Ukuran kecepatan rata-rata molekul Suhu Udara Ukuran kecepatan rata-rata molekul

Proses pembentukan suhu udara Suhu di permukaan bumi menggambarkan pengaruh radiasi netto (radiatif) yang dimodifikasi oleh aliran energi lain (non radiatif). Radiasi netto : Q* = (K↓ - K↑) + (L↑ - L↓) = (1 – A) K↓ + (1 – ε) L↓ Q* = radiasi netto K = arus gelombang pendek (dari matahari) L = arus gelombang panjang (hasil pancaran balik) A = albedo (daya pantul) ε = emisivitas (daya pancar)

Hubungan energi dan suhu Pada saat benda menyerap energi, suhu benda meningkat ∆E = ρc ∆T ∆E = perubahan energi ρ = kerapatan benda c = panas spesifik ∆T = perubahan suhu Arus energi non radiatif Q* = H + LE + G H = arus panas terasa ke udara LE = arus panas laten ke udara G = arus panas kedalam tanah

Panas terasa: - mengalir dari suhu tinggi ke rendah - terjadi karena udara yang kontak dengan permukaan tanah yang panas, sehingga memuai dan naik Panas laten - berhubungan dengan pergerakan molekul uap air`dan pertukarannya - terjadi karena penguapan(evaporasi) dan pengembunan (kondensasi) Panas ke lapisan tanah - terjadi karena konduksi atau konveksi kalau mengandung air

Terjadilah keseimbangan Ke stabilan suhu terjadi karena ada keseimbangan antara berbagai arus energi Pagi hari : - suhu permukaan mulai meningkat waktu radiasi netto positip. Permukaan lebih panas dari udara, terjadi arus panas terasa ke udara - Kalau di permukaan ada air, energi juga mulai menguapkan air - Energi panas juga mulai dialirkan ke lapisan bawah tanah Terjadilah keseimbangan

Kembali terjadi keseimbangan Keseimbangan berubah bila: - terdapat aliran udara yang membawa panas dari tempat lain. Arus panas berbalik dari udara ke permukaan bumi - kalau tanah dalam keadaan kering sehingga tidak ada arus panas laten Malam hari : - Radiasi netto menjadi negatif, pendinginan secara radiatif mendominasi - Arus non radiatif (dari dalam tanah dan hasil pengembunan) mulai menuju permukaan bumi Kembali terjadi keseimbangan

Secara umum: Perpindahan energi non-radiatif cenderung meminimalkan perubahan suhu harian yang mungkin akan sangat besar jika hanya merupakan hasil pertukaran energi radiatif saja

Perbedaan suhu daratan dan lautan Jumlah kapasitas konduktif udara – tanah 7 sedangkan udara – air 0.14 → selang suhu tanah 50 x air Permukaan tanah memanas dan mendingin dengan lebih cepat Tanah memiliki selang suhu yang lebih besar daripada permukaan air Perbedaan disebabkan oleh panas laten jika ada evaporasi dan oleh kehadiran angin yang memindahkan panas

Pola suhu harian Titik minimum terjadi awal pagi hari sebelum matahari terbit, maksimum terjadi beberapa waktu (jam 14.00) sesudah puncak matahari (jam 12.00) dan radiasi netto tercapai Ketertinggalan suhu pada siang hari terutama sebagai akibat keseimbangan radiasi netto datang dan pergi - matahari terbit : sejumlah besar radiasi dibutuhkan untuk memanaskan tanah dan tanaman. Sebelum permukaan menjadi hangat tidak terjadi arus panas terasa keudara

Profil vertikal di atmosfir Panjang gelombang radiasi yang mencapai bumi - diatas ketinggian 80 km λ < 0.2 µm diserap oksigen - pada ketinggian 20 – 50 km λ antara 0.2 – 0.3 µm diserap ozon - yang akhirnya mencapai permukaan bumi λ > 0.3 µm

Troposfir Suhu udara menurun dengan teratur (lapse rate) - radiasi surya yang diserap memanaskan permukaan, lalu permukaan memanaskan udara yang bersentuhan dengan permukaan. - udara yang dipanaskan mengembang lalu naik (konveksi), membagikan panasnya ke sekitarnya, menjadi makin dingin - pancaran radiasi bumi (gelombang panjang) diserap dan dipancarkan kembali oleh uap air dan karbon dioksida. Makin tinggi tempat gas2 ini makin berkurang, hampir semua serapan terjadi di lapisan dekat permukaan Sampai ketinggian 11 km, suhu udara turun 6.5o C per km

Tropopause Berada pada ketinggian 11 – 17 km Suhu udara sama dengan di ketinggian 11 km (isothermal = suhu tidak berubah dengan ketinggian)

Stratosfir Berada pada ketinggian 17 – 20 km Suhu naik dengan bertambahnya ketinggian (inversi) Lapisan ini mengandung ozon yang memanaskan udara dengan menyerap ultra violet. Ozon juga melindungi kehidupan dari bahaya radiasi gelombang pendek Pada ketinggian ini kepadatan udara berkurang sehingga energi yang sedikit saja mampu menggerakkan molekul lebih cepat Karena molekul udara sedikit, tidak terjadi perpindahan energi ke arah bawah, energi radiasi tertahan di lapisan ini sehingga lebih hangat

Mesosfir Berada pada ketinggian 50 – 80 km Suhu udara menurun dengan bertambahnya ketinggian Udara sangat tipis jumlah molekul udara hanya 1/1000 dari molekul udara di permukaan Hanya ada sedikit ozon, tidak ada molekul yang mampu menyerap energi hanya memancarkan sehingga energi defisit Suhu mencapai nilai terendah -95oC

Thermosfir Berada pada ketinggian > 85 km Suhu meningkat dengan bertambahnya ketinggian Di lapisan ini radiasi ultra violet (λ < 0.2 µm) diserap oksigen Pada ketinggian 300 km suhu dapat mencapai 700oC waktu matahari tenang dan 1700oC waktu matahari aktif

Exosfir Merupakan batas atas atmosfir; berada pada ketinggian 500 km Atmosfir sangat tipis: jarak atom ke atom lain bisa mencapai 1000 – 10000 m karena itu banyak molekul lepas ke luar angkasa Karena tidak ada molekul maka tidak terjadi suhu udara