fisika lingkungan

1. 1
” AIR, OZON, ANGIN, TANAH DAN FISIKA NUKLIR”
Diajukan guna memenuhi tugas “Pembelajaran Fisika Lingkungan” untuk Mahasiswa Fisika
Semester VI
Oleh
Siti Diah Ayu Febriani
NIM 081810201008
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS JEMBER
2011

2. 2
A. Air
Air (H20) merupakan komponen utama 2 yang paling banyak terdapat di
dalam tubuh manusia. Sekitar 60% dari total berat badan orang dewasa terdiri dari air.
Namun bergantung kepada kandungan lemak & otot yang terdapat di dalam tubuh,
nilai persentase ini dapat bervariasi antara 50-70% dari total berat badan orang
dewasa. Oleh karena itu maka tubuh yang terlatih & terbiasa berolahraga seperti
tubuh seorang atlet biasanya akan mengandung lebih banyak air jika dibandingkan
tubuh non atlet. Di dalam tubuh, sel-sel yang mempunyai konsentrasi air paling tinggi
antara lain adalah sel-sel otot dan organ-organ pada rongga badan, seperti paru-paru
atau jantung, sedangkan sel-sel yang mempunyai konsentrasi air paling rendah adalah
sel-sel jaringan seperti tulang atau gigi. Kepadatan air adalah maksimum di 40C. Ice I
(ada di fase sedikitnya sepuluh es) adalah struktur terbuka, yang diselenggarakan
bersama oleh ikatan hidrogen, dan kurang padat daripada air cair. Hal ini berguna
karena membekukan lautan dari atas ke bawah, bukan bottom up. Panas laten fusi
(yaitu panas yang dibutuhkan untuk mengkonversi 1 kg es untuk air tanpa perubahan
suhu) adalah 0,334 kJ / kg. Panas laten penguapan (yaitu panas yang dibutuhkan
untuk mengubah air menjadi uap tanpa perubahan suhu) adalah 2300 kJ / kg.
Konsumsi cairan yang ideal untuk memenuhi kebutuhan harian bagi tubuh
manusia adalah mengkonsumsi 1 ml air untuk setiap 1 kkal konsumsi energy tubuh
atau dapat juga diketahui berdasarkan estimasi total jumlah air yang keluar dari dalam
tubuh. Secara ratarata tubuh orang dewasa akan kehilangan 2.5 L cairan per harinya.
Sekitar 1.5 L cairan tubuh keluar melalui urin, 500 ml melalui keluarnya keringat,
400 ml keluar dalam bentuk uap air melalui proses respirasi (pernafasan) dan 100 ml
keluar bersama dengan feces (tinja). Sehingga berdasarkan estimasi ini, konsumsi
antara 8-10 gelas (1 gelas 240 ml) biasanya dijadikan sebagai pedoman dalam
pemenuhan kebutuhan cairan per- harinya. Dala m p r o s e s metabolisme yang
terjadi di dalam tubuh, air mempunyai 2 fungsi utama yaitu sebagai pembawa zat-zat
nutrisi seperti karbohidrat, vitamin dan mineral serta juga akan berfungsi sebagai
pembawa oksigen (O ) ke dalam 2 sel-sel tubuh. Selain itu, air di dalam tubuh juga

3. 3
akan berfungsi untuk mengeluarkan produk samping hasil metabolisme seperti
karbon dioksida (CO ) dan juga senyawa nitrat.
Selain berperan dalam proses metabolisme, air yang terdapat di dalam tubuh
juga akan memiliki berbagai fungsi penting antara lain sebagai pelembab jaringan-
jaringan tubuh seperti mata, mulut & hidung, pelumas dalam cairan sendi tubuh,
katalisator reaksi biologik sel, pelindung organ dan jaringan tubuh serta juga akan
membantu dalam menjaga tekanan darah & konsentrasi zat terlarut. Selain itu agar
fungsi-fungsi tubuh dapat berjalan dengan
normal, air di dalam tubuh juga akan berfungsi sebagai pengatur panas untuk menjaga
agar suhu tubuh tetap o berada pada kondisi ideal yaitu ± 37 C.
 Distribusi Cairan Tubuh
Di dalam tubuh manusia, cairan akan terdistridusi ke dalam 2 kompartemen
utama yaitu cairan intraselular (ICF) dan cairan ekstrasellular (ECF). Cairan
intraselular adalah cairan yang terdapat di dalam sel sedangkan cairan ekstraselular
adalah cairan yang terdapat di luar sel. Kedua kompartemen ini dipisahkan oleh sel
membran yang memiliki permeabilitas tertentu. Hampir 67% dari total badan air
(Body’s Water) tubuh manusia terdapat di dalam cairan intrasellular dan 33% sisanya
akan berada pada cairan ekstrasellular. Air yang berada di dalam cairan ekstrasellular
ini kemudian akan terdistribusi kembali kedalam 2 Sub-Kompartemen yaitu pada
cairan interstisial (ISF) dan cairan intravaskular (plasma darah). 75% dari air pada
kompartemen cairan ekstraselular ini akan terdapat pada sela-sela sel (cairan
interstisial) dan 25%-nya akan berada pada plasma darah (cairan intravaskular).
Pendistribusian air di dalam 2 kompartemen utama (Cairan Intrasellular dan Cairan
Ekstrasellular) ini sangat bergantung pada jumlah elektrolit dan makromolekul yang
terdapat dalam kedua kompartemen tersebut. Karena sel membran yang memisahkan
kedua kompartemen ini memiliki permeabilitas yang berbeda untuk tiap zat, maka
konsentrasi larutan (osmolality) pada kedua kompartemen juga akan berbeda.
http://sains.kompas.com/read/2011/05/11/20102770/Air.

4. 4
 Mineral Makro & Mikro
Fungsi antara lain dalam menjaga tekanan osmotik tubuh, mengatur
pendistribusian cairan ke dalam kompartemen badan air (body’s fluid compartement),
menjaga pH tubuh dan juga akan terlibat dalam setiap reaksi oksidasi dan reduksi
serta ikut berperan dalam setiap proses metabolisme. Berdasarkan kebutuhannya di
dalam tubuh, mineral dapat digolongkan menjadi 2 kelompok utama yaitu mineral
makro dan mineral mikro. Mineral makro adalah mineral yang menyusun hampir 1%
dari total berat badan manusia dan dibutuhkan dengan jumlah lebih dari 1000
mg/hari, sedangkan mineral mikro (Trace ) merupakan mineral yang dibutuhkan
dengan jumlah kurang dari 100 mg /hari dan menyusun lebih kurang dari 0.01% dari
total berat badan. Mineral yang termasuk di dalam kategori mineral makro utama
adalah kalsium (Ca), fosfor (P), magnesium (Mg), sulfur (S), kalium (K), klorida
(Cl), dan natrium (Na). Sedangkan mineral mikro terdiri dari kromium (Cr), tembaga
(Cu), fluoride (F), yodium (I) , besi (Fe), mangan (Mn), silisium (Si) and seng (Zn).
Dalam komposisi air keringat, tiga mineral utama yaitu natrium, kalium &
klorida merupakan mineral dengan konsentrasi terbesar yang terdapat di dalamnya.
Sehingga dengan semakin besar laju pengeluaran keringat, maka laju kehilangan
natrium , kalium dan klorida dari dalam tubuh juga akan semakin besar. Diantara
ketiganya, natrium dan klorida merupakan mineral dengan konsentrasi tertinggi yang
terbawa keluar tubuh melalui kelenjar keringat (sweat glands). Oleh karena itu maka
pembahasan mengenai mineral dalam penulisan ini hanya akan berfokus pada 3
mineral utama yaitu natrium, kalium dan klorida. Di dalam produk pangan atau di
dalam tubuh, natrium biasanya berada dalam bentuk garam seperti + natrium klorida
(NaCl). Di dalam molekul ini, natrium berada dalam bentuk ion sebagai Na .
Diperkirakan + hampir 100 gram dari ion natrium (Na ) atau ekivalen dengan 250 gr
NaCl terkandung di dalam tubuh manusia. Garam natrium merupakan garam yang
dapat secara cepat diserap oleh tubuh dengan minimum kebutuhan untuk orang
dewasa berkisar antara 1.3-1.6 gr/hari (ekivalen dengan 3.3-4.0 gr NaCl/hari). Setiap
kelebihan natrium yang terjadi di dalam tubuh dapat dikeluarkan melalui urin &

5. 5
keringat. Hampir semua natrium yang terdapat di dalam tubuh akan + tersimpan di
dalam soft body tissue dan cairan tubuh. Ion natrium (Na ) merupakan kation utama di
dalam cairan ekstrasellular (ECF) dengan konsentrasi berkisar antara 135-145
mmol/L. Ion natrium juga akan berada pada cairan intrasellular (ICF) namun dengan
konsentrasi yang lebih kecil yaitu ± 3 mmol/L.
 Elektrolit
Secara umum elektrolit dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu kation dan
anion. Jika elektrolit mempunyai muatan positif (+) maka elektrolit tersebut disebut
sebagai kation sedangkan jika elektrolit tersebut mempunyai muatan negatif (-) maka
elektrolit tersebut disebut sebagai anion. Contoh dari kation adalah + + - - natrium
(Na ) dan nalium (K ) & contoh dari anion adalah klorida (Cl ) dan bikarbonat (HCO
). Elektrolit- 3 + + elektrolit yang terdapat dalam jumlah besar di dalam tubuh antara
lain adalah natrium (Na ), kalium(K), + + - - 2- 2- kalsium (Ca ), magnesium (Mg ),
klorida (Cl ), bikarbonat (HCO ), fosfat (HPO ) dan sulfat (SO ) 2 3 4 4 Di dalam
tubuh manusia, kesetimbangan antara air (H O)-elektrolit diatur secara ketat agar sel-
sel dan organ tubuh dapat berfungsi dengan baik.
 -Natrium (Na) Brief
Sebagai kation utama dalam cairan ekstrasellular, natrium akan berfungsi untuk
menjaga keseimbangan cairan di dalam tubuh, menjaga aktivitas saraf , kontraksi otot
dan juga akan berperan dalam proses absorpsi + - glukosa. Pada keadaan normal,
natrium (Na ) bersama dengan pasangan (terutama klorida, Cl ) akan memberikan
kontribusi lebih dari 90% terhadap efektif osmolalitas di dalam cairan ekstrasellular.
Kalium merupakan ion bermuatan positif (kation) utama yang terdapat di dalam
cairan intrasellular (ICF) dengan konsentrasi ±150 mmol/L. Sekitar 90% dari total
kalium tubuh akan berada di dalam kompartemen ini. Sekitar 0.4% dari total kalium
tubuh akan terdistribusi ke dalam ruangan vascular yang terdapat pada cairan
ekstraselular dengan konsentrasi antara 3.5-5.0 mmol /L. Konsentrasi total kalium di
dalam tubuh diperkirakan sebanyak 2g/kg berat badan. Namun jumlah ini dapat

6. 6
bervariasi bergantung terhadap beberapa faktor seperti jenis kelamin, umur dan massa
otot (muscle mass). Kebutuhan minimum kalium diperkirakan sebesar 782 mg/hari.
Di dalam tubuh kalium akan mempunyai fungsi dalam menjaga keseimbangan
cairan-elektrolit dan + + keseimbangan asam basa. Selain itu, bersama dengan
kalsium (Ca ) dan natrium (Na ), kalium akan berperan dalam transmisi saraf,
pengaturan enzim dan kontraksi otot. Hampir sama dengan natrium, kalium juga
merupakan garam yang dapat secara cepat diserap oleh tubuh. Setiap kelebihan
kalium yang terdapat di dalam tubuh akan dikeluarkan melalui urin serta keringat
Elektrolit utama yang berada di dalam cairan ekstraselular (ECF) adalah elektrolit
bermuatan negative - - yaitu klorida (Cl ). Jumlah ion klorida (Cl ) yang terdapat di
dalam jaringan tubuh diperkirakan sebanyak 1.1 g/ Kg berat badan dengan
konsentrasi antara 98-106 mmol / L. Konsentrasi ion klorida tertinggi terdapat pada
cairan serebrospinal seperti otak atau sumsum tulang belakang, lambung dan juga
pankreas. Sebagai anion utama dalam cairan ekstraselullar, ion klorida juga akan
berperan dalam menjaga keseimbangan cairan-elektrolit. Selain itu, ion klorida juga
mempunyai fungsi fisiologis penting yaitu sebagai pengatur derajat keasaman
lambung dan ikut berperan dalam menjaga keseimbangan asam-basa tubuh. +
Bersama dengan ion natrium (Na ), ion klorida juga merupakan ion dengan
konsentrasi terbesar yang keluar melalui keringat. Air memiliki sifat-sifat yang
penting untuk adanya kehidupan. Air dapat memunculkan reaksi yang dapat membuat
senyawa organic untuk melakukan replikasi. Semua makhluk hidup yang diketahui
memiliki ketergantungan terhadap air. Air merupakan zat pelarut yang penting untuk
makhluk hidup dan adalah bagian penting dalam proses metabolisme. Air juga
dibutuhkan dalam fotosintesis dan respirasi. Fotosintesis menggunakan cahaya
matahari untuk memisahkan atom hidroden dengan oksigen. Hidrogen akan
digunakan untuk membentuk glukosa dan oksigen akan dilepas ke udara.
http://graycilopi.blogspot.com/2011/05/air.html

7. 7
 Air dan Manusia
Peradaban manusia berjaya mengikuti sumber air. Mesopotamia yang disebut
sebagai awal peradaban berada di antara sungai Tigris dan Euphrates. Peradaban
Mesir Kuno bergantung pada sungai Nil. Pusat-pusat manusia yang besar seperti
Rotterdam, London, Montreal, Paris, New York City, Shanghai, Tokyo, Chicago, dan
Hong Kong mendapatkan kejayaannya sebagian dikarenakan adanya kemudahan
akses melalui perairan.
 Sains Semu Air
Ikatan hidrogen antar molekul air yang membuatnya dapat membentuk kelompok
atau klaster. Profesor Masaru Emoto, seorang peneliti dari Hado Institute di Tokyo,
Jepang pada tahun 2003 melalui penelitiannya mengungkapkan suatu keanehan pada
sifat air. Melalui pengamatannya terhadap lebih dari dua ribu contoh foto kristal air
yang dikumpulkannya dari berbagai penjuru dunia, Emoto menemukan bahwa
partikel molekul air ternyata bisa berubah-ubah tergantung perasaan manusia
disekelilingnya, yang secara tidak langsung mengisyaratkan pengaruh perasaan
terhadap klasterisasi molekul air yang terbentuk oleh adanya ikatan hidrogen, Emoto
juga menemukan bahwa partikel kristal air terlihat menjadi "indah" dan
"mengagumkan" apabila mendapat reaksi positif disekitarnya, misalnya dengan
kegembiraan dan kebahagiaan. Namun partikel kristal air terlihat menjadi "buruk"
dan "tidak sedap dipandang mata" apabila mendapat efek negatif disekitarnya, seperti
kesedihan dan bencana. Lebih dari dua ribu buah foto kristal air terdapat didalam

8. 8
buku Message from Water (Pesan dari Air) yang dikarangnya sebagai pembuktian
kesimpulan nya sehingga hal ini berpeluang menjadi suatu terobosan dalam meyakini
keajaiban alam. Emoto menyimpulkan bahwa partikel air dapat dipengaruhi oleh
suara musik, doa-doa dan kata-kata yang ditulis dan dicelupkan ke dalam air tersebut.
 Air minum
Tubuh manusia terdiri dari 55% sampai 78% air, tergantung dari ukuran badan.
Agar dapat berfungsi dengan baik, tubuh manusia membutuhkan antara satu sampai
tujuh liter air setiap hari untuk menghindari dehidrasi; jumlah pastinya bergantung
pada tingkat aktivitas, suhu, kelembaban, dan beberapa faktor lainnya. Selain dari air
minum, manusia mendapatkan cairan dari makanan dan minuman lain selain air.
Sebagian besar orang percaya bahwa manusia membutuhkan 8–10 gelas (sekitar dua
liter) per hari, namun hasil penelitian yang diterbitkan Universitas Pennsylvania pada
tahun 2008 menunjukkan bahwa konsumsi sejumlah 8 gelas tersebut tidak terbukti
banyak membantu dalam menyehatkan tubuh. Malah terkadang untuk beberapa
orang, jika meminum air lebih banyak atau berlebihan dari yang dianjurkan dapat
menyebabkan ketergantungan. Literatur medis lainnya menyarankan konsumsi satu
liter air per hari, dengan tambahan bila berolahraga atau pada cuaca yang panas.
 Pelarut
Pelarut digunakan sehari-hari untuk mencuci, contohnya mencuci tubuh manusia,
pakaian, lantai, mobil, makanan, dan hewan. Selain itu, limbah rumah tangga juga
dibawa oleh air melalui saluran pembuangan. Pada negara-negara industri, sebagian
besar air terpakai sebagai pelarut. Air dapat memfasilitasi proses biologi yang
melarutkan limbah. Mikroorganisme yang ada di dalam air dapat membantu
memecah limbah menjadi zat-zat dengan tingkat polusi yang lebih rendah. Keadaan
air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak umum dalam kondisi
normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan antara hidrida-hidrida lain
yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik, yang mengisyaratkan bahwa air

9. 9
seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen sulfida. Dengan memperhatikan
tabel periodik, terlihat bahwa unsur-unsur yang mengelilingi oksigen adalah nitrogen,
flor, dan fosfor, sulfur dan klor. Semua elemen-elemen ini apabila berikatan dengan
hidrogen akan menghasilkan gas pada temperatur dan tekanan normal. Tarikan atom
oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada yang dilakukan oleh
atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua atom hidrogen, dan
jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada tiap-tiap atom
tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya tarik-menarik
listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat masing-masing
molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada
akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai ikatan
hidrogen. Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak
zat kimia. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen
(H+
) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH-
).
 Elektrolisis Air
Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya
arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi
dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidrokida (OH-
).
Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2),
melepaskan 4 ion H+
serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H+
dan OH-
mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi
keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut:
Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung
pada elektroda dan dapat Dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk
menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai
bahan bakar kendaraan hidrogen.

10. 10
 Kohesi dan adesi
Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar. Air memiliki
sejumlah muatan parsial negatif (σ-) dekat atom oksigen akibat pasangan elektron
yang (hampir) tidak digunakan bersama, dan sejumlah muatan parsial positif (σ+)
dekat atom oksigen. Dalam air hal ini terjadi karena atom oksigen bersifat lebih
elektronegatif dibandingkan atom hydrogen yang berarti, atom oksigen memiliki
lebih "kekuatan tarik" pada elektron-elektron yang dimiliki bersama dalam molekul,
menarik elektron-elektron lebih dekat ke arahnya (juga berarti menarik muatan
negatif elektron-elektron tersebut) dan membuat daerah di sekitar atom oksigen
bermuatan lebih negatif ketimbang daerah-daerah di sekitar kedua atom hidrogen. Air
memiliki pula sifat adesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami ke-polar-annya.
 Kelarutan (solvasi)
Air adalah pelarut yang kuat, melarutkan banyak jenis zat kimia. Zat-zat yang
bercampur dan larut dengan baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai
zat-zat "hidrofilik" (pencinta air), dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air
(misalnya lemak dan minyak), disebut sebagai zat-zat "hidrofobik" (takut-air).
Kelarutan suatu zat dalam air ditentukan oleh dapat tidaknya zat tersebut menandingi
kekuatan gaya tarik-menarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol) antara molekul-
molekul air. Jika suatu zat tidak mampu menandingi gaya tarik-menarik antar
molekul air, molekul-molekul zat tersebut tidak larut dan akan mengendap dalam air.
http://id.wikipedia.org/wiki/Air

11. 11
 Tegangan permukaan
Bunga daisy ini berada di bawah permukaan air, akan tetapi dapat mekar dengan
tanpa terganggu. Tegangan permukaan mencegah air untuk menenggelamkan bunga
tersebut. Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya
sifat kohesi antar molekul-molekul air. Hal ini dapat diamati saat sejumlah kecil air
ditempatkan dalam sebuah permukaan yang tak dapat terbasahi atau terlarutkan (non-
soluble); air tersebut akan berkumpul sebagai sebuah tetesan. Di atas sebuah
permukaan gelas yang amat bersih atau bepermukaan amat halus air dapat
membentuk suatu lapisan tipis (thin film) karena gaya tarik molekular antara gelas
dan molekul air (gaya adhesi) lebih kuat ketimbang gaya kohesi antar molekul air.
Dalam sel-sel biologi dan organel-organel, air bersentuhan dengan membran dan
permukaan protein yang bersifat hidrofilik; yaitu, permukaan-permukaan yang
memiliki ketertarikan kuat terhadap air. Irvin Langmuir mengamati suatu gaya tolak
yang kuat antar permukaan-permukaan hidrofilik. Untuk melakukan dehidrasi suatu
permukaan hidrofilik dalam arti melepaskan lapisan yang terikat dengan kuat dari
hidrasi air perlu dilakukan kerja sungguh-sungguh melawan gaya-gaya ini, yang
disebut gaya-gaya hidrasi. Gaya-gaya tersebut amat besar nilainya akan tetapi
meluruh dengan cepat dalam rentang nanometer atau lebih kecil. Pentingnya gaya-
gaya ini dalam biologi telah dipelajari secara ekstensif oleh V. Adrian Parsegian dari
National Institute of Health. Gaya-gaya ini penting terutama saat sel-sel terdehidrasi
saat bersentuhan langsung dengan ruang luar yang kering atau pendinginan di luar sel
(extracellular freezing).

12. 12
 Hidrosfer
Total volume air di bumi adalah sekitar 1284 M km3, 97% dari ini adalah lautan. Jika
tersebar merata di bumi, planet ini akan ditutup untuk kedalaman 2,8 km, 2,25%
terkunci dalam es di kutub-dan dalam gletser, sekitar 0,75% dalam tanah, danau dan
sungai; 0.035% adalah di atmosfer. Untuk memberikan beberapa ide tentang apa
jumlah ini adalah: jika semua uap air di atmosfer yang langsung dikonversi ke hujan,
curah hujan total (rata-rata di atas permukaan bumi) akan sekitar 3 cm. Namun curah
hujan rata-rata tahunan di sini adalah 90-100 cm. Sebagian besar uap air di atmosfer
(84%) berasal dari lautan. Transpirasi dari tanaman daun rekening untuk sebagian
besar sisanya. Matahari memanaskan air di lautan (dan pada permukaan tanah),
memberi penguapan. The, hangat udara lembab naik, mengembang (di bawah tekanan
berkurang lebih tinggi di atmosfer) dan mendinginkan. Air uap mengembun
membentuk awan. Angin kemudian membawa awan di permukaan bumi sampai air
dilepaskan sebagai hujan (hujan, hujan es atau salju) turun di bumi untuk daur ulang
lebih lanjut. Sebagian besar hujan jatuh ke dalam lautan (75% dari permukaan laut
yang planet). Tingkat sirkulasi air dalam siklus hidrologi sangat cepat. Karena massa
total air di atmosfer adalah konstan, curah hujan yang diimbangi dengan penguapan.
Dengandemikian, membandingkan throughputs menunjukkan bahwa waktu tinggal
rata-rata molekul air di atmosfer adalah sekitar 10 hari.
 Air di Atmosfer
Air sangat mempengaruhi perilaku atmosfer. Area utama yaitu sebagai berikut:
 Termodinamika (melalui kondensasi dan penguapan)
 Pembentukan awan (dan dengan demikian Albedo planet serta efek curah
hujan),
 Pembersihan atmosfer oleh rainout (misalnya penghapusan zat-zat dalam
awan seperti higroskopis (menyerap air) aerosol), washout (pengangkatan
aerosol dan pembubaran gas atmosfer larut melalui penangkapan oleh air
hujan jatuh),

13. 13
 Kimia atmosfer (sebagai pelarut atau peserta dalam reaksi), dan
 Penyerapan radiasi. Air adalah gas rumah kaca utama.
Jumlah uap air di atmosfer dibatasi oleh tekanan uap jenuh. Ini adalah tekanan
parsial uap air dalam kesetimbangan dengan fasa terkondensasi (yaitu usaha untuk
menambahkan lagi akan menyebabkan uap kondensasi). Catatan bahwa ini adalah
tekanan parsial dari air. Tekanan atmosfer total tidak relevan. Jumlah ini dapat
diperoleh dari persamaan Clausius-Clapeyron, hasil standar termodinamika
ekuilibrium. Ini menyatakan bahwa, untuk uap dalam keseimbangan dengan fasa
terkondensasi nya, tekanan parsial, p, diberikan oleh;
……………………………………………(2)
Dimana L adalah panas laten penguapan (dalam kJ / mol). Hal ini sering diberikan
dalam J / kg, yaitu LS = L / Mv, dimana LS adalah panas laten dan Mv adalah berat
molekul.
……………..(3)
Dimana es 0 adalah konstan (biasanya tekanan uap jenuh pada STP, 298,15 K dan
satu tekanan atmosfer) dan T adalah temperatur. Perhatikan bahwa persamaan ini
menunjukkan bahwa es sangat tergantung pada suhu. udara hangat dapat berisi uap
air lebih banyak daripada udara dingin. Sebagai contoh, di daerah tropis (suhu udara
250C) tekanan parsial uap air adalah 32 mb. Dalam pusaran kutub (suhu-200C)
tekanan parsial adalah 1,2 mb. Ukuran lain adalah kelembaban relatif, RH. Ini adalah
rasio dari tekanan parsial air di atmosfer dengan tekanan uap jenuh pada suhu
tersebut, dinyatakan sebagai persentase, yaitu
RH = 100·e(T)/es(T). (4)

14. 14
 Fungsi Air bagi tanaman
a. Penyusun tubuh tanaman (70%-90%)
b. Pelarut dan medium reaksi biokimia
c. Medium transpor senyawa
d. Memberikan turgor bagi sel (penting untuk pembelahan sel dan pembesaran sel)
e. Bahan baku fotosintesis
f. Menjaga suhu tanaman supaya konstan
 Bentuk Air Tersedia
 Air kapiler,
Terletak antara titik layu tetap (batas bawah) dan kapasitas lapangan (batas
atas)
 Air tidak tersedia,
Air higroskopis (kurang dari titik layu tetap) dan air gravitasi (di atas
kapasitas lapangan)
 Fungsi Air yang utama bagi mahluk hidup yaitu sebagai berikut :
a. Membentuk sel-sel baru, memelihara dan mengganti sel-sel yang rusak
b. Melarutkan dan membawa nutrisi-nutrisi, oksigen dan hormon ke seluruh sel
tubuh yang membutuhkan
c. Melarutkan dan mengeluarkan sampah-sampah dan racun dari dalam tubuh
kita
d. Katalisator dalam metabolisme tubuh
e. Pelumas bagi sendi-sendi
f. Menstabilkan suhu tubuh
g. Meredam benturan bagi organ vital

15. 15
 Manfaat dan Fungsi Air Dalam Tubuh
Air sangat penting bagi tubuh kita, bila kekurangan air akan terjadi dehidrasi
dan menggangu kerja tubuh. Berikut ini adalah fungsi air dalam tubuh kita :
a. AIR SEBAGAI PELARUT DAN ALAT ANGKUT
Sebagai pelarut zat-zat gizi berupa monosakarida, asam amino, lemak,
vitamin dan mineral serta bahan-bahan lain yang diperlukan seperti oksigen
dan hormon. Zat-zat gizi dan hormon ini di bawa ke seluruh bagian tubuh
yang membutuhkan. Di samping itu, air juga berperan sebagai alat angkut
berbagai komponen sisa metabolisme termasuk kabondioksida dan urea untuk
dikeluarkan dari tubuh melalui paru-paru, ginjal, dan kulit.
b. AIR SEBAGAI KATALISATOR
Komponen yang mempermudah dan mempercepat berbagai reaksi biologik di
dalam tubuh, termasuk di dalam saluran pencernaan. Air juga diperlukan
untuk memecah dan menghidrolisis zat gizi kompleks menjadi bentuk yang
lebih sederhana.
http://fujiro.com/manfaat-dan-fungsi-air-dalam-tubuh/

16. 16
B. OZON
 Definisi
Christian Friedrich Schonbein menemukan OZON pada tahun 1840.
Penamaan ozon ini diambil dari bahasa yunani yakni OZEIN yang berarti bau. Ozon
dikenal sebagai gas yang tidak memiliki warna. Soret pada tahun 1867
mengumumkan bahwa ozon adalah sebuah molekul gas yang terdiri tiga buah atom
oksigen (O3). Ozon merupakan gas beracun sehingga bila berada dekat permukaan
tanah akan berbahaya bila terhisap dan dapat merusak paru-paru. Sebaliknya, lapisan
ozon di atmosfer melindungi kehidupan di Bumi karena ia melindunginya dari radiasi
sinar ultraviolet yang dapat menyebabkan kanker. Oleh karena itu, para ilmuan sangat
khawatir ketika mereka menemukan bahwa bahan kimia kloro fluoro karbon (CFC)
yang biasa digunakan sebagai media pendingin dan gas pendorong spray aerosol,
memberikan ancaman terhadap lapisan ini. Bila dilepas ke atmosfer, zat yang
mengandung klorin ini akan dipecah oleh sinar Matahari yang menyebabkan klorin
dapat bereaksi dan menghancurkan molekul-molekul ozon. Setiap satu molekul CFC
mampu menghancurkan hingga 100.000 molekul ozon. Bahan-bahan kimia lain
seperti bromin halokarbon, dan juga nitrogen oksida dari pupuk, juga dapat
menyerang lapisan ozon. Molekul oksigen tadi terurai menjadi dua buah atom
oksigen, proses ini kemudian dikenal dengan nama photolysis. Lalu atom oksigen
tadi secara alamiah bertumbukan dengan molekul gas oksigen yang ada disekitarnya,
lalu terbentuklah ozon. Ozon yang terdapat pada lapisan stratosphere yang kita kenal
dengan nama ozone layer (LAPISAN OZON) adalah ozon yang terjadi dari hasil
proses alamiah photolysis ini.
Ozon terdiri dari tiga molekul oksigen dan amat berbahaya pada kesehatan
manusia. Secara alamiah, ozon dihasilkan melalui percampuran cahaya ultraviolet
dengan atmosfer bumi dan membentuk suatu lapisan ozon pada ketinggian 50
kilometer. Ozon tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas
permukaan bumi yang dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Ozon dihasilkan dengan
pelbagai persenyawaan kimia, tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan

17. 17
dalam atmosfer adalah penyerapan tenaga sinar ultraviolet (UV) dari matahari. Ozon
(O3) dihasilkan apabila O2 menyerap sinar ultraviolet pada jarak gelombang 242
nanometer dan disingkirkan dengan fotosintesis dari sinar bagi jarak gelombang yang
besar dari 290 nm. O3 juga merupakan penyerap utama sinar UV antara 200 dan 330
nm. Penggabungan proses-proses ini efektif dalam meneruskan kekonstanan bilangan
ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinar UV. Ozon mempunyai bau yang
tajam, menusuk hidung. Ozon juga terbentuk pada kadar rendah dalam udara akibat
arus listrik seperti kilat, dan oleh tenaga tinggi seperti radiasi eletromagnetik. UV
dikaitkan dengan pembentukan kanker kulit dan kerusakan genetik. Peningkatan
tingkat uv juga mempunyai dampak kurang baik terhadap sistem imunisasi hewan,
organisme akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman
Jumlah ozon dalam atmosfer berubah menurut lokasi geografi dan musim.
Ozon ditentukan dalam satuan Dobson (Du) di mana, sebagai contoh, 300 Du setara
dengan 3 mm tebal lapisan ozon yang tulen jika dimampatkan ke tekanan permukaan
laut.Sebagian besar ozon stratosfer dihasilkan di kawasan tropis dan diangkut ke
ketinggian yang tinggi dengan skala-besar putaran atmosfer semasa musim salju
hingga musim semi. Umumnya kawasan tropis memiliki ozon yang rendah. Ozon
digunakan dalam bidang pengobatan untuk mengobati pasien dengan cara terawasi
dan mempunyai penggunaan yang meluas seperti di Jerman. Di antaranya ialah untuk
perawatan kulit terbakar.
Dalam perindustrian, ozon digunakan untuk:
 Membantu proses flokulasi (proses pengabungan molekul untuk membantu
penapis menghilangkan besi dan arsenik),
 Mencuci, dan memutihkan kain (dipaten),
 Membantu mewarnakan plastik,
 Menentukan ketahanan getah.

18. 18
 Mengenyahkan kuman sebelum dibotolkan (antiseptik),
 Menghapuskan pencemaran dalam air (besi, arsen, hidrogen sulfida, nitrit, dan
bahan organik kompleks yang dikenal sebagai warna),
Ancaman yang diketahui terhadap keseimbangan ozon adalah kloroflorokarbon
(CFC) buatan manusia yang meningkatkan kadar penipisan ozon menyebabkan
kemerosotan berangsur-angsur dalam tingkat ozon global. CFC digunakan oleh
masyarakat modern dengan cara yang tidak terkira banyaknya, dalam kulkas, bahan
dorong dalam penyembur, pembuatan busa dan bahan pelarut terutama bagi kilang-
kilang elektronik. Tiada statistik aliran signifikan dapat ditentukan bagi kawasan
tropika semasa tahun 1980. Dengan kemajuan komputer model bagi pemusnahan
stratosfer ozon dapat menjelaskan pemerhatian aliran jumlah ozon di ketinggian
pertengahan pada musim panas, tetapi hanya sebagian darinya pada musin sejuk. Ini
bermakna pada masa depan perubahan global ozon belum bisa diramalkan lagi. Masa
hidup CFC berarti 1 molekul yang dibebaskan hari ini bisa ada 50 hingga 100 tahun
dalam atmosfer sebelum dihapuskan. Dalam waktu kira-kira 5 tahun, CFC bergerak
naik dengan perlahan ke dalam stratosfer (10 – 50 km). Di atas lapisan ozon utama,
pertengahan julat ketinggian 20 – 25 km, kurang sinar UV diserap oleh ozon.
Molekul CFC terurai setelah bercampur dengan UV, dan membebaskan atom klorin.
Atom klorin ini juga berupaya untuk memusnahkan ozon dan menghasilkan lubang
ozon. Pengukuran latar dan satelit menunjukkan pengurangan signifikan terhadap
jumlah kolom ozon pada musim dingin dan panas bagi kedua hemisfer utara dan
selatan pada garis lintang tengah dan tinggi. Didapati aliran ke bawah ini pada tahun
1980 agak besar bila dibandingkan dengan tahun 1970. Ketepatan sensor satelit
menggunakan prinsip yang sama dengan spektrofotometer Dobson.

19. 19
Spektrofotometer pertama diciptakan pada tahun 1920 oleh Gordon Dobson untuk
mengukur jumlah ozon. Kini terdapat kurang lebih 80 jenis alat ini untuk digunakan
di seluruh dunia dalam mengukur jumlah ozon. Spektrofotometer Dobson mengukur
ozon dengan membandingkan jumlah penyinaran pada jarak dua UV. Satu jarak
gelombang terlacak kuat dengan ozon manakala yang satu lagi tidak. Perbedaan
antara jumlah dua sinar secara langsung berhubungan dengan jumlah ozon. Ozon
sonde adalah sel elektrokimia dan penghantar radio yang dilekatkan kepada balon
yang berisi gas hidrogen yang dapat mencapai ketinggian kira-kira 35 km. Udara
dimasukkan ke dalam sel kecil dengan pompa. Pelarut dalam sel bercampur dengan
ozon, menghasilkan arus eletrik yang berkadar sama dengan jumlah ozon. Isyarat dari
sel diubah atas kode dan diantarkan melalui radio kepada penerima stasiun. Dari
pelepasan balon hingga kegagalan, lazimnya kira-kira 35 km, sonde ini menyediakan
taburan menegak ozon. Ozon yang berada di atmosfer yang melindungi permukaan
bumi dari radiasi UV yang berbahaya matahari melalui kemampuannya untuk
menyerap semua radiasi matahari dengan panjang gelombang <293 nm. Uniknya di
antara molekul-molekul dalam ozon atmosfer bumi memiliki pita absorpsi yang kuat
antara 210 dan 300 nm. Oleh karena itu, ozon menyaring radiasi ultraviolet Matahari
di bawah 300 nm mencegah dari panjang gelombang ini mencapai permukaan bumi.
Ozon sendiri sangat terbatas pada lapisan tipis di atmosfer bumi, ozonosphere,
dengan konsentrasi maksimum antara 20 dan 26 km di atas permukaan bumi. Hal ini
dibentuk melalui kombinasi atom oksigen O,dan oksigen molekul O2. Atom oksigen
dibentuk oleh disosiasi-foto O2 sekitar 100 km oleh radiasi matahari dengan nm λ
<175, proses tersebut dapat diringkas sebagai:
hν (λ < 175 nm) + O2 → O + O. ………(1)
Atom oksigen bebas maka dapat menggabungkan dengan molekul oksigen dalam
tabrakan tiga-tubuh (untuk menghemat energi) untuk membentuk ozon:
O + O2 + M → O3 + M ……………..(2)
Dimana M adalah setiap atom atau molekul (misalnya O2, N2) yang mampu
menyerap kelebihan energy bebas dalam reaksi kimia eksotermik. Sebagian besar

20. 20
ozon diproduksi di daerah khatulistiwa dimana jumlah cahaya UV matahari
dimaksimalkan. Ozon dibentuk atas garis lintang ini kemudian diangkut menuju
Polandia mana terakumulasi. Oleh karena itu, konsentrasi ozon menunjukkan
fluktuasi musiman yang signifikan dan cenderung berada di tertinggi mereka di akhir
musim dingin dan awal musim semi. Setelah terbentuk, ada dua mekanisme
kerusakan alami untuk ozon:
 Foto-Disosiasi:
hν + O3 → O2 + O ………(3)
 Tumbukan disosiasi:
O + O3 → 2O2. ……..(4)
Persamaan 4 menjadi hasil bersih katalitik reaksi kimia yang kompleks baik
alam atau lebih baru buatan manusia. kehancuran Alam katalitik terjadi melalui
kehadiran OH radikal yang dibentuk oleh foto-pemisahan uap air di atmosfer.
OH + O3 → HO2 + O2
HO2 + O → OH + O2
Net: O + O3 → 2O2 ……………………….(5)
Proses di atas menjelaskan mengapa ada sedikit ozon terbentuk secara natural
di troposfer di mana air melimpah dan fluks radiasi matahari (<175 nm) yang rendah,
sedangkan kurangnya O2 mencegah pembentukan ozon di atmosfer di atas stratosfer.
Akibatnya, pembentukan ozon dibatasi untuk ketinggian antara 10 dan 50 km.
dimana proses di atas telah membentuk keseimbangan stabil menghasilkan
konsentrasi ozon sekitar 10 ppm. Namun, sistem rapuh dan pengenalan bahan kimia
baru (misalnya polutan buatan diangkut dari troposfer) di stratosfir dapat
mengganggu keseimbangan ini dan mengakibatkan penurunan cepat dalam
konsentrasi ozon.

21. 21
 Lubang Ozon
Pada tahun 1985 ditemukan pengurangan tajam dalam konsentrasi ozon di atas
Antartica, ini segera disebut lubang ozon.
Gambar 1. Lubang Ozon
http://sains.kompas.com/read/2011/05/11/20102770/Ozon.

22. 22
Pemantauan satelit dari lubang ozon telah menunjukkan bahwa itu adalah
memperluas dan kedalaman yang semakin meningkat. Sebuah penjelasan untuk
penipisan ozon seperti dramatis pertama kali diusulkan oleh Molina dan Rowland
pada tahun 1994. Mereka menyarankan bahwa rilis tidak terkendali dari
chlorofluorocarbons (CFC, CFnCl4-n, biasanya n = 2) digunakan untuk kulkas dan
kaleng aerosol ke atmosfer bumi akan mengakibatkan kehancuran katalitik dari ozon.
Meskipun secara kimia stabil dalam troposfer, di stratosfer yang CFC bisa dipecah
oleh radiasi matahari dan atom klorin rilis yang berbentuk gilirannya CLO spesies
katalitik tersebut bahwa:
ClO + O3 → ClO2 + O2
ClO2 + O → ClO + O2
Net: O + O3 → 202………………….. (6)
CLO molekul yang kekal. Mekanisme ini jauh lebih merusak daripada mekanisme
alami yang melibatkan OH radikal sebagai salah satu CLO radikal dapat merusak
beberapa molekul ozon ratusan sebelum dirinya akan dihapus dari kode kimia ozon.
Kita perlu menjelaskan mengapa lubang muncul di Daerah Polar dan khususnya di
atas Antartika. Hal ini disebabkan sistem angin di wilayah ini. Pusaran musim dingin
kutub sangat stabil karena massa tanah besar Antartika. Dingin intens (183 K pada
ketinggian 15 km) menghasilkan awan dari kristal es di mana reaksi terjadi. Reaksi-
reaksi heterogen jauh lebih efisien daripada reaksi fasa-gas dibahas di atas (untuk
memulai anda tidak perlu tabrakan tiga-badan; kristal es dapat membawa pergi
kelebihan energi). CFC adalah terjebak dalam pusaran kutub dan terkonsentrasi
sebelum dibebaskan pada musim semi kutub sebagai radiasi matahari menerangi
lintang ini sekali lagi. Seperti udara menghangat, pusaran rusak. Ozon rugi kini telah
diamati di lintang utara tinggi. Pusaran Arktik jauh lebih kecil dibandingkan dengan
Antartika satu dan mekanisme kerusakan ozon mungkin berbeda. The aerosol
stratosfir diharapkan dapat memainkan peran yang lebih besar dan senyawa bromin
lebih penting.

23. 23
 Sifat dan karakteristik ozon yaitu sebagai berikut:
 Ozon sangat penting untuk mempertahankan kehidupan tanaman dan
mamalia.
 Melindungi permukaan bumi dari radiasi UV yang berbahaya.
 Molekul ozon di atmosfer bumi mempunyai pita absorpsi yang kuat antara
210 dan 300 nm.
 Ozon menyaring radiasi UV di bawah 300 nm.
 Ozon terbatas pada lapisan tipis di atmosfer bumi, ozonosphere dengan
konsentrasi maksimum antara 20 dan 26 km di atas permukaan bumi.
 Manfaat Ozon
Ozon pertama kali di pergunakan oleh Nies dari Prancis pada tahun 1906
untuk membersihkan air minum. Berawal dari kesuksesan Nies ini di berbagai negara
Eropa penggunaan ozon untuk mengolah air minum berkembang pesat. Selain itu
ozon dapat dimanfaatkan antara lain;
 Untuk membunuh berbagai macam microorganisma seperti bakteri
Escherichia coli, Salmonella enteriditis, serta berbagai bakteri
pathogen.
 Untuk mengawetkan bahan mentah makanan seperti daging dan ikan
dengan menghambat perkembangan jamur
 Untuk menghambat perkembangan jamur (Botrytis cinerea) pada
sayur-mayur dan buah-buahan.
 Untuk mengolah air minum
 Untuk menghilangkan bau pada proses pengolahan air minum
 Untuk sterilisasi bahan makanan mentah
 Untuk sterilisasi peralatan.
 Dalam penggunaan ozon bidang kedokteran antara lain adalah untuk
mencuci peralatan kedokteran.

24. 24
C. ANGIN
 Definisi
Angin merupakan udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasibumi
dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari
tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Sementara kita memiliki
apresiasi kasar yang dianggap sebagai angin kuat atau lembut, ini tidak memberikan
perkiraan kuantitatif. Sekitar tahun 1800, sudah jelas bahwa itu akan berguna untuk
mengkategorikan angin dalam hal pengaruhnya terhadap kapal berlayar. Hal ini
dilakukan oleh Francis Beaufort, skala yang tetap standar sampai 1946 dan masih
digunakan untuk perkiraan pengiriman. Angin terjadi karena adanya perbedaan
tekanan udara atau perbedaan suhu udara pada suatu daerah atau wilayah. Hal ini
berkaitan dengan besarnya energi panas matahari yang di terima oleh permukaan
bumi.
Pada suatu wilayah, daerah yang menerima energi panas matahari lebih
besar akan mempunyai suhu udara yang lebih panas dan tekanan udara yang
cenderung lebih rendah. Perbedaan suhu dan tekanan udara akan terjadi antara daerah
yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit
menerima energi panas, yang berakibat akan terjadi aliran udara pada wilayah
tersebut. Apabila dipanaskan, udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih
ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya
berkurang. Udara dingin disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah
tadi. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara
menjadi penas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara
dingin ini dinamanakan konveksi. Tabel di bawah ini memberikan penjelasan modern
sederhana untuk digunakan di darat.

25. 25

26. 26
 Gaya Yang Bekerja Pada Massa Udara
Apabila ingin memahami mengapa angin terjadi, perlu untuk
mempertimbangkan gaya yang bekerja pada massa udara di atmosfer. Untuk setiap
pengamat stasioner sehubungan dengan permukaan bumi, ada empat gaya yang
bekerja pada sebidang udara di atmosfer yaitu sebagai berikut:
a. Gaya Gravitasi,
Besar massa dari Bumi disebut dengan istilah gaya gravitasi yakni salah satu
kekuatan terkuat yang bekerja pada paket udara dan diarahkan terhadap pusat Bumi
Fg = gρΔV, (1)
Keterangan :
g adalah percepatan gravitasi konstan (lebih atau kurang konstan melalui troposfer),
ρ adalah densitas udara, dan ΔV adalah volume paket.
b. Tekanan Gradien
Tekanan pada permukaan paket udara adalah komponen normal dari gaya
yang diberikan oleh sekitarnya pada satuan luas permukaan. Gaya ini selalu
diarahkan ke paket. bingkisan ini akan mengalami gaya total jika ada perbedaan
antara tekanan pada permukaan di sisi yang berbeda.
Perhatikan diagram di atas lintas-bagian daerah dA. Gaya total pada paket karena
perbedaan tekana
FP = pdA – (p + dp)dA = - dpdA. (2)

27. 27
Jika ρ adalah densitas udara, maka gaya per satuan massa (yaitu percepatan)
diberikan oleh;
(3)
Mengambil batasan dengan cara biasa dan generalisasi untuk tiga dimensi, kita
mendapatkan
(4)
c. Coriolis gaya inersia
Hanya gaya gradien gravitasi dan tekanan dapat memulai gerakan udara tapi
ada ketiga 'kekuatan fiktif' akibat rotasi bumi - ini adalah gaya Coriolis inersia.
Perhatikan diagram di atas yang merupakan daerah di sekitar Kutub Utara (O)
seperti yang kita dapat pertimbangkan untuk menjadi disk berputar. Sebuah paket
udara mulai bergerak horizontal dari tiang menuju titik A. Jika tidak ada gaya bekerja
pada paket ini, dengan hukum Newton akan mengikuti OA jalur langsung. Namun,
disk juga berputar dengan kecepatan sudut Ω, dan karena itu akan mengikuti OA
garis melengkung. Disk telah pindah sehingga titik A berada pada B pada saat
sebidang udara mencapai tepi. Untuk seorang pengamat berputar dengan Bumi,

28. 28
tampak seolah-olah bingkisan yang dibelokkan oleh gaya jauhnya dari A ke A. Gaya
fiktif disebut gaya Coriolis. Bumi adalah bola dan bukan disc, yang berarti bahwa
kita harus menggunakan notasi vektor penuh, tetapi prinsip yang sama. Kita harus
menghitung produk vektor antara rotasi vektor r Ω dan vektor kecepatan, g vr.
Menerapkan ini ke bumi, jika kita mempertimbangkan paket udara dengan vg
kecepatan, dan vektor kecepatan sudut bumi adalah r Ω, maka gaya Coriolis per
satuan massa diberikan oleh
(5)
Kami menetapkan ini oleh vektor unit. Jika lintang adalah φ, maka dua komponen
yang diberikan oleh: Ωsinφ Zr) dan (Ωcosφ), di mana Zr adalah vektor satuan
sepanjang vertikal lokal, y adalah pada bidang horisontal lokal. Jika kita berasumsi
bahwa angin bergerak ke arah thn, maka gaya Coriolis diberikan oleh:
(6)
yaitu ada kekuatan dalam arah xr. Gerakan awal akan turun gradien tekanan (yang
memberikan kekuatan yang menciptakan angin), tetapi defleksi berlanjut sampai
angin bertiup tegak lurus terhadap gerakan aslinya (dan begitu di sebelah kanan-sudut
untuk gradien tekanan menghasilkannya). Hal ini tidak bisa dibelokkan lebih lanjut.
Gaya Coriolis tekanan gradien. Diberikan
(7)
dimana fc adalah konstan Coriolis (sekitar 10-4 s-1), vg adalah kecepatan udara pada
keseimbangan. Ini memberikan

29. 29
(8)
dengan asumsi bahwa peningkatan tekanan gradien sepanjang sumbu xr.
Titik di mana efek Coriolis tekanan gradien ini disebut keseimbangan
geostropik dan angin yang dihasilkan disebut angin geostropik. Poin penting untuk
diperhatikan adalah bahwa arah angin sejajar dengan isobars dan (di belahan bumi
utara) arah angin sehingga tekanan rendah berada di sisi kiri saat melawan arah angin.
Jadi daerah tekanan rendah di belahan bumi utara memiliki angin berputar di dalam
arah berlawanan arah jarum jam (tapi searah jarum jam di belahan bumi selatan).
Jenis gerak ini disebut siklon. Jadi tekanan sistem cuaca rendah disebut angin topan.
Lebih dari area tekanan tinggi di belahan bumi utara, angin geostropik beredar dalam
arah jarum jam. Hal ini disebut gerak anticyclonic dan karena itu sistem cuaca
bertekanan tinggi dikenal sebagai sebuah anticyclone. Dari nilai fc di atas, jelas
bahwa gaya Coriolis yang terbesar di kutub, dan penurunan sebagai salah satu
pendekatan khatulistiwa, di mana ia adalah nol.
d. Gaya gesekan
Tidak ada gaya gesekan yang cukup antara atmosfer dan permukaan bumi.
Mekanisme dasarnya adalah bentuk viskositas (di ketinggian rendah) dan skala kecil
proses pencampuran eddy pada ketinggian yang lebih tinggi. Lapisan dimana gaya
gesek penting adalah dikenal sebagai lapisan batas planet. Ketebalan lapisan sangat
bervariasi, dari beberapa ratus meter dalam udara di malam hari untuk 4-5 km di atas
permukaan panas dengan konveksi yang kuat. Perbedaan tekanan bisa disebabkan
oleh pemanasan yang tidak merata atau pendinginan. Pertimbangkan sebuah wilayah
atmosfer dengan distribusi bahkan suhu (kanan atas dengan p1> p2> p3). Udara
sekarang dipanaskan pada salah satu ujung (menambahkan energi) dan didinginkan

30. 30
pada yang lain (ekstraksi energi). Udara panas mengembang dan kontrak udara
dingin.
 Penciptaan Fisika angin
Radiasi dari matahari menyebabkan konveksi baik pada skala lokal dan dalam
skala global. Perbedaan dalam energi yang disampaikan pada khatulistiwa dan kutub
menciptakan perbedaan tekanan yang mendorong sistem angin besar di atmosfer
bumi. Angin adalah massa udara bergerak. Massa udara memiliki arti yang cukup
tepat dalam meteorologi. Ini adalah volume besar dari udara (mencakup jutaan
kilometer persegi) yang memiliki tekanan cukup konstan dan kelembaban. Dengan
demikian, massa udara akan menentukan keseluruhan cuaca suatu daerah (walaupun
bukan iklim mikro lokal). Dua contoh yang relevan dengan Eropa yaitu sebagai
berikut :
 Azores anticyclone.
Bagian selatan baratan pukulan terhadap Kutub Utara dan
Perdagangan Utara-Timur menuju khatulistiwa. Ini udara hangat dan
lembab diklasifikasikan 'maritim tropis' seperti dalam pertengahan
garis lintang.
 Kutub benua.
Udara kering dingin, di musim dingin berasal dari Eurasia. Batas-batas
yang memisahkan massa udara disebut front
 Siklon dan Anticyclones
Siklon tropis adalah badai (atau topan). Ini adalah sistem tekanan rendah
intensitas besar. kecepatan angin 100 m / s dapat diproduksi dan hujan deras selalu
terjadi. Sifat siklon sirkulasi udara di atmosfer yang lebih rendah dalam badai atau
topan mudah dilihat oleh sifat dan pergerakan awan seperti yang terlihat dari satelit.
Rising udara dari ekuator adalah lembab dan dingin pada naik memberikan korset
awan di sekitar Bumi. Ini memberikan hujan lebat di daerah khatulistiwa. Udara
dingin dan hangat bertemu di zona konvergensi antar tropis (ITCZ) dan depresi

31. 31
ringan sepanjang tepi. Beberapa (dan hanya beberapa) berkembang menjadi badai
besar.
Pengamatan pertama pada sistem siklon adalah bahwa Benjamin Franklin (21
Oktober 1743). Dia mencatat bahwa ia dicegah melihat gerhana bulan di Philadelphia
oleh badai NE tapi gerhana terlihat di Boston (300 km NE) Jadi badai itu sendiri
harus bergerak melawan arah angin penyusunnya. Perkembangan telegraf listrik
diperbolehkan badai yang akan dilacak. Laksamana Fitzroy mendirikan Kantor
Meteorologi Inggris. Dia mencatat bahwa massa udara dingin dan panas berdua
terlibat dalam perilaku siklon (1840). Dari 1910-1930, Badan Meteorologi Norwegia
Kantor diplot front hangat dan dingin - penggunaan pertama pesawat ilmiah. Setelah
tahun 1960, penggunaan satelit meteorologi tumbuh pesat, memungkinkan
merencanakan gerak siklon dan 'front'. Siklon sistem dapat ditemukan di garis lintang
rendah dan menengah. siklon lintang Tengah sistem bertanggung jawab atas 'cuaca
buruk' pada garis lintang tengah. Mereka biasanya disebut depresi (bukan karena ini
tetapi karena sistem tekanan rendah).
Siklon yang tiba di sini terbentuk pada sisi lain Atlantik (di mana udara dingin
kutub di atas benua Amerika Utara memenuhi udara tropis yang hangat dari Atlantik
Barat - dipanaskan oleh Gulf Stream). efek serupa terjadi di Pasifik Utara dan
Mediterania Utara (udara udara pertemuan alpine dari Afrika Utara). depresi
terbentuk ketika gelombang berkembang pada perbatasan antara dua massa udara.
Udara kemudian mulai mengalir di isobars dan daerah tekanan rendah berkembang
dengan gerakan siklon. Hal ini kemudian bergerak sesuai dengan angin di sektor
hangat. Karena udara dingin cenderung bergerak lebih cepat daripada udara hangat,
dingin depan cenderung untuk mengejar ketinggalan dengan bagian depan meningkat
hangat dan udara hangat di atas udara dingin. Sedangkan Anticyclones bentuk lebih
dari Siberia, Kanada dan Rusia Utara. Ini mendominasi iklim Asia dan Amerika
Utara pada musim dingin. Mereka menimbulkan (terutama) cuaca kering tetapi dapat
perangkap awan yang luas dataran rendah. Karena angin biasanya ringan, tingkat
polusi sering meningkat.

32. 32
Alasan untuk tahap awal tidak jelas, tapi begitu dimulai, mekanisme yang
memberikan badai besar (atau topan) dipahami dengan baik yakni sebagai berikut:
 Badai tumbuh untuk radius 300 km atau lebih besar dan kemudian
mulai membusuk. Busuk bergegas dengan melewati air dingin atau
lahan.
 Badai didorong oleh baratan pertengahan lintang di lintang yang lebih
tinggi karena membusuk.
 Tekanan mulai jatuh dengan cepat di pusat gangguan.
 Angin kenaikan sebuah band yang ketat, 30-60 km dalam radius (mata
pusat).
 Seperti badai tumbuh bergerak ke barat di angin perdagangan (8-150
lintang) dan berpindah ke lintang yang lebih tinggi.
 Badai jatuh tempo memperluas sedangkan tekanan pusat berhenti
jatuh.
 Global Konveksi
George Hadley pada tahun 1735 mencatat bahwa udara di lintang bawah lebih
hangat daripada yang di lebih tinggi (polar) lintang karena fluks matahari lebih besar
mencapai khatulistiwa. udara tropis harus bergerak (naik) vertikal dan bergerak ke
utara sedangkan kutub udara dingin harus bergerak ke arah selatan. Seperti udara
tropis bergerak ke utara, ia kehilangan energi melalui radiasi sebelum turun ke tanah,
sehingga menggantikan udara dingin yang bergerak ke selatan. Demikian pula, udara
dingin akan mendapatkan panas dari tanah (yang itu sendiri dipanaskan oleh radiasi
seperti yang dibahas sebelumnya) dan karena itu akan meningkat di daerah
khatulistiwa. Jadi sistem sirkulasi terbentuk mengangkut energi panas dari
khatulistiwa ke kutub. Ini adalah sel Hadley. Namun demikian, perbedaan yang
signifikan antara model Hadley dan pola sirkulasi udara yang nyata. Memang benar
bahwa ada sabuk tekanan rendah di atas khatulistiwa dan wilayah tekanan tinggi di
atas tiang model Hadley akan memprediksi. Namun, ada satu sel sirkulasi udara

33. 33
antara 300N dan 600N (dan juga di belahan bumi selatan) di mana udara naik di
daerah dingin (yaitu pada 600N) dan turun di daerah lebih hangat (yaitu dalam arah
yang berlawanan dengan mekanisme Hadley ). Ini adalah sel Ferrel. Akhirnya, ada sel
ketiga antara 600N (dan S) dan tiang. Hal ini beredar di arah yang sama dengan sel
Hadley tetapi jauh lebih lemah. Hal ini dikenal sebagai sel Polar.
Pada bulan April-Oktober, matahari berada di belahan langit utara, sehingga
benua asi lebih panas daripada benua australia. Akibatnya, di asia terdapat pusat-
pusat tekanan udara rendah, sedangkan di australia terdapat pusat-pusat tekanan udara
tinggi yang menyebabkan terjadinya angin dari australia menuju asi. Di indonesia
terjadi angin musim timur di belahan bumi selatan dan angin musim barat daya di
belahan bumi utara. Oleh kerena tidak melewati lautan yang luas maka angin tidak
banyak mengandung uap air oleh karena itu pada umumnya di indonesia terjadi
musim kemarau, kecuali pantai barat sumatera, sulawesi tenggara, dan pantai selatan
irian jaya. Antara kedua musim tersebut ada musim yang disebut musim pancaroba
(peralihan), yaitu : Musim kemareng yang merupakan peralihan dari musim
penghujan ke musim kemarau, dan musim labuh yang merupakan peralihan musim
kemarau ke musim penghujan. Adapun ciri-ciri musim pancaroba yaitu: Udara terasa
panas, arah angin tidak teratur dan terjadi hujan secara tiba-tiba dalam waktu singkat
dan lebat
 Pola Angin Global
Sebelum kita dapat menggambarkan ini, kita harus membahas bagaimana
tekanan atmosfer bervariasi di atas planet ini. Hal ini tergantung pada musim yaitu
dibawah ini:
 Utara musim dingin / musim panas selatan.
Ada tekanan tinggi lemah di Samudra Arktik dan pusat tekanan rendah
SE Greenland dan di Pasifik Utara. Antara 450N dan 150N ada daerah yang
luas tekanan tinggi, membentang dari Pasifik Timur ke arah timur subtropis
putaran planet sejauh India (pengecualian adalah daerah tekanan rendah di

34. 34
Mediterania). Sebuah sabuk luas gradien tekanan lemah mengelilingi planet
di lintang rendah. Ada pusat tekanan lemah rendah di atas benua selatan dan
anticyclones subtropis atas lautan selatan utama. Pada 400-an ada sabuk cepat
berubah gradien tekanan (dan karena itu angin kencang), dan akhirnya daerah
tekanan tinggi di atas Antartika.
 Northern musim panas / dingin selatan.
Pertengahan-pusat lintang rendah di samudera Atlantik Utara dan
Pasifik Utara melemahkan dan pergeseran anticyclones subtropis ke arah
Kutub. Ekstensif tekanan rendah (bukan tekanan tinggi) yang diamati di Asia
tengah dan selatan (yang terkait dengan musim hujan). Ada juga daerah
tekanan rendah di atas daerah subtropis Afrika dan Amerika Utara.
Sebaliknya (dari musim panas rendah ke tinggi musim dingin) terjadi di
daerah sama di belahan bumi selatan. Ada sabuk tekanan rendah di sekitar
Antartika yang mendalam. Pola angin terkuat yang dihasilkan, sebagai salah
satu harapkan dari tekanan variasi musiman dibahas di atas, sendiri musiman:
yang baratan lintang pertengahan (yaitu bertiup dari barat). Di belahan bumi
Utara ini dibatasi oleh cekungan laut.
 Angin siklon
Gerakan udara yang berputar memusat mengelilingi suatu daerah
minimum. Angin ini terjadi karena daerah barometris minimum dikelilingi
oleh barometris maksimum. Akibatnya mengalirlah udara dari daerah
barometris maksimum ke minimum. Akan tetapi, karena adanya Hukum
Boys-Ballot, arah udara dibelokkan menjadi angin siklon.
 Angin antisiklon
Gerakan udara yang berputar ke luar mengelilingi suatu daerah maksimum.
Angin terjadi karena perbedaan tekanan udara. Perbedaan tekanan udara
global menimbulkan angin global.

35. 35
 Jenis-jenis Angin
Jenis angin ada 2, yaitu sebagai berikut :
1. Angin lokal terbagi menjadi 3 bagian, yaitu:
a. Angin darat dan angin laut
Angin ini terjadi di daerah pantai. Angin laut terjadi pada siang hari daratan
lebih cepat menerima panas dibandingkan dengan lautan. Angin bertiup dari laut ke
darat. Sebaliknya, angin darat terjadu pada malam hari daratan lebih cepat
melepaskan panas dibandingkan dengan lautan. Daratan bertekanan maksimum dan
lautan bertekanan minimum. Angin bertiup dari darat ke laut.
b. Angin lembah dan angin gunung
Pada siang hari udara yang seolah-olah terkurung pada dasar lembah lebih
cepat panas dibandingkan dengan udara di puncak gunung yang lebih terbuka
(bebas), maka udara mengalir dari lembah ke puncak gunung menjadi angin lembah.
Sebaliknya pada malam hari udara mengalir dari gunung ke lembah menjadi angin
gunung.
c. Angin Jatuh yang sifatnya kering dan panas
Angin Fohn atau Angin jatuh ialah angin jatuh bersifatnya kering dan panas
terdapat di lereng pegunungan Alpine. Sejenis angin ini banyak terdapat di Indonesia
dengan nama angin Bahorok (Deli), angin Kumbang (Cirebon), angin Gending di
Pasuruan (Jawa Timur), dan Angin Brubu di Sulawesi Selatan).
2. Angin musim
a. Angin Passat.
Angin passat adalah angin bertiup tetap sepanjang tahun dari daerah subtropik
menuju ke daerah ekuator (khatulistiwa). Terdiri dari Angin Passat Timur Laut
bertiup di belahan bumi Utara dan Angin Passat Tenggara bertiup di belahan bumi
Selatan. Di sekitar khatulistiwa, kedua angin passat ini bertemu. Karena temperatur di

36. 36
daerah tropis selalu tinggi, maka massa udara tersebut dipaksa naik secara vertikal
(konveksi). Daerah pertemuan kedua angin passat tersebut dinamakan Daerah
Konvergensi Antar Tropik (DKAT). DKAT ditandai dengan temperatur yang selalu
tinggi. Akibat kenaikan massa udara ini, wilayah DKAT terbebas dari adanya angin
topan. Akibatnya daerah ini dinamakan daerah doldrum (wilayah tenang).
b. Angin Anti Passat
Angin kering ini menyerap uap air di udara dan permukaan daratan.
Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya gurun di Saudi Arabia, Gurun
Sahara (Afrika), dan gurun di Australia. Di daerah Subtropik (30o – 40o LU/LS)
terdapat daerah “teduh subtropik” yang udaranya tenang, turun dari atas, dan tidak
ada angin. Sedangkan di daerah ekuator antara 10o LU – 10o LS terdapat juga daerah
tenang yang disebut daerah “teduh ekuator” atau “daerah doldrum” Udara di atas
daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub dan turun di daerah maksimum
subtropik merupakan angin Anti Passat. Di belahan bumi Utara disebut Angin Anti
Passat Barat Daya dan di belahan bumi Selatan disebut Angin Anti Passat Barat Laut.
Pada daerah sekitar lintang 20o - 30o LU dan LS, angin anti passat kembali turun
secara vertikal sebagai angin yang kering.
c. Angin Barat.
Di belahan bumi Selatan pengaruh angin Barat ini sangat besar, tertama pada
daerah lintang 60o LS. Di sini bertiup angin Barat yang sangat kencang yang oleh
pelaut-pelaut disebut roaring forties.Sebagian udara yang berasal dari daerah
maksimum subtropis Utara dan Selatan mengalir ke daerah sedang Utara dan daerah
sedang Selatan sebagai angin Barat. Pengaruh angin Barat di belahan bumi Utara
tidak begitu terasa karena hambatan dari benua.

37. 37
d. Angin Timur.
Angin timur ini bersifat dingin karena berasal dari daerah kutub.Di daerah
Kutub Utara dan Kutub Selatan bumi terdapat daerah dengan tekanan udara
maksimum. Dari daerah ini mengalirlah angin ke daerah minimum subpolar (60o
LU/LS). Angin ini disebut angin Timur.
e. Angin Muson (Monsun).
Angin muson merupakan angin yang berhembus secara periodik (minimal 3
bulan) dan antara periode yang satu dengan yang lain polanya akan berlawanan yang
berganti arah secara berlawanan setiap setengah tahun.
 Alat-alat untuk mengukur angin antara lain:
a. Anemometer
Alat yang mengukur kecepatan angin.
b. Wind vane
Alat untuk mengetahui arah angin.
c. Windsock
Alat untuk mengetahui arah angin dan memperkirakan besar kecepatan
angin. Yang biasanya banyak ditemukan di bandara – bandara.

38. 38
D. Tanah
 Bentuk dari partikel tanah
Bentuk partikel tanah bergantung pada sifat kimia dari partikelnya dan
bagaimana pengaruh cuaca atau perpindahan/tranformasi partikel tersebut dari
asalnya. Bentuk dari partikel-partikel tanah dipengaruhi oleh molekul-molekulnya,
misalnya lempung, berbentuk seperti lempeng dengan ujung-ujungnya atau sudut
yang tidak teratur yang merupakan kombinasi (kristal) tetrahedra dan oktahedra.
Ruang kosong di antara partikel-partikel tersebut ditempati oleh sesuatu, misalnya
akar tanaman, bakteri, air, bahan-bahan kimia, ataupun partikel-partikel yang lebih
kecil lainnya. Di dalam ruang kosong inilah terjadi aliran air.
Gambar 1. Partikel Tanah
 Definisi
Indonesia merupakan negara kepulauan dengan daratan yang luas dengan
jenis tanah yang berbeda-beda. Profil tanah merupakan suatu irisan melintang pada
tubuh tanah dan dibuat dengan cara menggali lubang dengan ukuran (panjang dan
lebar) tertentu dan kedalaman tertentu pula sesuai dengan keadaan tanah dan
keperluan penelitiannya. Lapisan-lapisan tersebut dikenal sebagai horison genesa
tanah (lapisan yang terbentuk di tempat itu sehubungan dengan berlangsungnya
proses perombakan bahan induk tanah). Horison-horison tubuh tanah ini membentuk
profil tubuh tanah, yang umumnya terdiri dari dua horison atau lebih. Tubuh tanah
berkembang secara bertahap dari bawah ke atas. Tahapannya merupakan lapisan-
lapisan subhorisontal, yang merupakan derajat pelapukan. Setiap lapisan atau horison
memiliki sifat fisika, kimia dan biologi yang berbeda. Meskipun berlapis, tetapi
bukan lapisan atau strata seperti dalam batuan sedimen, karena tanah terdapat di

39. 39
tempat atau tidak jauh dari tempat terjadinya. Sedangkan sedimen sudah mengalami
transportasi oleh media angin, air atau gletsyer dan diendapkan kembali.
Tanah tersusun atas 5 komponen, yaitu sebagai berikut:
a. Air
b. Partikel mineral
Berupa fraksi anorganik, hasil perombakan bahan-bahan batuan dan anorganik
yang terdapat di permukaan bumi.
c. Udara Tanah
d. Bahan organik
Berasal dari sisa-sisa tanaman dan binatang dan berbagai hasil kotoran
binatang.
e. Udara tanah
f. Kehidupan jasad renik
Satu set ukuran khas untuk berbagai tanah diberikan di bawah ini:
Sebagian besar tanah terdiri dari udara dan air, antara 30% dan 70% dari ruang pori
tanah. Fraksi volume tanah yang ditempati oleh padat dirumuskan:
(1)

40. 40
Gambar 2. Horison Tanah
Tingkat-tingkat horison:
Horison A
Horison A ini merupakan tanah sebenarnya, yang dapat dimanfaatkan bagi
tanaman pangan (penghasil zat karbohidrat, lemak dan protein). Kadang-kadang di
bawah horison A dijumpai horison E yang berwarna abu-abu terang atau keputih-
putihan, karena tidak adanya oksida berwarna gelap yang melapisi butiran mineral
yang berwarna terang. Biasanya terdapat di daerah bertubuh tanah bersifat asam, di
bawah hutan dengan pepohonan yang selalu hijau.Bagian atas dari regolith yang
berpenghuni mikro dan makroflora. Mikro dan makrofauna banyak mengandung sisa-
sisa tubuhnya serta sisa-sisa tanaman, mengandung humus, berwarna kelam muda
sampai tua (kehitam-hitaman atau abu-abu gelap).
Horison O
Lapisan akumulasi bahan organik dari permukaan, menutupi tanah mineral.
Horison C
Horison terdalam dan terdiri atas batuan induk yang terletak di bagian bawah
dari horison A dan B. Antara horison B dan batu induk terdapat suatu lapisan yang
terbentuk karena pelapukan-pelapukan batu induk. Lapisan ini selain banyak

41. 41
mengandung batu-batuan (ukuran besar dan kecil) yang permukaannya tengah
melapuk, juga zat-zat mineral. Lapisan ini tidak mengandung bahan organik.
Horison B
Horizon yang memiliki lapisan tebal sekitar 1-2 m, berwarna kecoklat-
coklatan atau kemerah-merahan, umumnya banyak menyerap air, tidak mengandung
bahan organik tetapi hanya mengandung zat mineral karena terendapkan air ke
bawah.
 Tekstur Tanah
Berdasarkan pasir, debu dan liat dibagi dalam 3 golongan atau kelas dasar,
yaitu: tanah berpasir (sandy soil) yaitu tanah dimana kandungan pasirnya > 70% yang
dalam keadaan lembab tanah berpasir terasa kasar dan tidak lekat, termasuk dalam
katagori ini tanah pasir dan tanah lempung berpasir (sandy and loamy sand soils).
a. Tanah berlempung (loamy soil)
yaitu tanah dimana kandungan debu-liat relatif sama, tanah demikian tidak
terlalu lepas dan juga tidak terlalu lekat.
b. Tanah liat,
yaitu tanah dimana kandungan liatnya > 35%, memang biasanya < 40%.
Tanah liat sangat lekat dan apabila kering menjadi sangat keras.
Tanah terdiri dari bahan padat, cair, gas dan jasad hidup. Bahan padat itu
terdiri atas organik dan anorganik, yang anorganik terdapat dalam bermacam-macam
bentuk dan ukuran berdasarkan berat ukurannya dibagi dalam beberapa fraksi atau
golongan. Fraksi batu > 10 mm, kerikil 2-10 mm, pasir 0,05-2 mm, debu 0,02-0,05
mm, liat < 0,02 mm. pasir, debu dan liat merupakan fraksi utama. Fraksi-fraksi tanah
itu biasanya dinyatakan dalam jumlah % untuk menentukan golongan tekstur tanah
berdasarkan kandungan pasir, debu dan liat.

42. 42
 FASA-FASA TANAH
Tanah menutupi sebagian besar bagian di muka bumi dan tersusun atas
pecahan-pecahan/fragmen-fragmen partikel padat (batuan) dengan komposisi yang
bergradasi, mineral-mineral (silikon, alumunium, karbon, kalsium, magnesium, dan
lain-lain) dan jugabeberapa bahan kimia, pasir, lempung (clay), lanau (silt), udara, air
dan bahan-bahan organik (baik tumbuhan maupun hewan).Partikel-partikel tanah
menyusun tubuh tanah seperti halnya kerikil ada ruang di antaranya ruang kosong ini
bisa terisi oleh air atau udara atau keduanya.
Gambar 3. Diagram Fase Tanah
Dari ilustrasi di atas, bisa ditarik beberapa hubungan-hubungan di antaranya, Massa
total tanah:
MT = Mg + Mw + Ms (dalam kg) (2)
Yaitu merupakan penjumlahan dari massa tanah (padat) dan pori tanah yang terdiri
dari massa air (Mw) dan massa udara (Mg).
Sedangkan volume total juga dapat dituliskan sebagai berikut:
VT = Vg + Vw + Vs (dalam m3) (3)
Sedangkan berat jenis dari perbagian berat persatuan volume dinyatakan sebagai
massa dibagi volume (dalam kg/m3).

43. 43
 STRUKTUR TANAH
Struktur tanah dapat dibagi dalam struktur makro dan mikro. Yang dimaksud
dengan struktur dengan struktur makro atau struktur lapisan bawah tanah yaitu
penyusunan agregrat-agregat tanah satu dengan yang lainnya. Menurut tipe dan
kandungannya dapat dibedakan tiga jenis struktur mikro, yaitu:
a. Kondisi remah-lepas,
Dapat dilihat dengan jelas (tanpa alat pembantu) keadannya tampak cerai
berai, mudah digusur atau disorong ke tempat-tempat yang dikehendaki.
b. Kondisi remah-sedang,
Tanah yang demikian kondisinya cenderung tampak agak bergumpalan,
keadaan ini akan tampak jelas apabila kita mengambil dan memperhatikan
profil tanahnya, susunan lapisan-lapisan tanah tampak ada yang dalam
keadaan agragasi atau bergumpalan dan terdapat pula yang porus berlubang-
lubang, memudahkan aliran air menerobos menyerap ke dalam lapisan-lapisan
tanah sebelah bawah.
c. Kondisi lengkat-lengket,
Tanah yang memiliki kondisi ini umumnya sangat kompak bila dalam bentuk
gumpalan dan amat berat apabila digali serta keras apabila diolah, lebih-lebih
dalam keadaan kering gumpalan-gumpalannya sangat keras dan terdapat
retakan-retakan, sedangkan dalam keadaan basa keadaanya sangat lengket.
 Akuiver
Akuiver atau aquiver berasal dari bahasa latin yang berarti pembawa air.
Sebagai pembawa air maka materialnya haruslah mempunyai porositas dan
permeabilitas yang tinggi. Lapisan batuan yang mampu menampung banyak air tetapi
tidak atau kurang apat meloloskannya disebut aquiclude, misalnya lempung. Air yang
terperangkap dalam lempung di sekitar butiran lempung sehingga tidak dapat
mengalir. Akuiver yang permukaan atasnya berimpit dengan permukaan air dan
berhubungan langsung dengan atmosfer dinamakan unconfined aquiver, atau akuiver

44. 44
yang tidak mempunyai batas. Porositas adalah perbandingan ruang dan seluruh
volume pada batuan atau sedimen, yang dinyatakan dalam persen. Dan permeabilitas
adalah daya suatu material untuk meloloskan cairan, disini berlaku pula hukum
Darcy. Batuan yang mempunyai porositas tinggi tetapi permeabilitasnya rendah,
kurang baik sebagai akuiver, karena kurang dapat mengalirkan air. Dan akuiver yang
dibatasi oleh aquicludes disebut confined aquiver, seperti terlihat pada gambar 4 di
bawah ini:
Gambar 4. Diagram penampang memperlihatkan akuiver-akuiver confine dan
unconfine, sistem artesis dan permukaan piezometrik
(Allan Ludman dan Nicholas K.Coach. 1982)

45. 45
 JENIS-JENIS TANAH
Jenis-jenis tanah sangat beragam, tapi tanah memiliki pembeda, dan masing-
masing memiliki karakteristik yang unik (khas), seperti halnya warna, tekstur,
struktur dan kandungan mineral. Berikut ini adalah beberapa jenis tanah dan
pengertiannya:
1. Tanah Vulkanik / Tanah Gunung Berapi
Tanah vulkanis merupakan tanah yang terbentuk dari lapukan materi
letusan gunung berapi yang subur mengandung zat hara yang tinggi.
Jenis tanah vulkanik dapat dijumpai di sekitar lereng gunung berapi.
2. Tanah Laterit
Tanah laterit merupakan tanah tidak subur yang tadinya subur dan
kaya akan unsur hara, namun unsur hara tersebut hilang karena larut
dibawa oleh air hujan yang tinggi. Contoh : Kalimantan Barat dan
Lampung.
3. Tanah Humus
Tanah humus merupakan tanah yang sangat subur terbentuk dari
lapukan daun dan batang pohon di hutan hujan tropis yang lebat.
4. Tanah Gambut / Tanah Organosol
Tanah organosol merupakan jenis tanah yang kurang subur untuk
bercocok tanam yang merupakan hasil bentukan pelapukan tumbuhan
rawa. Contoh : rawa Kalimantan, Papua dan Sumatera.
5. Tanah Pasir
Tanah pasir merupakan tanah yang bersifat kurang baik bagi pertanian
yang terbentuk dari batuan beku serta batuan sedimen yang memiliki
butir kasar dan berkerikil.

46. 46
6. Tanah Alluvial / Tanah Endapan
Tanah aluvial merupakan tanah yang dibentuk dari lumpur sungai
yang mengendap di dataran rendah yang memiliki sifat tanah yang
subur dan cocok untuk lahan pertanian.
7. Tanah Podzolit
Tanah podzolit merupakan tanah subur yang umumnya berada di
pegunungan dengan curah hujan yang tinggi dan bersuhu rendah /
dingin.
8. Tanah Mediteran / Tanah Kapur
Tanah mediteran merupakan tanah sifatnya tidak subur yang terbentuk
dari pelapukan batuan yang kapur. Contoh : Nusa Tenggara, Maluku,
Jawa Tengah dan Jawa Timur.
 Proses gerak tanah
Disini kita pisahkan proses gerak tanah yang menyangkut:
1. Kegagalan lereng secara mendadak,
Yang mengakibatkan berpindahnya massa batuan atau debris batuan,
yang relief coherent, dengan slumping, jatuh (falling), atau meluncur (sliding).
Gaya gravitasi yang selalu menarik ke bawah membuat lereng bukit dan gawir
pegunungan rawan dan runtuh. Bila runtuh, hancuran batuan dipindahkan ke
bawah dan terbentuklah lereng baru yang stabil.
2. Aliran (flow) campuran sedimen, air, dan udara dengan memperhatikan
kecepatan dan konsentrasi sediment yang mengalir.
 PELAPUKAN KIMIA PADA BATUAN
Hasil pelapukan kimia pada batuan, mineral dan ion yang terlarut tergantung
pada komposisi batuan asalnya. Granit mengandung kuarsa lebih banyak
dibandingkan basalt dan susunan mineral yang berbeda. Pada umumnya granit
mengandung kwarsa, mineral-mineral dengan kalium, seperti muskovit dan kalium

47. 47
felspar dan mineral-mineral yang kaya akan besi dan magnesium. Bila mengalami
dekomposisi, oleh hidrolisa, felspar, mika dan mineral-mineral; Fe/ Mg lapuk
menjadi mineral lempung dan ion-ion Na+, K+, Mg2+ terlarut.
Sedangkan butiran-butiran kwarsa yang hamper tidak bereaksi kimia tetap
tidak terubah. Basalt yang kandungan kwarsa dan K felsparnya sangat sedikit,
lapukannya tidak mengandung kwarsa dan ion K+. Batuan karbonat, misalnya batuan
gamping, yang mineral utamanya kalsium karbonat, dengan adanya asam bikarbonat,
kalsium karbonatnya akan teruraidan tersisa hanya pengotornya (impuritis ), kwarsa
dan lempung yang hamper selalu terdapat dalam batu gamping.
 Eksfoliasi dan Pelapukan batuan
Pelapukan batuan pada singkapan atau bongkah terlihat ada lapisan tipis
seperti kulit atau cangkang di permukaannya yang lepas dari tubuh batuan tersebut.
Proses ini dikenal sebagai eksfoliasi. Kadang-kadang terdapat satu lapisan kulit, tetapi
dapat terbentuk sampai lebih dari 10 lapisan, yang terlihat seperti bawang. Pada
mulanya blok tersebut berbentuk persegi, umumnya dibatasi oleh bidang-badang
rekahan, proses eksfoliasi membuatnya berbentuk membulat (gambar di bawah ini):
Eksfoliasi disebabkan oleh diferensial stress dalam batuan, terutama dalam pelapukan
kimia. Misalnya felspar yang lapuk menjadi mineral lempung. Volume batuan lapuk
mempunyai volume lebih besar dibandingkan dengan batuan asalnya. Stress yang
yang ditimbulkannya menyababkan kulit-kulit tipis batuan telepas dari induk
batuannya.
 Faktor yang mempengaruhi pelapukan
a. Iklim
Kelembaban dan panas mempercepat reaksi kimia. Di daerah iklim tropis
mempunyai kelembaban dan panas yang tinggi. Pelapukan kimia dapat berlangsung
sangat intensif dan dapat dijumpai sampai kedalaman 100 meter atau lebih.
Sedangkan di daerah dingin dan kering, pelapukan sangat lambat dan hanya
berlangsung dipermukaan saja. Pada daerah yang lembab dan panas pelapukan

48. 48
kimia lebih aktif sedangkan daerah dingin kering pelapukan mekanik, terutama frost
wedging. Sebagai contoh pengaruh iklim, batu-gamping yang tersingkap di kedua
daerah ini. Pelapukan batuan gamping daerah lembab dan panas menghasilkan
topografi rendah dan bergelombang. Dan daerah kering dan dingin, tampak sebagai
tebing-tebing terjal dan kokoh, karena kecil curah hujan dan vegetasi mengakibatkan
sedikitnya asam karbon dioksida yang dapat melarutkan gamping
b. Jenis dan struktur batuan
Pengaruh pelapukan terhadap setiap mineral tidak sama. Mineral terbentuk
pada saat awal pembekuan magma, suhu dan tekanan tinggi, olivin misalnya, akan
lebih mudah lapuk dari pada kwarsa yang terbentuk paling akhir, seperti yang terlihat
dalam Seri Reaksi Bowen, pada suhu dan tekanan hamper sama dengan tekanan
permukaan bumi.
c. Lereng
Butiran-butiran mineral yang terlepas akibat pelapukan pada lereng terjal akan
mudah lengser ke bawah terbawa hujan. Batuan segar muncul kembali untuk proses
berikutnya. Demikian terus berlanjut, sehingga pelapukan makin dalam.
Pada lereng landai, hasil pelapukan tidak terbawahujan, sehingga makin tebal, dapat
sampai lebih dari 50 meter.
e. Makhluk hidup
Tanpa kita sadari manusia dan binatang telah mempercepat proses pelapukan.
Manusia memotong bukit untuk meningkatkan kehidupannya yaitu untuk jalan raya,
penambangan dsb, yang pengaruhnya adalah memperluas kontak permukaan untuk
pelapukan. Binatang seperti semut, cacing dan rayap misalnya, membuat lubang-
lubang dan hasil galiannya ke atas permukaan. Meskipun tampak sangat kecil, dan
tidak langsung menghancurkan batuan dasarnya, namun dalam jangka waktu yang
panjang akan terlihat pengaruhnya.

49. 49
E. NUKLIR
 Definisi
Sudah berpuluh tahun manusia memanfaat potensi energi yang dihasilkan dari
reaksi fisi (pembelahan) inti uranium dan plutonium. Penemuan ini juga berasal dari
coba-cobanya para ilmuan menembakkan neutron ke inti untuk mendapatkan inti
baru, namun pada bebarapa inti berat hal itu menyebabkan inti menjadi pecah
(terbagi) sekaligus melepaskan neutron lain yang konsekuensinya menimbulkan
panas disekitarnya. panas ini kemudian di ambil dengan menempatkan reaksi tersebut
didalam air , air yang panas tadi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin. untuk
bagian turbinnya hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga uap. Namun selain
panasnya yang diambil, neutron yang lepas ini juga dimanfaatkan untuk banyak hal,
seperti untuk mengukur dimensi dari suatu zat, untuk memutasikan tumbuhan agar
didapatkan bibit unggul dan lain sebagainya.
Nuklir dari segi bahasa sebenarnya berarti inti, dan dalam hal ini inti itu
diartikan inti dari atom. Sejauh ini manusia baru mengetahui Nuklir terdiri dari
proton dan neutron, namun proton dan neutron ini juga tersusun dari beberapa
partikel yang jauh lebih kecil bernama kuark. Selain itu reaksi fisi juga menyisakan
unsur-unsur yang bersifat radioaktif atau meluruh (memancarkan partikel alfa, beta
dan sinar gamma) dalam jangka waktu sangat lama, bahkan jutaan tahun. Radiasi
yang dihasilkan sangat berbahaya bagi manusia, karena dapat memutasikan manusia
secara acak. Mutasi banyak menyebabkan tumbuhnya kanker atau disfungsi organ
manusia. Radiasi ini menyebabkan hal-hal mengerikan hanya dalam dosis tertentu.
Radiasi ini bukan tidak bisa di kontrol.
Energi nuklir merupakan satu-satunya sumber listrik yang tidak memancarkan
gas dari rumah kaca yang dapat secara efektif menggantikan bahan bakar fosil yang
berguna memenuhi permintaan energi yang semakin bertambah. Radioaktif adalah
sejenis zat yang berada di permukaan atau di dalam benda padat, cair atau gas yang
kehadirannya berbahaya bagi tubuh manusia. Radioaktif berasal dari radionuklida
(radioisotop) sebuah inti tak stabil akibat energi yang berlebihan.

50. 50
 Efek dari Radiasi Nuklir
Beberapa efek pada kesehatan yang dialami oleh korban radiasi nuklir salah
satunya penyakit kanker. Sedangkan terdapat pula penyakit sindrom akut radiasi
(ARS) yang penyebabnya pada waktu korban langsung terpapar radiasi dan juga
penyakit kangker thyroid yaitu penyebabnya setelah korban menghirup udara yang
terkena radioaktif. Selain itu korban yang terkena radiasi nuklir juga dapat mengidap
penyakit leukimia, gangguan metabolisme dan katarak.
 Tiga metode memperoleh daya dari energi nuklir, yaitu:
a) Reaktor termal (memperoleh energi dari fisi isotop uranium/ thorium)
b) Peternak reaktor (merubah uranium alam isotop U238 ke isotop fisil plutonium
Pu239) dan reaktor fusi.
c) Menggunakan reaksi 2D1 + 3T1 → 4He2 + 1no + energi , titrium yang diperoleh
dari lithium dengan menambahkan neutron
 Bahaya Radiasi Nuklir Terhadap Tubuh
Kontaminasi radioaktif dapat menimbulkan masalah bagi kesehatan manusia.
Terdapat tujuh (7) efek dari bahaya radiasi diantaranya yaitu efek bisa berbahaya bagi
rambut, organ tubuh seperti otak, jantung, saluran pencernaan, kelenjar gondok,
sistem peredaran darah, dan saluran reproduksi:
1. Jantung
Jika seseorang terkena radiasi berkekuatan 1000 sampai 5000 Rems
akan mengakibatkan kerusakan langsung pada pembuluh darah dan
dapat menyebabkan gagal jantung dan kematian mendadak. *Saluran
Pencernaan. Radiasi dengan kekuatan 200 Rems akan menyebabkan
kerusakan pada lapisan saluran usus dan dapat menyebabkan mual,
muntah dan diare berdarah.

51. 51
2. Saluran Reproduksi
Radiasi akan merusak saluran reproduksi cukup dengan kekuatan di
bawah 200 Rems. Dalam jangka panjang, korban radiasi akan
mengalami kemandulan.
3. Saluran Pencernaan
Terjadi karena radiasi dengan kekuatan 200 Rems akan menyebabkan
kerusakan pada lapisan saluran usus dan dapat menyebabkan mual,
muntah dan diare berdarah.
4. Rambut
Efek paparan radioaktif yang membuat rambut akan menghilang
dengan cepat bila terkena radiasi di 200 Rems atau lebih. Rems
merupakan satuan dari kekuatan radioaktif.
5. Otak
Sel-sel otak tidak akan rusak secara langsung kecuali terkena radiasi
berkekuatan 5000 Rems atau lebih. Seperti halnya jantung, radiasi
membunuh sel-sel saraf dan pembuluh darah dan dapat menyebabkan
kejang dan kematian mendadak.
6. Kelenjar Gondo
Kelenjar tiroid akan sangat rentang terhadap yodium radioaktif. Dalam
jumlah tertentu, yodium radioaktif dapat menghancurkan sebagian
atau seluruh bagian tiroid.
7. Sistim Peredaran Darah
Ketika seseorang terkena radiasi sekitar 100 Rems, jumlah limfosit
darah akan berkurang, sehingga korban lebih rentan terhadap infeksi.
Gejala awal mirip seperti penyakit flu. Menurut data saat terjadi
ledakan Nagasaki dan Hiroshima, menunjukan gejala dapat bertahan
selama sepuluh tahun dan mungkin memiliki risiko jangka panjang
seperti leukimia dan limfoma.