering, danau yang mongering  dan pantai, atau gunung berapi yang meletus. Angin kencang bertiup di atas lautan dan mengangkat serta menghembuskan tetesan air ke udara. Kejadan in memungknkan akan  meninggalkan Kristal garam sebagai residu. Kebakaran hutan merupakan salah satu sumber penting dari partikel debu yang ada di atmosfer. Meteor yang tak terhitung banyaknya, menguap karena sangat panas, dan mengalami gesekan saat mereka memasuki lapisan atas udara, telah memberikan kontribusi partikel debu.

            Debu di troposfer memberikan kontribusi terjadinya senja dan warna merah matahari terbit dan terbenam, tapi fungsi yang paling penting dari partikel debu tidak bisa diamati dan jarang dihargai. Beberapa jenis partikel debu yang berfungsi sebagai inti atau pusat uap air dalam mengembun untuk menghasilkan partikel awan. Seperti yang akan kita lihat di Bab 6, proses ini diintensifkan di udara di atas kota-kota yang banyak debit kimia aktif debu ke udara.

            Stratosfer dan lapisan yang lebih tinggi hampir terbebas dari uap air dan debu. Awan yang langka dan badai yang jarang di stratosfer, walaupun angin  dengan kecepatan tinggi sangat bergolak mungkin dapat diamati dari udara secara lokal .

 

Tekanan Atmosfer

Walaupun udara tampaknya tenang dan tidak dapat diraba,  dan memiliki substansi tidak, consran, namun memiki tekanan. Di permukaan laut,  dapat memberikan tekanan sekitar  15 lb per inci persegi (sekitar 1 kg per sentimeter persegi) pada setiap permukaan padat atau cair. . Karena tekanan ini adalah persis diimbangi oleh tekanan udara di dalam cairan, maka untuk benda berongga, atau bahan berpori, berat yang tidak mendapatkan perhatian khusus. Tekanan 1 inci persegi permukaan dapat dianggap sebagai kenaikan  kolom udara satu inci di penampang luas ke batas luar atmosfer. Udara mudah mengalami tekanan. Posisi terendah yang paling sangat mudah dikompresi.

Meteorologi menggunakan metode lain untuk menyatakan  tekanan atmosfer, berdasarkan eksperimen fisika klasik  pertama kali dilakukan oleh Torricelli pada tahun 1643. Sebuah tabung gelas sekitar 3 ft (1 m) panjang, tertutup pada salah satu ujungnya, benar-benar diisi merkuri. Ujung yang satu terbuka sementara ujung yang lain tertutup. Kemudian tabung dibalik dan akhirnya terbenam ke dalam bejana. Tampak air raksa dalam tabung turun beberapa inci, tetapi kemudian  tetap pada tingkat sekitar 30 in (76 cm di atas permukaan raksa pada cawan (gambar 1.5) tekanan Atmosfer sekarang. menyeimbangkan berat merkuri kolom. Jika tekanan udara meningkat atau menurun sejalan terhadap naik atau turunnya  merkuri.

            Iinstrumen yang mengukur tekanan atmospher disebut dengan barometer. Jenis barometer yang dirancang oleh Torricelli dikenal sebagai barometer air raksa.. Dengan berbagai perbaikan dan penyempurnaan, perangkat sederhana ini akhirnya  menjadi instrumen standar. Tekanan ini dapat dibaca dalam inci atau sentimeter dari  ukuran naik atau  turunnyya air raksa. Menurut standar tekanan laut menunujukkan skala 29.29,dalam satuan metrik ini adalah 76 cm (769 mm)

            Meteorologi menggunakan satuan tekanan  yang disebut milibar (mb). Satu inci merkuri setara dengan sekitar 33,9 mb. Dan setiap inci sepersepuluh dari merkuri sama dengan sekitar 3 mb (0,1 dalam = 3,39 mb).

Gambar 1.6 menunjukkan bagaimana tekanan turun dengan meningkatnya ketinggian. Untuk setiap 900 ft (275 m) kenaikan ketinggian, tekanan berkurang oleh satu sampai tiga puluh. Seperti yang ditunukkan oleh grafik (oleh kurva yang melengkung ), tingkat penurunan tekanan menjadi kurang dan dengan meningkatnya ketinggian sampai, ketinggian 30 mil (50 km), penurunan sangat sedikit.

 

Memperkenalkan Samudera

            Kita menggunakan istilah samuderauntuk mendefinisikan  gabunganlautdanlautandunia.. Lautanduniamencakupsekitar71% daridunia; kedalamanrata-ratasekitar12.500kaki(3.800 m), ketika  diukur rata-rata antara lautdangkal  dengancekunganlautdalam. SebagianbesardariAnlantic, Pasifik, danSamudraHindiakedalamanrata-ratasekitar13.000ft(4000 m). Total volumelautanduniasekitar317 jutacumi(1,4milyar kmcu), yangterdidrilebih dari97% dariairbebasdi dunia. Darivolume kecilsisanya,  2% merupakan  lembaranes diAntarticadanGreenland, dansekitar1% adalahairsegardaritanah. Angka-angka inimenunjukkanbahwahidrosfer, yangmerupakankata yangumumuntukair bebastotalbumi(baik sebagaigascair, ataupadat), sebagian besarmerupakanlautandunia. Untuk menempatkanmassaatmosferdanlautsecaraperspektifyang benar,  merekamembandingkanangka-angkaberikut(unit massayang digunakandi siniadalah

Apa perbedaan dasar dalam sifat dan perilaku antara laut dan atmosfer dunia? Bagaimana suasana dan laut berinteraksi di wilayah antarmuka mereka? Jawaban atas pertanyaan ini penting untuk memahami proses lingkungan yang mempengaruhi biosfir, karena kehidupan laut tergantung pada antarmuka suasana laut. Ini juga penting bahwa bentuk kehidupan paling awal berasal dan dikembangkan pada lapisan dangkal di bawah air.

Atmosfir, yang mudah ditekan, tidak memiliki batas atas yang berbeda; itu menjadi semakin padat jika semakin ke dasar. Lautan, terdiri dari air cair yang menunjukkan perubahan yang sangat sedikit kepadatan di bawah kekuatan tekanan yang besar, memiliki permukaan yang tajam atas didefinisikan dalam kontak dengan lapisan terpadat dari atmosfer atasnya. Sedangkan wilayah paling aktif dari atmosfer adalah lapisan paling bawah-troposfer-wilayah yang paling aktif laut adalah lapisan paling atas nya. Pada kedalaman laut besar air bergerak sangat lambat dan mempertahankan suhu rendah yang seragam. Salah satu alasan untuk kegiatan fisik dan biologis intens dalam lapisan laut paling atas adalah bahwa masukan energi dan materi dari  gerakan atasnya air atmosfer dalam bentuk gelombang dan arus. Suasana lapisan sumber panas dan air tawar kental memasuki laut. Tetapi permukaan laut juga kembali panas dan air (dalam bentuk uap) ke atmosfer yang lebih rendah, sebuah fenomena penting utama dalam mendorong gerakan atmosfer. Interaksi antara permukaan atmosfer dan laut merupakan topik yang perlu bagi kita untuk mengeksplorasi lebih lanjut dalam bab-bab selanjutnya.

Sudah kita ketahui bahwa kompartemensi dari lautan dengan mengintervensi massa kontinental menghambat pertukaran global bebas dari perairan laut, sedangkan suasana bebas bergerak secara global. Perbedaan lain dalam dua kondisi  adalah bahwa atmosfer memiliki sedikit kemampuan untuk menahan tekanan dan karena itu bergerak dengan mudah dan cepat, mengubah kecepatan yang sangat cepat dari satu tempat ke tempat. Sebaliknya air laut dapat bergerak hanya lambat dan sangat lambat untuk merespon perubahan gaya yang diterapkan oleh angin.

Dua lapisan cairan cenderung untuk menyeimbangkan satu sama lain dalam mengendalikan lingkungan termal atmosfer permukaan bumi yang mengesankan perubahan cepat pada suhu dari hari ke malam dan dari musim ke musim, sedangkan lautan cenderung untuk menjaga keseragaman  lingkungan termal dan untuk menekan besar perubahan suhu dari hari ke malam dan dari musim panas ke musim dingin. Alasan untuk ini perbedaan peran lingkungan adalah bahwa kapasitas udara untuk menahan panas yang sangat kecil, bahwa air adalah sangat besar. Akibatnya, cadangan panas atmosfer kecil, sedangkan di laut cukup besar besar. Dalam hal ini, atmosfir adalah pemboros cepat,  “mudah datang, mudah pergi”; laut adalah bankir yang memiliki aktiva yang sangat besar dalam cadangan tetapi siap untuk dana pinjama..

 Komposisi Air Laut

Air laut merupakan sebuah  larutan air garam, yaitu bahan yang kurang lebih tetap mempertahankan proporsi yang cukup selama rentang waktu geologi. Selain pentingnya mereka dalam lingkungan kimia kehidupan laut, garam-garam ini merupakan suatu reservoir besar bahan mineral dari mana konstituen tertentu dapat diekstraksi oleh manusia untuk menggunakannya. Salah satu cara untuk menggambarkan komposisi air laut adalah menyatakan bahan pokok yang akan diperlukan untuk membuat air garam buatan sekitar seperti air laut. Ini tercantum dalam tabel 1.1. dari berbagai unsur gabungan dalam garam, klorin saja terdiri dari 55% dari berat semua materi terlarut, dan natrium 31%. Penting, tetapi kurang berlimpah selain elemen dari lima garam dalam tabel 1.1, yang bromine, karbon, strontium, boron, silikon, dan fluor. Setidaknya  setengah dari unsur-unsur yang diketahui dapat ditemukan dalam air laut. Air laut juga memegang dalam jumlah  kecil dari semua gas dari atmosfer, terutama nitrogen, oksigen, argon, karbon dioksida dan hydrogen.

Nama Garam Senyawa Kimia Garam per 1000 gram air laut
Sodium Klorida NaCl 23
Magnesium klorida MgCl2   5
Sodium Sulfat Na2SO4   4
Kalsium Klorida CaCl2   1
Potasium Klorida KCl   0,7
Senyawa yang lain     0,8
Jumah Total    34,5

                                    Tabel 1.1  Kandungan Garam dalam Air Laut         

Salinitas adalah proporsi garam terlarut ke air murni,, biasanya dinyatakan dalam satuan bagian per seribu berat, dan ditunjuk oleh simbol khusus o/oo.  Total 34.5o/oo, diberikan sebagai jumlah dalam tabel 1.1, salinitas merupakan 3,45% dari air laut bervariasi dari satu tempat ke tempat di lautan. Dimana diencerkan oleh curah hujan yang melimpah atas lautan khatulistiwa, salinitas mungkin antara 34,5 dan 35 o/oo, sedangkan di bawah gurun tingkat penguapan meningkatkan salinitas air permukaan menjadi lebih dari 35.5 o/oo Garam dari air laut berasal dari dua sumber melalui proses geologi. Salah satunya adalah dari produk kimia pemecahan mineral terpapar pada tanah untuk atmosfer pelapukan. Produk terlarut diangkut ke laut oleh sungai. (proses pelapukan dijelaskan dalam Bab 8). Berkontribusi dari pelapukan batuan terutama oksigen (O), dan elemen logam, natrium (Na), magnesium (Mg), kalsium (Ca), dan kalium (K). sumber kedua elemen ini dari interior bumi dengan suatu proses yang disebut keluar bersama dengan gas beracun, di mana air dan gas terlarut banyak, dikenal secara kolektif sebagai bahan mudah menguap, muncul dari gunung berapi, air panas, dan fumarol (emisi uap). Semua air dari laut dan atmosfer dianggap berasal dari interior bumi dengan keluar bersama  gas beracun. Proses ini juga menjadi sumber klorin (Cl), yang membuat naik 55% dari air laut, dan belerang, ditemukan di radikal sulfat (SO4).keluarnya gas beracun juga menjadi sumber gas nitrogen atmosfer (N2), karbon (seperti dioksida karbon, CO2), argon (A), dan hidrogen (H).

Anda mungkin diajak untuk berpikir bahwa salinitas lautan akan meningkat terus melalui waktu geologi sebagai semakin banyak unsur garam laut yang diterima melalui proses pelapukan batuan.Tapi seperti ini tidak terjadi, karena tingkat di mana berbagai elemen ditambahkan ke lautan ini diimbangi dengan tingkat kembalinya unsur-unsur ke bentuk padat sebagai deposit mineral di dasar laut, proses reaksi kimia. Akibatnya, komposisi kimia dan salinitas air laut secara keseluruhan mungkin konstan selama beberapa  waktu bahwa kehidupan telah ada-beberapa 3 milyar tahun. Ini stabilitas kimia lautan adalah sebuah fenomena yang luar biasa dan merupakan faktor lingkungan dasar dalam evolusi bentuk kehidupan.

Kerapatan Air Laut

Kepadatan zat adalah  substansi massa tiap satuan volume tertentu . Untuk air, kerapatan umumnya dinyatakan dalam pound per kaki kubik, nilai yang 62,4 untuk air pada suhu mendekati titik beku. Untuk tujuan ilmiah, kepadatan diberikan dalam gram per sentimeter kubik. Air murni segar pada 39o F (4oC) adalah pada kerapatan terbesar, 1 sentimeter kubik air dengan berat hampir persis 1 gram. Menggunakan nilai 1.000 sebagai densitas air tawar murni, air laut memiliki kerapatan berkisar 1,027-1,028. dua faktor menentukan densitas air laut: salinitas dan suhu. Salinitas yang lebih besar memberikan densitas lebih besar. Suhu dingin memberikan kepadatan yang lebih besar sampai ke titik beku, yaitu sekitar 28 ½ 0 F (-20C) .

Kepadatan adalah masalah terpenting dalam sirkulasi air laut karena perbedaan kerapatan sedikit menyebabkan air bergerak. Dimana air padat yang dihasilkan oleh pendinginan atau penguapan di permukaan, ia akan cenderung untuk tenggelam, menggantikan kurang air padat di bawah ini. Arus vertikal tersebut dapat digambarkan sebagai konveksi.

Struktur Lapisan Lautan

Seperti atmosfer, laut memiliki struktur berlapis, lapisan yang diakui dalam hal suhu atau komposisi kimia. Dalam troposfer suhu udara umumnya tertinggi pada permukaan tanah dan berkurang semakin ke atas. Di lautan, suhu tertinggi umumnya pada permukaan laut dan menurun dengan kedalaman. Hal ini disebabkan, karena sumber panas dari radiasi matahari dan dari panas disediakan oleh suasana atasnya.

Sehubungan dengan suhu, laut menyajikan struktur tiga-lapis secara cross section, seperti ditunjukkan dalam diagram kiri dari gambar 1,7. Pada lintang rendah sepanjang tahun dan di garis lintang menengah di musim panas ada mengembangkan lapisan permukaan hangat. Berikut aksi gelombang campuran air permukaan dipanaskan dengan air di bawah untuk memberikan lapisan hangat yang mungkin setebal 1.600 ft (500m), dengan suhu 70o sampai 80o F (20o-25o C) di lautan dari sabuk khatulistiwa. Di bawah lapisan, suhu hangat turun secara cepat, merupakan lapisan kedua dikenal sebagai termoklin. Di bawah termoklin adalah lapisan ketiga dari air yang sangat dingin memperluas ke lantai laut dalam. Suhu dekat pangkal lapisan dalam berada dalam kisaran 32o-40o F (0o sampai 5oC). di daerah Arktik dan Antartika, sistem tiga lapis digantikan oleh satu lapisan air dingin, seperti yang terlihat pada profil utara-selatan dari gambar1,8. Suhu merupakan faktor lingkungan utama mengendalikan kelimpahan dan berbagai kehidupan laut, sebagian besar dari yang tumbuh subur di atas lapisan dangkal.

Salinitas juga memiliki struktur tiga-lapis di lintang rendah, seperti ditunjukkan dalam diagram gambar 1,7. salinitas seragam tinggi di lapisan permukaan yang dangkal. Di bawah ini adalah zona penurunan cepat, dan di bawahnya lapisan mendalam salinitas seragam rendah. Kandungan oksigen bebas (O2) terlarut dalam air laut menunjukkan lapisan permukaan yang kaya oksigen,telah diketahui bahwa ketersediaan oksigen di atmosfer dan aktivitas melepaskan oksigen oleh tanaman hidup di laut. Seperti ditunjukkan dalam diagram kanan gambar 1,7, kadar oksigen turun dengan cepat dengan kedalaman laut.. Di sini oksigen telah dikonsumsi oleh aktivitas biologis. Di air dalam kandungan oksigen berpegang pada nilai seragam dan turun ke dasar laut. Distribusi oksigen terlarut menggambarkan interaksi proses organik dan fisik. Rincian lebih lanjut dari siklus oksigen total diberikan dalam bab 18 dan akan menempatkan topik ini dalam perspektif secara global.

 

Tinjauan dan Prospek

           Gambaran luas dari atmosfer dan samudra yang disajikan dalam bab ini telah mengungkapkan unsur-unsur utama dari struktur fisik dan komposisi kimia dari fluida dua lapisan besar. Sebagian besar informasi  tentang kondisi statis yang satu akan alami bila menyelidiki ke atas ke atmosfer dan ke bawah ke dalam lautan.

     Dalam empat bab selanjutnya kita beralih ke sistem-sistem besar aliran materi dan energi yang terus melibatkan atmosfer dan lautan secara dinamis, bukan statis.  Pertama, kita akan menelusuri program energi radiasi dari matahari saat melewati atmosfer, mencapai bumi, dan kembali ke angkasa luar. Sistem radiasi matahari menetapkan lingkungan termal biosfir, memasok  energi untuk proses biologis. Ada rekening mengikuti sistem transportasi besar dari atmosfer dan lautan, dimana energi dan materi yang didistribusikan di dunia untuk menyediakan kondisi kehidupan yang  lebih menguntungkan daripada yang  ada di planet kita. Mendampingi sistem ini adalah gangguan sirkulasi intens udara-laut dan badai yang merupakan tekanan lingkungan dan bahaya, yang memiki proporsi fenomenal.

        Dibandingkan planet lain dari tata surya, keunikan bumi sebagai lingkungan hidup adalah yang paling mencolok. Hanya bumi kita yang memiliki samudra besar dunia dan suasana yang baik, yang mana memiki kepadatan oksigen yang relatif sempurna dipadu dengan rentang suhu yang cocok. Mars, planet terdekat kita, secara praktis ada air bebas dalam bentuk apapun dan hanya suasana dengan oksigen sedikit. Venus, cocok  dalam ukuran, memiliki suasana jauh lebih padat dari bumi. Tetapi sementara ada beberapa oksigen bebas di atmosfer Venus, air dalam bentuk apapun tampaknya hampir benar-benar kurang, dan suhu permukaan yang sangat jauh lebih tinggi daripada di bumi. Planet-planet luar yang besar Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus mungkin memiliki jumlah besar air tetapi beku. Suasana mereka, sebagian besar terdiri dari amonia dan metana, akan mematikan bagi kehidupan seperti yang kita  miliki bahkan jika suhu permukaan tidak mustahil dingin. Lingkungan lunar tidak memiliki air gratis atau atmosfer yang ditawarkan. Jadi tidak benar-benar ada tempat lain bagi manusia untuk hidup tapi di planet bumi.

 

 C. KESIMPULAN

 Memahami ilmu lingkungan adalah sangat penting bagi kehidupan. Atmosfer dan lautan merupakan unsur-unsur penting dalam biosfer sebagai lapisan kehidupan. Atmosfer dan lautan menerima peran sebagai penerima panas dan energi radiasi matahari. Selanjutnya energi tersebut mengalami sirkulasi dalam biosfer.

Atmosfer  dibagi menjadi beberapa lapisan sesuai dengan temperatur dan zona perubahan suhu. Tiga zona suhu terletak dalam homosfer , zona keempat berada pada heterosfer.. Yang termasuk pada zona homosfer adalah troposfer, stratosfer, dan mesosfer. Dan yang termasuk zona Heterosfer adalah termosfer. Yang mana mulai dari zona terendah yaitu troposfer sampai zona yang tertinggi yaitu termosfer terjadi perubahan sifat fisis dari atmosfer, yakni temperatur dan tekanan udara dari lapisan bawah ke atas semakin berkurang

Samudera adalah istilah untuk mendefinisikan gabungan laut dan lautan di dunia. Secara umum lautan dibedakan menjadi tiga lapisan yakni, lapisan teratas disebut dengan lapisan permukaan hangat, lapisan tengah disebut termoklin, dan lapisan paling dalam yang memiliki suhu paling dingin.  Sifat fisis yang dimiliki laut adalah kerapatan, salinitas, dan suhu, yang mana ketiganya saling berhubungan. Salinitas dan suhu berpengaruh terhadap densitas atau kerapatan. Salinitas yang tinggi dan suhu yang rendah menyebabkan kerapatan bertambah. Dan perbedaan kerapatan di permukaan laut dan di bawahnya menyebabkan terjadinya arus konveksi.

        Dibandingkan planet lain dari tata surya, keunikan bumi sebagai lingkungan hidup adalah yang paling mencolok. Hanya bumi kita yang memiliki samudra besar dunia dan suasana yang baik, yang mana memiki kepadatan oksigen yang relatif sempurna dipadu dengan rentang suhu yang cocok.

DAFTAR PUSTAKA

Arthur. N, Strahler dan Alan H. Strahler, 1973, Enviromental Geoscience; Interaction between Natural System and Man, Canada, Hamilton Publishing Company.