1. F I S I K A
Materi : Teori Bumi dan Atmosfer pada Teknik Geomatika
Tujuan Pembelajaran : Siswa dapat memeahami teori bumi dan Atmosfer pada Teknik Geometri
KD Pembaelajaran : 3.10 Memahami teori bumi dan atmosfer pada teknik geomatika
4.10 Mendiskusikan teori bumi dan atmosfer terkait dengan aplikasi pada
teknik geomatika
Kelas : X TBSM
B U M I
A. PENGERTIAN BUMI
Bumi merupakan salah satu planet di dalam sistem tata surya.
Planet bumi sering disebut juga dengan dunia atau planet
biru, karena penampakannya jika dilihat dari teleskop
berwarna biru. Bumi merupakan planet terpadat dan
terbesar ke lima di dalam sistem tata surya kita. Di planet
bumi inilah kita manusia serta makhluk hidup yang lain
bertempat tinggal. Bumi menjadi tempat tinggal bagi
manusia dan makhluk hidup dikarenakan bumi memiliki
struktur seperti biosfer (lapisan-lapisan bumi) dan lapisan ozon yang berguna mencegah
sinar radiasi berbahaya dari sinar matahari bagi makhluk hidup. Bumi juga memiliki
berbagai macam mineral yang bermanfaat bagi kelangsungan hidup manusia dan
makhluk lainnya.
B. PROSES TERBENTUKNYA BUMI DAN STRUKTUR
Manusia dan makhluk hidup bertempat tinggal di bagian dalam bumi, sekitar 250 juta
tahun yang lalu sebagian besar kerak benua di bumi ini merupakan satu kesatuan daratan
yang disebut dengan Pangea. Namun, sekitar 200 juta tahun yang lalu, Pangea ini
terpecah menjadi beberapa bagian dan membentuk benua-benua. Hingga akhirnya,
2. kerak benua tersebut jadi seperti sekarang ini. Bentuk permukaan bumi berbeda-beda,
yaitu ada pegunungan, perbukitan, daratan, lautan, danau, lembah, dan sebagainya.
Bumi tidak diam, melainkan bergerak mengelilingi matahari (revolusi) dan berputar pada
porosnya (rotasi). Inilah mengapa di bumi kita merasakan adanya kondisi siang dan
malam.
➢ PROSES TERBENTUKNYA BUMI
1. Teori Nebula (Teori Kabut) Teori Nebula dikemukakan oleh dua orang ahli yang
bernama Immanuel Kant (1755) dan Piere de Laplace (1796).
2. Teori Planetesimal, Teori ini dikemukakan sekitar awal abad ke 20 oleh seorang
ahli astronomi Amerika bernama Thomas Forest Ray Moulton bersama seorang
temannya yang ahli geologi yang bernama Thomas C.Chamberlain.
3. Teori Tidal (Pasang Surut Gas) Teori ini menjelaskan bahwa bumi pada awalnya
terbentuk akibat adanya bintang besar yang mendekati matahari dalam jarak
dekat, sehingga menyebabkan pasang surut di tubuh matahari.
4. Teori Bintang Kembar Menurut teori ini, bumi terbentuk pada awalnya karena
adanya dua bintang kembar, yang salah satunya meledak sehingga menyebabkan
banyak material terlempar.
5. Teori Big Bang berpendapat jika bumi ini sudah mulai terbentuk sekitar puluhan
milyar tahun yanglalu oleh suatu perputaran gumpalan kabut raksasa yang
ebrputar pada porosnya.
➢ STRUKTUR LAPISAN BUMI
a. Kerak Bumi (Crush) merupakan bagian terluar bumi dan menjadi tempat tinggal
bagi seluruh makhluk hidup. Ketebalan lapisan ini mencapai 70 kmdan terdiri dari
batuan dan masam. Lapisan dibawahnya hingga 100 km disebut dengan litosfer.
Kerak bumi bukan lapisan yang utuh, melainkan terpecah menjadi tujuh lempeng
besar dan ratusan lempeng kecil. Tujuh lempeng besar itu adalah lempeng
samudera pasifik, lempeng hindia-australia, lempeng Eurasia, lempeng afrika,
lempeng amerika selatan, lempeng amerika utara, dan lempeng antartika.
b. Mantel Bumi Lapisan ini juga dikenal dengan astenosfer yang memiliki ketebalan
mencapai 2.900 km dan merupakan lapisan batuan padat. Mantel bumi terdiri
dari campuran berbagai bahan yang memiliki bentuk cair, padat, dan gas. Disebut
dengan mantel bumi karena lapisan ini menyelimuti lapisan inti bumi.
3. c. Inti Bumi memiliki kandungan berupa besi 90% dan nikel 8% serta material
tambahan lainnya sebanyak 2%. Lapisan inti bumi terbagi menjadi dua, yaitu :
• Inti Luar, yang memiliki ketebalan mencapai 2.000 km dan terdiri dari
kandungan besi cair yang memiliki suhu sekitar 2.200 celcius.
• Inti Dalam, merupakan pusat bumi berbentuk seperti bola dengan diameter
mecapai 2.700 km. inti dalam tersusun atas besi dan nikel dengan suhu 4.500
celcius. Berdasarkan penelitian, karakteristik lapisan bumi paling dalam
memiliki sifat pejal dan keras yang diselubungi lapisan cair yang kental.
Berdasarkan susunan kimianya, bumi dapat dibagi menjadi empat bagian, yaitu :
✓ Bagian padat (litosfer) yang terdiri dari tanah dan batuan
✓ Bagian cair (hidrosfer) yang terdiri dari berbagai macam ekosistem perairan
seperti laut, danau, dan sungai
✓ Bagian udara (atmosfer) yang menyelimuti seluruh permukaan bumi
✓ Bagian yang ditempati oleh makhluk hidup (biosfer)
C. CIRI-CIRI BUMI SEBAGAI PLANET
Mempunyai nama planet bumi atau planet biru
Memiliki kala rotasi 23,9 jam
Memiliki kala revolusi 365,3 hari
Terdiri dari atmosfer N2, O2, argon, CO2, lapisan ozon, dan gas-gas lainnya
Memiliki 1 satelit alami yaitu bulan
Jarak dari matahari berkisar 150 juta km
Memiliki diameter 12,756 km
Warna planet biru kehijauan
Tidak memiliki cincin planet
D. ROTASI DAN REVOLUSI BUMI
1. Rotasi Bumi Rotasi bumi ialah suatu proses perputaran yang dilakukan oleh bumi
yang berputar pada porosnya. Bumi berputar ke arah timur, atau jika dilihat dari
sebelah utara, akan Nampak seperti perputar melawan arah jarum jam. Waktu yang
dibutuhkan untu bumi sehingga lengkap berputar pada porosnya jika dihubungkan
dengan bintang ialah 23 jam 56 menit 4091 detik. Hal ini berbeda dengan waktu yang
dibutuhkan jika dikaitkan dengan matahari, yaitu 24 jam. Oleh karena itu, perputaran
bumi ini akan terus melambat sepanjang tahun, karena pengaruh gaya gravitasi
bulan. Akibat adanya proses rotasi inilah, bagian-bagian bumi dapat mengalami
siang dan malam.
2. Revolusi Bumi Revolusi bumi ialah suatu proses pergerakan oleh bumi untuk
mengelilingi matahari. Waktu yang dibutuhkan oleh bumi untuk mengelilingi
matahari dalam orbitnya ialah 365¼ hari. Waktu itu disebut juga dengan kala revolusi
bumi. Revolusi bumi terjadi karena adanya tarik menarik antara gaya gravitasi
matahari dengan gaya gravitasi bumi. Keadaan revolusi bumi ini menyebabkan
beberapa gejala alam yang bisa dirasakan setiap tahunnya, yaitu perbedaan lama
4. antara siang dan malam antar daerah, gerak semu tahunan matahari, perubahan
musim, perubahan penampakan rasi bintang, dan kalender masehi.
Hubungan antara Rotasi dan Revolusi Sudah dijelaskan di atas bahwa kala revolusi
bumi ialah 365¼ hari, sedangkan kala rotasi bumi ialah 23 jam 56 menit 4091 detik. Hal
ini menyebabkan tidak samanya antara gerakan revolusi dengan gerakan rotasi.
Akibatnya, terjadilah tahun kabisat, yaitu tahun yang hanya memiliki jumlah hari
sebanyak 365 hari. Tahun kabisat akan berulang setiap 4 tahun sekali.
E. ORBIT BUMI
Orbit bumi ialah bentuk lintasan yang dilalui oleh planet bumi dalam prosesnya untuk
mengelilingi matahari (revolusi). Di dalam ilmu fisika, orbit merupakan jalan yang dilalui
oleh objek, di sekitar objek lainnya, di dalam pengaruh dari gaya tertentu.
F. LAPISAN-LAPISAN BUMI
❖ Litosfer adalah kulit terluar dari planet terbaru. Litosfer berasal dari bahasa Yunani,
lithos yang berarti berbatu, dan sphere yang berarti padat. Litosfer berasal dari kata
lithos artinya batuan, dan sphere artinya lapisan. Jadi secara harfiah litosfer adalah
lapisan bumi yang paling luar atau biasa disebut dengan kulit bumi. Terdapat dua
litosfer yaitu litosfer samudera dan listosfer benua. Litosfer samudera yang
berhubungan dengan kerak samudera dan berada di dasar samudera. Litosfer benua
yang berhubungan dengan kerak benua. Bumi juga tersusun dari beberapa lapisan
yaitu inti bumi(barisfer), selimut (mantel) dan kerak.
❖ Hidrosfer adalah lapisan air yang ada di permukaan bumi. Kata hidrosefer berasal
dari kata hidros yang berarti air dan sphere yang berarti lapisan. Hidrosfer di
permukaan bumi meliputi sungai, danau, lautan, salju, air tanah dan uap air dengan
jumlah yang terdapat di lapisan udara.
❖ Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi, dari
permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Atmosfer tersusun atas
beberapa lapisan, yaitu troposfer, stratosfer, dan mesosfer. Troposfer merupakan
lapisan terbawah dari atmosfer pada ketinggian 0-18 km di atas permukaan bumi.
Stratosfer terletak pada ketinggian antara 18-49 km dari permukaan bumi, lapisan
ini ditandai dengan adanya proses inversi suhu, artinya suhu udara bertambah tinggi
seiring dengan kenaikan ketinggian dari permukaan bumi. Mesosfer adalah lapisan
udara ketiga, dimana suhu atmosfer akan berkurang dengan pertambahan
ketinggian hingga ke lapisan ke empat.
❖ Termosfer adalah lapisan udara ke empat, peralihan dari mesosfer ke termosfer
dimulai pada ketinggian sekitar 82 km. Lapisan ini merupakan tempat terjadinya
ionisasi partikel-partikel yang dpat memberikan efek pada permabatan gelombang
radio.
❖ Eksosfer adalah lapisan udara kelima, eksosfer terletak pada ketinggian antara 800-
1000 km dari permukaan bumi. Pada lapisan ini merupakan tempat terjadinya
gerakan atom-atom secara tidak beraturan.
5. G. LAPISAN ATMOSFER
adalah lapisan udara yang menyelubungi bumi sampai ketinggian 560 km. Udara
merupakan salah satu komponen yang sangat penting bagi kehidupan semua makhluk
hidup yang ada di muka bumi. Atmosfer bumi memiliki kandungan utama yang terdiri
dari campuran berbagai gas, yaitu nitrogen (78,17 %), oksigen (20,97%), argon (0,9%),
dan sejumlah kecil gas yang lainnya. Atmosfer dapat menjadi penyerap sehingga dapat
mengurangi suhu ekstrem yang bisa terjadi di bumi. Atmosfer tersusun dari berbagai
lapisan yang saling beurutan menyelimuti bumi ini. Lapisan atmosfer dapat dibedakan
menjadi sebagai berikut.
A. Lapisan atmosfer berdasarkan temperaturnya
Berdasarkan temperaturnya, lapisan atmosfer terdiri atas lima bagian, yaitu troposfer,
stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer.
1. Troposfer
ilustrasi lapisan troposfer
Troposfer adalah lapisan udara yang menempel di permukaan bumi. Lapisan ini
merupakan lapisan terendah dari semua lapisan atmosfer yang ada. Di atas
khatulistiwa, lapisan ini mencapai ketinggian 19 km. Sedangkan diatas kutub mencapai
ketinggian 8 km. Di dalam lapisan troposfer merupakan tempat segala jenis cuaca,
segala perubahan suhu, hembusan angin, tekan dan kelembapan yang bisa secara
6. langsung kita rasakan. Oleh karena itu di lapisan inilah letak terjadinya peristiwa cuaca,
mulai dari hujan, angin, salju, kemarau, dan lain sebagainya. Karakteristik lapisan
troposfer adalah sebagai berikut.
1. Temperatur makin turun seiring dengan bertambahnya ketinggian. Tiap naik 100
m, temperatur udara berkurang 0,60
2. Di dalam lapisan troposfer terdapat gejala cuaca seperti terjadinya hujan, angin,
halilintar, munculnya pelangi, dan halo. Oleh karena itu, lapisan ini sangat penting
bagi kehidupan di bumi. Puncak troposfer dibatasi oleh lapisan tropopause, yaitu
lapisan pembatas antara troposfer dan stratosfer. Puncak troposfer memiliki
temperatur mencapai minus 600 0C.
2. Stratosfer
ilustrasi pesawat sedang terbang di lapisan stratosfer
Lapisan stratosfer berada di atas tropopause sampai ketinggian 50 km. Di
dalam lapisan ini angin berhembus sangat kencang dan memiliki pola aliran tertentu.
Di stratosfer merupakan tempat terbangnya pesawat. Di dalam stratosfer terdapat
lapisan yang sangat penting, yaitu lapisan ozon. Ozon merupakan gas yang
mengandung banyak unsur kimia dan bersifat racun bagi makhluk hidup. Secara
umum, di dalam lapisan stratosfer inilah sinar ultra violet disaring dan diserap karena
mengandung lapisan ozon yang sampai sekitar 90%. Sehingga sinar ultra violet yang
masuk kedalam permukaan bumi tidak berlebihan yang dapat menyebabkan banyak
kerugian.
Lapisan ini dibagi lagi menjadi 2 lapisan, yaitu lapisan isothermal dan lapisan inversi :
a. Lapisan isothermal berasal dari kata iso yang berarti sama dan term yang berarti
panas. Artinya adalah temperatur udaranya tetap, yaitu sekitar -600 Lapisan ini
terdapat pada ketinggian 11-20 km.
b. Lapisan invesi terdapat pada ketinggian 20-50 km. Makin keatas temperaturnya
makin meningkat dan pada ketinggian 50 km temperaturnya masih dibawah
beku (-50 C). Kenaikan temperatur udara pada lapisan ini karena terdapat gas
ozon. Puncak stratosfer di batasi oleh lapisan stratopause, yaitu batas antara
stratosfer dan mesosfer.
7. 3. Mesosfer
ilustrasi meteor yang bergesekan dengan lapisan mesosfer
Ketinggian mesosfer antara 50-85 km dengan ciri makin ke atas, temperatur
udara makin rendah. Setiap kenaikan 1000 m, temperatur udara turun 2,50 -3 0C. pada
mesosfer bagian atas, temperaturnya mencapai -900 C. Puncak mesosfer dibatasi oleh
lapisan mesopause. Pada bagian lapisan yang satu ini merupakan bagian yang dapat
mengikis benda-benda langit yang masuk ke dalam permukaan bumi. Diantaranya
adalah komet, meteor, debu angkasa, atau benda-benda asing angkasa yang lainnya.
Proses pengikisan benda-benda tersebut adalah dengan terkikis sedikit demi sedikit
dan terbakar karena bergesekan dengan udara yang terkandung di dalam lapisan ini.
Bisa kita ambil kesimpulan bahwa di lapisan atmosfer inilah menjadi benteng
perlindungan pertama muka bumi dari ancaman benda-benda asing luar angkasa
sebagaimana yang sudah disebutkan tadi. Namun jika benda asing luar angkasa tadi
memiliki ukuran yang sangat besar, lapisan atmosfer ini sifatnya dapat mengurangi
ukuran benda tersebut hingga menjadikannya tidak terlalu berdampak yang terlalu
besar ketika sampai ke muka bumi.
4. Termosfer
Aurora yang terbentuk di dalam lapisan termosfer
8. Lapisan ini terletak pada ketinggian 85-500 km. Lapisan atmosfer yang satu
ini dinamakan juga lapisan panas (hot layer). Karena pada lapisan ini terjadi transisi
kenaikan temperatur yang sangat tinggi. Temperatur lapisan ini 90-5000 C. Tinggi
temperatur tersebut disebabkan molekul oksigen mengabsorpsi (menyerap) radiasi
energi surya. Radiasi ini mengakibatkan sebuah reaksi kimia yang membentuk lapisan
bermuatan listrik. Sebelum satelit dikenal, lapisan ini berguna untuk membantu
memancarkan gelombang radio. Karena lapisan atmosfer ini dapat memantulkan
gelombang radio.
5. Eksosfer
ilustrasi lapisan atmosfer
Lapisan ini merupakan lapisan atmosfer yang terletak paling luar. Lapisan
eksosfer berada pada ketinggian 500 km ke atas. Pada lapisan ini, molekul-molekul
udara bergerak dengan cepat dan pengaruh gaya grafitasi bumi sudah jauh berkurang.
Sehingga gesekan-gesekan benda diudara sudah jarang terjadi. Pengaruh angkasa luar
sudah terasa.
B. Lapisan atmosfer berdasarkan jenis dan kondisi gas
Berikut ini adalah lapisan atmosfer berdasarkan jenis dan kondisi gas.
1. Lapisan Ozon (ozonosfer)
Lapisan ozon terdapat pada ketinggian 15-35 km. Ozon terdapat pada seluruh
atmosfer bagian bawah, tetapi kebanyakan gas ini terkonsentrasi pada lapisan
stratosfer, yaitu pada ketinggian 15-35 km. Ozon sendiri tidak stabil karena sudah
terurai di bawah pengaruh radiasi atau bertumbukan dengan atom oksigen (O).
Secara alamiah pada ketinggian 15-35 km terjadi pembentukan dan penguaraian
ozon dari oksigen diatomik dan monotomik dengan bantuan (penyerapan)
9. radiasi ultraviolet.
Lapisan ozon adalah penyerap utama radiasi sinar ultraviolet. Sehingga, ketika
sinar ultraviolet sampai di permukaan bumi tidak berbahaya bagi makhluk hidup.
Jika radiasi ultraviolet sampai ke permukaan bumi maka dapat mengakibatkan
luka bakar, kanker kulit, dan kebutaan bagi manusia, serta dapat menimbulkan
gangguan generatif dan produktivitas tumbuhan dan hewan. Lapisan ozon
mengalami kerusakan karena gas CFC (Chloro Fluoro Carbon), yaitu gas untuk
bahan pendingin AC, kulkas, dan hairspray. Kerusakan lapisan ozon
menyebabkan terbentuknya daerah minim (tanpa) O3 sehingga lapisan ini
seolah-olah berlubang dan dinamakan lubang ozon. Akibatnya, suhu udara
dibumi bertambah panas dan mengakibatkan gangguan iklim.
2. Lapisan Ionosfer Lapisan ionosfer
berada pada ketinggian 60-600 km. Ionosfer terdiri atas atom-atom dan molekul
yang kehilangan satu atau lebih elektron sehingga terbentuk ion. Oleh karena itu,
lapisan ini dinamakan lapisan ionosfer. Lapisan ini sangat bermanfaat di bidang
komunikasi karena lapisan ionosfer dapat memantulkan kembali gelombang
radio. Ionosfer terdiri atas tiga lapisan, yaitu lapisan D, lapisan E, dan lapisan F.
1. Lapisan D ; berada pada ketinggian 60-120 km. Lapisan ini memantulkan
kembali gelombang AM ke bumi.
2. Lapisan E ; berada pada ketinggian 120-180 km. Lapisan ini juga memantulkan
kembali gelombang AM.
3. Lapisan F ; berada apda ketinggian 180-600 km. Lapisan ini memantulkan
kembali gelombang pendek.
Kandungan Lapisan Atmosfer Di awal artikel sudah sedikit disinggung mengenai
gas-gas yang terkandung dalam lapisan atmosfer. Campuran gas yang terkandung
dalam atmosfer secara rinci adalah sebagai berikut.
Tabel diatas menunjukkan bahwa nitrogen dan oksigen merupakan bagian
terbesar gas yang terdapat pada lapisan atmosfer. Jumlah totalnya mencapai
99,03%. Sisanya adalah berbagai gas yang berjumalah sangat kecil. Walaupun
Gas Simbol Volume %
Nitrogen N2
78,08
Oksigen O2
20,95
Argon Ar 0,93
Karbondioksida CO2 0,035
Neon Ne 0,0018
Methan CH4 0,00017
Helium He 0,0005
Hidrogen H2 0,00005
Xenon Xe 0,000009
10. berjumlah sangat kecil, beberapa gas mempunyai peran yang sangat penting bagi
kehiudapan makhluk hidup di bumi. Misalnya adalah ozon dan karbondioksida.
H. FUNGSI LAPISAN ATMOSFER
Setelah tuntas membahas seluruh lapisan atmosfer, mari kita bahas fungsi dan manfaat
atmosfer bagi bumi. Fungsi-fungsi dari lapisan atmosfer adalah sebagai berikut.
1. Atmosfer berperan dalam sebuah proses perdistribusian air ke berbagai wilayah
yang ada di muka bumi. Peristiwa tersebut biasa disebut dengan siklus hidrologi.
Dalam hal ini peran atmosfer adalah sebagai penampung dan penyimpan uap air
yang menguap karena terpaparoleh sinar matahari.
2. Sebagai benteng bagi bumi untuk mengurangi efek berbahaya radiasi sinar ultra
violet yang dipancarkan oleh matahari. Sedangkan di malam harinya berfungsi
sebagai pengatur suhu di bumi agar selalu stabil.
3. Sebagai benteng bagi bumi dari benturan-benturan yang disebabkan oleh benda-
benda angkasa. Ketika ada benda angkasa yang masuk menuju permukaan bumi,
atmosfer berperan sebagai benteng pertahanan. Sehingga kemungkinan benda-
benda langit tersebut sudah hancur sebelum masuk ke permukaan bumi.
4. Sebagai sumber oksigen dan karbon dioksida. Oksigen memiliki peran yang sangat
vital bagi kehidupan manusia yang tidak bisa tergantikan dengan apapun. Sedangkan
kaorbon dioksia berperan untuk tumbuh-tumbuhan untuk memproduksi makanan
melalui proses fotosintesis.Dari proses fotosintesis tumbuhan menghasilkan oksigen
yang dibutuhkan oleh manusia.
5. Sebagai pengatur lalu lintas satelit bumi, baik satelit alami bumi yang berupa bulan
maupun satelit-satelit buatan.
6. Membantu proses penyebaran spora tumbuhan.
7. Sebagai perantara gelombang suara.
8. Sebagai pembangkit listrik. Yaitu pembangkit listrik tenaga angin yang terkandung
dalam atmosfer.
T E R I M A K A S I H
