Monday, 2 December 2019

Bab 1: Atmosfera & Manusia



ATMOSFERA DAN MANUSIA


Sistem atmosfera secara umumnya mempunyai hubungan yang sangat rapat dengan kehidupan manusia. Sistem atmosfera khususnya cuaca dan iklim amat mempengaruhi aktiviti manusia dan begitulah sebaliknya. Aktiviti manusia juga turut mempengaruhi perubahan cuaca dan iklim.  Sehubungan itu, bahagian ini akan menjelaskan pengaruh positif dan negatif sistem atmosfera khususnya cuaca dan iklim terhadap aktiviti manusia dan pengaruh aktiviti manusia terhadap perubahan unsur cuaca dan iklim. Isu perbincangan akan dikaitkan dengan skala dunia (global) dan juga skala tempatan. Menurut Jamaluddin (2011:5) manusia adalah sebahagian daripada persekitaran fizikal dan merupakan satu-satunya makhluk yang berkemampuan melindungi dan juga boleh menyebabkan kemusnahan alam sekitar fizikal.

Unsur cuaca dan iklim yang dijana dalam ruang atmosfera bumi mempunyai pengaruh yang amat besar terhadap pelbagai aktiviti manusia. Unsur cuaca dan iklim yang penting terhadap aktiviti manusia  ialah bahangan matahari, suhu, hujan dan angin. Antara aktiviti manusia yang amat dipengaruhi oleh unsur cuaca dan iklim ialah :

(i)    Aktiviti Pertanian. Suhu yang tinggi dan taburan hujan yang sekata sepanjang tahun mempengaruhi perkembangan aktiviti pertanian. Min suhu  27°C dan jumlah hujan  melebihi 2500 mm setahun membolehkan pelbagai tanaman seperti getah, kelapa sawit, padi, tembakau, nenas dan sebagainya ditanam sepanjang tahun. Kawasan tanah pamah di Malaysia seperti dataran Kedah Perlis dan delta Kelantan sesuai untuk tanaman padi. Tanah Tinggi Cameron dan Kundasang Sabah untuk untuk tanaman teh, buah-buahan dan sayuran hawa sederhana.

(ii)  Aktiviti Pembalakan. Bahangan matahari yang banyak khususnya di kawasan tropika lembab menggalakkan pertumbuhan hutan hujan tropika, hutan pantai dan hutan paya bakau. Hutan Hujan Tropika mempunyai pelbagai spesies tumbuhan berharga seperti cengal, meranti, keruing, napoh serta balau dan sesuai untuk aktiviti pembalakan. Aktiviti pembalakan terpaksa dihentikan pada musim tengkujuh kerana hujan lebat dan jalan menjadi licin, berlumpur serta berbahaya.

(iii) Aktiviti Pelancongan.  Suhu yang panas dan cuaca cerah sepanjang tahun menjadi tarikan pelancong khususnya pelancong dari luar negara. Mereka akan mengunjungi pantai-pantai dan pulau yang indah seperti pantai Batu Feringgi, Pulau Langkawi, Pulau Tioman, Pulau Kapas dan sebagainya untuk berjemur. Cuaca yang cerah juga memudahkan pelancong mengunjungi tempat-tempat menarik serta pusat membeli belah yang terdapat di seluruh Malaysia.

(iv) Aktiviti Perikanan.  Angin dan hujan merupakan elemen cuaca dan iklim  yang amat mempengaruhi aktiviti perikanan khususnya di Malaysia. Angin Monson Timur Laut yang bertiup pada bulan November - Mac dan disertai hujan lebat membahayakan aktiviti perikanan kerana keadaan laut yang bergelora. Kawasan yang tidak menerima tiupan angin kencang seperti pantai barat semenanjung Malaysia dan tenggara Sabah, aktiviti perikanan boleh dijalankan sepanjang tahun. Hujan yang lebat sepanjang tahun pula menyediakan bekalan air yang mencukupi untuk aktiviti penternakan ikan atau akuakultur khususnya di kawasan pedalaman.


(v)  Perusahaan Kecil & Sederhana (PKS). Bahangan suria dan tenaga haba yang banyak dari sistem atmosfera bumi khususnya di kawasan tropika lembab mempengaruhi perkembangan perusahaan kecil dan sederhana (PKS). Cahaya matahari digunakan  dalam industri pengeringan hasil pertanian seperti teh, lada hitam, padi dan bunga cengkih. Bahangan matahari sepanjang tahun membolehkan kerja-kerja pengeringan ikan dan pembuatan belacan dijalankan di Kuala Selangor, Kuala Kedah, Pulau Pangkor dan Pulau Langkawi. Bahangan suria juga penting dalam industri kraf tangan iaitu untuk mengeringkan kain batik, tembikar dan rotan.

Aktiviti-aktiviti manusia berkaitan pembangunan ekonomi di sesuatu kawasan boleh mempengaruhi perubahan dalam sistem atmosfera khususnya melibatkan pertambahan kandungan gas pencemar. Menurut Fleming (1998) gas karbon dioksida yang terdapat di atmosfera adalah penyerap radiasi haba yang terbaik. Namun begitu perubahan dalam kuantiti kandungan gas ini boleh menyebabkan perubahan suhu. Perubahan suhu global (global warming), secara mudahnya berlaku apabila gas seperti karbon dioksida (CO2 ), karbon monoksida (CO), kloflourokarbon (CFC), metana dan nitrus oksida yang berlebihan dalam atmosfera menyerap sinaran daripada matahari dan mengeluarkan semula sinaran tersebut menyebabkan suhu purata atmosfera akan meningkat. Gas-gas tersebut juga akan menyerap haba yang dikeluarkan daripada sistem atmosfera bumi. Kesan rumah hijau berlaku apabila komposisi gas-gas rumah hijau seperti karbon dioksida, karbon monoksida dan nitrogen dioksida dalam atmosfera melebihi tahap normal (0.03 peratus). Apabila komposisi gas rumah hijau meningkat molekul-molekul gas yang bersifat menyimpan haba akan memerangkap haba dan melambatkan proses pembebasan haba. Haba yang terperangkap ini akan menyebabkan suhu permukaan bumi meningkat. Antara aktiviti manusia yang menyumbang kepada berlakunya fenomena ini ialah:

(i)  Perkilangan dan Perindustrian. Kegiatan perindustrian merupakan penyumbang kepada meningkatnya gas-gas rumah hijau di atmosfera. Penggunaan bahan api fosil untuk menjana tenaga bagi aktiviti perindustrian telah menyebakan banyak gas karbon dioksida dan karbon monoksida dibebaskan. Aktiviti perindustrian juga menjadi penyebab kepada meningkatnya bahan cemar udara  yang lain seperti habuk, debu dan asap-asap kotor dalam ruang atmosfera. Asap-asap yang dikeluarkan ini turut mengandungi PM10 (nitrogen dioksida, sulfur dioksida dan sebagainya) iaitu gas yang boleh menyebabkan penipisan lapisan ozon.

(ii) Penerokaan Hutan. Penerokaan hutan secara besar-besaran dan tidak terkawal menjadi penyumbang kepada kesan rumah hijau. Pembukaan kawasan  baru untuk pembangunan akan menjejaskan kitaran karbon iaitu proses semulajadi dalam menjana keseimbangan kandungan gas karbon dioksida dalam atmosfera. Pokok-pokok berfungsi menyerap lebihan karbon dioksida di atmosfera dan membebaskan gas oksigen yang penting untuk mewujudkan keseimbangan kandungan gas dalam atmosfera bumi. Sekiranya terlalu banyak pokok ditebang dan dimusnahkan  keseimbangan gas karbon dioksida terganggu dan kandungannya dalam atmosfera akan meningkat melebihi kadar 0.03 peratus.

(iii) Pengangkutan. Kemajuan dalam sistem pengangkutan dan pertambahan penduduk dunia menyebabkan keperluan kepada sistem pengangkutan sama ada pengangkutan darat, laut dan udara meningkat. Penggunaan bahan api fosil yang berlebihan dalam sistem pengangkutan menyebabkan perlepasan asap yang mengandungi gas pencemar seperti  karbon dioksida  dan nitrus dioksida ke atmosfera. Selain itu proses pembakaran bahan api fosil dalam kenderaan bermotor turut menyumbang kepada peningkatan gas karbon dioksida dan karbon monoksida. Kandungan gas hidrokarbon berlebihan yang disebabkaan oleh penggunaan bahan bakar petroleum akan menyebabkan pencemaran alam sekitar dan membahayakan kesihatan manusia.

Aktiviti manusia ini telah menyebabkan pertambahan bahan pencemar di atmosfera dan menyebabkan kenaikan suhu dunia secara global. Kesan rumah hijau telah bermula sejak bermulanya revolusi perindustrian dan sejak itu kepekatan karbon dioksida telah bertambah sehingga 30  peratus,  metana bertambah lebih 2 kali ganda dan nitrus oksida telah meningkat sebanyak 15 peratus. Peningkatan gas rumah hijau telah menyebabkan terbentuknya lapisan perangkap haba dan memerangkap haba yang dibebaskan semula ke atmosfera. Kewujudan perangkap haba telah menyebabkan peningkatan suhu dan pemanasan suhu dunia secara global. Keadaan ini secara tidak langsung telah mempengaruhi perubahan cuaca dan iklim dunia. Perubahan cuaca dan iklim ini telah mempengaruhi kehidupan manusia antaranya ialah:

(i) Perubahan Iklim. Perubahan arah angin dan arus menyebabkan berlakunya bencana alam seperti ribut dan taufan. Kejadian iklim ekstrem telah mengakibatkan kemarau dan banjir dibeberapa kawasan. Keadaan ini menyebabkan hasil hutan dan pertanian semakin berkurangan. Perubahan pola hujan dan kekurangan sumber air tawar telah menyebabkan hasil pertanian dan perhutanan berkurangan (Norazian et. al., 2015).

(ii)  Kenaikan Paras Air Laut. Kesan peningkatan suhu telah menyebabkan pencairan ais di kutub dan paras air laut meningkat. Keadaan ini menyebabkan kejadian banjir berlaku di beberapa kawasan persisiran pantai. Perlimpahan air ke kawasan daratan akan menyebabkan tahap kemasinan tanah meningkat. Ini menyebabkan tanah menjadi kurang subur dan tidak sesuai untuk aktiviti pertanian. Situasi ini akan mengurangkan sumber pendapatan penduduk khususnya yang bergantung kepada aktiviti pertanian.

(iii) Gangguan Kesihatan. Perubahan suhu boleh menyebabkan  berlakunya ‘heatwave’ di beberapa tempat. Penduduk khususnya warga tua mudah mengalami ‘heatstroke’ yang boleh menyebabkan kematian. Peningkatan suhu juga boleh menyebabkan kekurangan sumber air tawar dan kejadian banjir yang semakin kerap. Situasi ini akan menyebabkan bekalan air domestik tercemar dan merebaknya wabak penyakit seperti taun, cirit-birit dan malaria.


(iv) Gangguan Aktiviti Harian. Perubahan iklim dan kejadian bencana alam yang disebabkan oleh kesan rumah hijau akan menjejaskan kegiatan harian manusia. Bencana alam seperti banjir menyebabkan banyak penempatan yang terpaksa dipindahkan. Penduduk tidak dapat menjalankan aktiviti harian seperti biasa. Keadaan ini secara tidak langsungan menjejaskan sumber ekonomi penduduk.

Sunday, 1 December 2019

Bab 1: Peranan Lapisan Troposfera

PERANAN LAPISAN TROPOSFERA


Lapisan troposfera seperti dijelaskan sebelum ini merupakan lapisan atmosfera tahap paling rendah dan amat penting kepada kehidupan makhluk di bumi. Ia merupakan lapisan yang sangat istimewa dan mempunyai hubungan langsung dengan bumi. Lapisan ini mengandungi 75 peratus daripada keseluruhan jisim gas atmosfera dan amat penting bagi menjana sistem cuaca dan iklim dunia (Asrul et, al., 2008). Menurut Fazrul Rahman (2015:56) kandungan utama lapisan troposfera adalah gas nitrogen dan oksigen. Sesuai dengan kandungan yang ada di dalamnya, lapisan ini mempunyai peranan utama dalam mengekalkan bekalan air tawar (freshwater) kepada hidupan di permukaan bumi, selain bertindak sebagai penebat yang  mampu mencegah keadaan suhu ekstrem dan menjadi penghalang utama kepada kemasukan cahaya ultra ungu yang sangat berbahaya kepada semua hidupan di bumi. Secara umumnya peranan lapisan troposfera akan dibincangkan seperti berikut:

(i)    Lapisan Lut Sinar. Troposfera merupakan satu lapisan lut sinar kepada bahangan suria. Sinaran matahari boleh masuk sampai ke bumi melalui lapisan ini dan pada masa yang sama ia menjadi penghalang kepada gelombang panjang bumi untuk ke luar ke angkasa lepas.

(ii)   Selimut Bumi.  Gas yang menyelimuti bumi dalam ruang troposfera berfungsi menghalang pembebasan gelombang dari bumi ke angkasa lepas. Keadaan ini mampu mengekalkan kepanasan suhu bumi khususnya pada waktu malam dan menyebabkan suhu bumi tidak menjadi terlalu sejuk (Fahri Abdillah, 2018). Karbon dioksida dalam atmosfera berfungsi sebagai selimut tebal yang menjaga agar suhu bumi tetap hangat

(iii) Menyerap Haba. Troposfera mempunyai berjuta-juta zarah yang amat halus seperti molekul gas, molekul udara, debu, habuk dan hablur air yang berfungsi menyerap haba berlebihan daripada sinaran matahari. Proses ini menjadikan suhu bumi tidak terlalu panas dan memberi manfaat terhadap kehidupan tumbuhan, haiwan dan manusia di permukaan bumi. Apabila cahaya matahari melalui lapisan stratosfera sinaran tersebut akan diserap oleh lapisan ozon. Selepas itu cahaya matahari akan terus masuk ke lapisan troposfera dan kira-kira 15% daripada jumlah sinaran diserap oleh wap air, habuk, karbon dioksida dan awan (Chan, 1995:17).

(iv) Bekalan Udara. Troposfera juga merupakan lapisan yang berfungsi membekalkan udara khususnya oksigen dan karbon doksida. Kedua gas ini amat penting kepada kehidupan makhluk di permukaan bumi. Gas oksigen amat diperlukan oleh manusia, tumbuhan serta haiwan untuk bernafas, manakala gas karbon dioksida diperlukan oleh tumbuhan untuk melakukan proses fotosentesis dan seterusnya menghasil dan membekalkan gas oksigen  kepada bumi.

(v)   Pembentukan Hujan.  Bahangan suria atau tenaga haba yang terperangkap dalam ruang antara permukaan bumi dengan troposfera  amat penting dalam proses pembentukan kerpasan. Bahangan suria akan menyebabkan terbentuknya wap-wap air melalui proses sejatan dan perpeluhan di permukaan bumi. Wap-wap air tersebut akan naik ke ruang troposfera dan terpeluwap menjadi gumpalan awan yang kemudiannya turun semula ke permukaan bumi sebagai hujan. Proses ini dikenali sebagai kitaran hidrologi.

(vi) Menstabilkan Suhu. Gas-gas yang ada di ruang troposfera berfungsi menahan kepanasan melampau dari sinaran inframerah yang dihasilkan oleh radiasi matahari dan dipantulkan semula ke permukaan bumi. Proses ini akan menstabilkan suhu permukaan bumi bagi membolehkan kewujudan kehidupan di bumi. Keadaaan ini menyebabkan bumi akan mengalami suhu yang sesuai untuk kehidupan manusia, tumbuhan dan haiwan.

Kesimpulannya atmosfera bertindak sebagai lapisan penebat yang membenarkan kemasukan bahangan matahari (gelombang pendek) pada waktu siang dan menghalangan bahangan bumi (gelombang panjang) bebas ke angkasa. Atmosfera juga berperanan sebagai pemantul, penyebar, penyerap dan penyerak bahangan matahari yang sampai di bahagian atas atmosfera, seterusnya mengurangkan kadar kepanasan di permukaan bumi.

Saturday, 30 November 2019

Bab 1: Lembapan Atmosfera

 LEMBAPAN ATMOSFERA


Menurut Chan (1995) lembapan atmosfera merujuk kepada jumlah air dalam bentuk gas atau wap iaitu unsur iklim yang sangat penting dalam sistem atmosfera. Kelembapan atmosfera bukan sahaja penting dalam mempengaruhi cuaca dan iklim tetapi amat penting kepada kehidupan manusia dan terhadap sistem biosfera. Lembapan atmosfera merupakan sumber tunggal kepada penghasilan air tawar. Ia terjadi melalui proses pengawapan wap air yang berada dalam sistem atmosfera. Wap air akan berubah kepada bentuk cecair melalui proses pemeluwapan dan seterusnya menghasilkan awan. Awan akan berubah menjadi kerpasan apabila kandungan wap air menjadi tepu dan turun ke permukaan bumi sebagai air tawar.

Antara proses-proses penting yang berkaitan lembapan atmosfera adalah seperti berikut:

(i) Bahangan Suria. Bahangan  suria merupakan tenaga yang dihasilkan oleh matahari dan dihantar terus melalui angkasa lepas ke bumi dalam bentuk tenaga elektromagnet atau tenaga sinaran. Sebaik sahaja masuk ke lapisan atmosfera ia akan mengalami banyak perubahan (Chan, 1995:3). Antara perubahan bentuk tenaga ialah tenaga elektromagnet kepada tenaga haba, tenaga keupayaan, tenaga kinetik dan tenaga kimia. Perubahan tenaga dari satu bentuk kepada bentuk yang lain adalah penting dalam bidang kaji iklim kerana proses  cuaca dan iklim adalah satu cara untuk mencapai dan mengekalkan satu keadaan keseimbangan dari segi taburan bahangan suria.

(ii) Sejatan. Proses ini berlaku apabila air (cecair) atau pepejal (ais) bertukar bentuk kepada gas (wap air). Kelazimannya proses ini berlaku apabila permukaan badan air dipanaskan oleh bahangan suria (suhu) dan menyebabkan air (cecair) bertukar menjadi wap air (gas). Pertukaran bentuk ini berlaku  apabila tekanan wap air pada permukaan air lebih tinggi berbanding tekanan wap dalam atmosfera yang belum mencapai takat tepu. Wap air yang tersejat adalah ringan dan akan bergerak ke atas ruang atmosfera bagi melalui proses selanjutnya iaitu pemeluwapan dan seterusnya membentuk hujan.

(iii) Perpeluhan. Perpeluhan adalah satu proses yang kompleks iaitu melibatkan kehilangan air dari tumbuhan, haiwan dan manusia. Ia berlaku apabila wujud tekanan wap yang lebih tinggi pada sel di permukaan  daun, batang, kulit atau badan berbanding tekanan wap di atmosfera (Chan, 1995: 47). Perpeluhan dipengaruhi oleh faktor atmosfera dan faktor tumbuhan sendiri seperti kadar umbesaran, saiz daun, suhu daun, bentuk daun dan sebagainya.

(iv)  Pemeluwapan. Proses ini berlaku apabila kandungan wap air yang telah tersejat mengalami perubahan lalu membentuk titisan-titisan air yang terapung di ruang atmosfera. Titisan air ini seterusnya akan bercantum dan membentuk awan. Pertukaran wap air kepada awan berlaku apabila suhu dan jisim udara menurun sehingga mencapai takat embun (0°C). Penurunan kadar suhu di ruang atmosfera khususnya pada lapisan troposfera berlaku disebabkan oleh kadar tukaran adiabatik. Proses  ini berlaku apabila jisim udara naik semakin tinggi  ke ruang atmosfera, maka suhu   di dalamnya akan semakin menurun dan wap air akan bertukar menjadi titisan-titisan air. Antara faktor yang  mempengaruhi proses pemeluwapan ialah (a) kandungan wap air dalam atmosfera yang mencukupi, (ii) proses penyejukan udara mencapai paras takat embun dan (iii) terbentuk nukleus pemeluwapan.

(v)   Pembentukan Awan. Awan merupakan titisan-titisan kecil air yang terapung di udara. Ia terbentuk hasil proses pemeluwapan dalam ruang troposfera yang mempunyai ketinggian kurang dari 12 000 meter.  Pembentukan awan sebenarnya mempunyai hubungan positif dengan proses pemeluwapan di mana semakin tinggi kadar pemeluwapan maka semakin tebal awan yang terbentuk. Bagi menghasilkan hujan awan memerlukan angin untuk mendorong beberapa awan kecil (komulus) untuk bergerak dan bergabung menjadi awan yang lebih besar (komulonimbus). Apabila awan-awan kecil ini bergabung, menyatu dan membentuk awan yang lebih besar, dorongan pada bahagian dalam awan akan menjadi semakin besar dan meningkat. Pada masa yang sama dorongan ke atas pada bahagian tengah awan menjadi lebih kuat berbanding bahagian tepi. Keadaan ini menyebabkan kumpulan awan tumbuh semakin besar dan berlaku secara menegak. Pertumbuhan ke atas menyebabkan badan awan mencapai kawasan yang lebih sejuk pada lapisan atas atmosfera. Titisan air dan ais mula terbentuk dan semakin membesar serta menjadi semakin berat dan jatuhlah titisan air atau ais ke permukaan bumi sebagai gerimis, hujan atau pun hujan air.

Rajah 1: Proses Penumpukan Awan

Friday, 29 November 2019

Bab 1 : Struktur & Kandungan Atmosfera

STRUKTUR & KANDUNGAN ATMOSFERA

PENGENALAN

A
tmosfera bumi merujuk kepada satu sistem (critical system) yang penting bagi pelbagai kehidupan yang ada di planet ini. Ia merupakan satu sistem  kompleks yang membentuk tindak balas terhadap unsur kimia dan fizikal di dalamnya khususnya berkaitan cuaca dan iklim. Proses fizikal atau kimia ini  berlaku dalam beberapa bentuk dan mengambil tempat yang sewajarnya dalam sistem atmosfera bumi. Sehubungan itu perbincangan dalam bab ini akan menjurus kepada persoalan berkaitan struktur dan komposisi kandungan unsur dalam sistem atmosfera. Perbincangan seterusnya adalah untuk menjelaskan proses-proses yang berlaku dalam sistem dan bagaimana ia memberi kesan terhadap persekitaran fizikal bumi. Menurut Chan (1995) atmosfera adalah lapisan nipis yang tidak sama tebal mengikut altitud dan terdiri daripada pelbagai jenis gas yang melekat pada bumi kerana daya tarikan graviti. Lapisan ini bergerak bersama-sama pergerakan bumi mengelilingi matahari dan berperanan melindungi hidupan bumi dengan cara menyerap pancaran ultra ungu, memanaskan permukaan bumi dan mengurangkan suhu di antara siang dan malam. Atmosfera juga menjalankan beberapa proses asas yang akan  mewujudkan kitaran atmosfera, membentuk zon iklim dan mempengaruhi perubahan pola cuaca.



Rajah 1: Ruang Atmosfera

STRUKTUR DAN KANDUNGAN ATMOSFERA

                                                                                      
Sebelum memahami proses-proses yang berlaku dalam sistem atmosfera bumi, sewajarnya kita memahami secara mendalam dan menyeluruh tentang struktur dan kandungan atmosfera. Atmosfera terdiri daripada beberapa lapisan dan kandungan utamanya adalah pelbagai jenis gas dan wap air.  Pada dasarnya ruang atmosfera mempunyai 5 lapisan iaitu  (i) troposfera, (ii) stratosfera, (iii) mesosfera, (iv) termosfera dan (v) eksosfera (Alan Buis, 2019; Hetmenstine, 2019).  


Rajah 2: Struktur Atmosfera


Rajah 1.2 menunjukkan secara grafik lima lapisan atmosfera yang boleh dikenalpasti berdasarkan ciri struktur serta komposisi kandungannya. Ia akan dibincangkan seperti berikut:

 (i) Lapisan Troposfera (Troposphere). Lapisan ini merupakan lapisan pertama dalam ruang atmosfera bumi. Ia berada pada ruang altitud antara 0 hingga 16 kilometer dari permukaan bumi. Ketebalan lapisan  troposfera adalah kira-kira 8 hingga 16 kilometer. Kandungan utama dalam lapisan ini ialah wap air, oksigen (O2), karbon dioksida (CO2), nitrogen (N2), awan, bahan cemar udara, gas kekal dan juzuk bukan gas (NASA, 2019). Troposfera merupakan lapisan yang sangat tipis tetapi berperanan menampung udara yang diperlukan oleh tumbuhan untuk proses fotosentesis dan haiwan untuk bernafas. Ia mengandungi 99 peratus wap air dan aerosol. Lapisan troposfera ini bersifat lembab dan amat penting dalam proses penjanaan unsur-unsur cuaca seperti suhu, hujan, kelembapan, awan dan angin. Kedudukan suhu pada lapisan ini adalah bersifat songsang dengan ketinggian di mana semakin tinggi altitud maka suhu menjadi semakin rendah atau sejuk. Secara umumnya setiap kenaikan 1000 meter aras ketinggian, suhu akan turun sebanyak 6.5°C. Fenomena ini amat penting dalam membantu proses pemeluwapan dan adiabatik[1] iaitu proses utama dalam pembentukan hujan. Sehubungan itu lapisan troposfera merupakan ruang yang amat penting dalam konteks alam sekitar fizikal kerana di sinilah kebanyakan proses berkaitan perubahan cuaca dan iklim berlaku.

 (ii) Lapisan Stratosfera (Stratosphere). Stratosfera merupakan lapisan ke dua atmosfera yang berada pada ketinggian 16 hingga 50 km dari lapisan tropopaus[2]. Ketebalan lapisan stratosfera adalah kira-kira 40 kilometer. Kandungan utama lapisan ini ialah gas ozon (O3).  Gas ozon yang berada di lapisan stratosfera adalah gas ozon yang baik dan mampu melindungi hidupan bumi daripada pancaran radiasi ultra violet (UV) matahari. Gas ozon yang turun ke lapisan troposfera pula akan menjadi gas ozon yang tidak baik kerana ia telah tercemar dan membentuk gas rumah hijau. Secara semulajadi lapisan ozon terbentuk hasil tindak balas cahaya ultra lembayung dengan atmosfera bumi lalu membentuk satu lapisan ozon pada ketinggian 50 kilometer. Ozon (O3) membentuk  cecair biru tua pada suhu -112°C dan cecair biru tua gelap pada suhu -193°C. Pada suhu dan tekanan biasa ozon membentuk gas  biru. Secara umumnya gas ozon di lapisan stratosfera amat penting kerana ia berfungsi menapis cahaya lampau ungu dari sinaran matahari.

(iii)     Lapisan Mesosfera (Mesosphere). Mesosfera merupakan lapisan atmosfera yang terbentuk pada altitud antara 50 hingga 80 kilometer di atas permukaan bumi. Ketebalan  lapisan ini adalah kira-kira 30 kilometer dan suhu lapisan ini cenderung semakin sejuk mengikut altitud (ketinggian) dengan taburan yang amat rendah iaitu sekitar 0°C dan boleh mencapai -85°C. Kandungan utama lapisan ini adalah awan noktilucen[3] yang terbentuk daripada kristal ais yang memiliki diameter 100 nanometer. Ia terbentuk hasil  penguwapan air yang kemudiannya menghasilkan partikel-partikel padat berupa debu. Awan nuktilucen  sering terjadi pada musim panas khususnya di kawasan kutub kerana keadaaan mesosfera yang dingin. Kepentingan utama lapisan mesosfera ini adalah sebagai ruang untuk pembakaran meteor sebelum ia sampai ke permukaan bumi.
  
(iv)     Lapisan Termosfera (Termosphere). Termosfera merupakan lapisan ke empat atmosfera yang  terbentuk pada ruang yang mempunyai ketinggian antara 80 hingga 700 kilometer dari permukaan bumi. Ketebalan lapisan ini adalah kira-kira 600 kilometer. Antara lapisan mesosfera dan termosfera terdapat satu lapisan yang dikenali sebagai mesopaus. Lapisan ini merupakan titik atau takat suhu minimum yang menjadi sempadan pemisah antara mesosfera dengan termosfera dalam ruang atmosfera.  Taburan suhu sentiasa meningkat mengikut ketinggian dan boleh mencapai 1200°C.  Kandungan utama lapisan ini adalah  lebihan gas atmosfera iaitu nitrogen dan oksigen dalam bentuk molekul berkepadatan rendah. Fenomena Aurora borealis dan  australis juga kerap berlaku pada waktu malam khususnya   di kawasan kutub utara dan kutub selatan. Lapisan ini berperanan  menyerap radiasi solar khususnya sinaran UV, selain sebagai lapisan gelombang radio dan satelit komunikasi.  Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) yang berada pada ketinggian 360 kilometer dari permukaan bumi juga ditempatkan  dalam lapisan termosfera ini.

(v)   Lapisan  eksosfera (Exosphere). Lapisan ini terbentuk pada altitud antara 700 hingga 10 000 kilometer di atas permukaan bumi (NASA, 2019). Ia merupakan lapisan paling atas dalam atmosfera bumi dan bergabung dengan sistem solar. Molekul yang terdapat di sini mempunyai kepadatan yang sangat rendah. Sehubungan itu lapisan eksosfera tidak mempunyai unsur cuaca sama sekali, namun  begitu ‘aurora borealis’ dan ‘aurora australis’ kadang kala kelihatan pada bahagian paling bawah eksosfera dan kebanyakan orbit satelit bumi  berada di lapisan ini.


Karman Line. Karman Line atau garisan karman yang ditunjukkan dalam rajah 1.3 merupakan garisan atau bahagian yang memisahkan antara ruang atmosfera bumi dengan ruang angkasa lepas. Garisan ini berada pada ketinggian 100 kilometer atau 62 batu dari permukaan bumi. Penentuan Karman Line ini penting kerana garisan ini menentukan had sempadan atmosfera dan angkasa lepas. Had ketinggian melebihi 100 kilometer dari permukaaan bumi dikatakan tidak mampu dilepasi oleh pesawat penerbangan biasa yang menggunakan kuasa jet. Oleh itu penentuan had ini amat penting dalam sistem pengangkutan udara.


Rajah 3: Lapisan Atmosfera

Kandungan Atmosfera (Atmosphere Composition). Atmosfera terdiri daripada satu lapisan udara yang mengelilingi dan meliputi bumi dengan anggaran ketinggian kurang 600 kilometer dari permukaan bumi. Kandungan udara yang terdapat dalam ruang ini termasuklah wap air, asap dan partikel terampai seperti debu, habuk, jelaga dan sebagainya. Selain itu, lapisan atmosfera mengandungi beberapa jenis gas yang mana 75 peratus daripadanya terletak dilapisan paling bawah atmosfera iaitu lapisan troposfera. Menurut Anne (2003) gas nitrogen, oksigen, argon, neon, helium dan kripton adalah komponen tetap yang terdapat dalam ruang atmosfera bumi. Nitrogen merupakan komponen paling utama dengan kadar 78.08 peratus dan diikuti oleh oksigen 20.95 peratus. Komponen-komponen lain ialah argon (0.9300 peratus), helium (0.0005 peratus), neon (0.0018 peratus), kripton (0.0001 peratus), karbon dioksida (0.0300 peratus) dan xenon (0.00001).

Gas-gas yang terdapat dalam atmosfera merupakan sumber yang penting  dan mempunyai kegunaan tertentu. Nitrogen melalui proses edaran nitrogen akan membekalkan nutrien nitrat untuk pertumbuhan tumbuhan dan haiwan. Oksigen pula diperlukan oleh semua hidupan di permukaan bumi terutamanya untuk proses pernafasan. Karbon dioksida diperlukan oleh tumbuhan untuk melakukan proses fotosentesis. Pada dasarnya kandungan gas atmosfera bertindak sebagai pengimbang dalam bajet tenaga. Ia bertindak menyerap dan memantul kembali cahaya ultra ungu dan bahangan suria yang dipancarkan oleh matahari ke permukaan bumi.

                     Jadual 1: Komposisi Gas dalam Atmosfera


GAS
SIMBOL
ISIPADU (%)
NITROGEN
OKSIGEN
ARGON
KARBON DIOKSIDA
NEON
HELIUM
N2
O2
Ar
CO2
Ne
He

78.0800
20.9500
0.9300
0.0300
0.0018
0.0005



[1] Perubahan suhu yang dialami oleh bungkusan udara apabila bergerak naik secara menegak ke ruang atmosfera atas.
[2]  Lapisan yang memisahkan troposfera dengan stratosfera.
[3] Awan yang bersinar dengan sinar biru yang indah pada waktu senja dan berada pada ketinggian sekitar 75 hingga 85 kilometer dari permukaan bumi.