SEJARAH PEMBENTUKAN BUMI DAN DINAMIKANYA.

by Lusiana Sandra 10:53 0 comments TUGAS KULIAH S1

1.     SEJARAH PEMBENTUKAN SEMESTA ALAM

Struktur alam semesta bisa dilihat pada gambar di bawah ini

di mana waktu berjalan dari kiri ke kanan. Bumi kita terbentuk saat alam semesta berumur sekitar 9,2 miliar tahun. Alam semesta pun terus berkembang hingga saat ini.

Alam semesta teramati adalah segala sesuatu yang dapat kita deteksi. Ini adalah sebuah bola diameter 93 miliar tahun cahaya yang berpusat di Bumi. Kita tidak dapat merasakan seluruh alam semesta sekaligus karena lambatnya kecepatan cahaya dibandingkan dengan skala besar alam semesta. Saat kita melihat angkasa, kita melihat benda-benda sebagaimana para leluhur melihat mereka dulu. Peningkatan perluasan alam semesta, benda-benda jauh yang lebih jauh dari usia mereka akan membuat kita berpikir. Misalnya, tepi alam semesta yang teramati jauhnya kira-kira 46 miliar tahun cahaya, meskipun usia alam semesta “hanya” 13,7 miliar tahun. Luas alam semesta yang sebenarnya tidak diketahui secara pasti. Alam semesta bisa saja jauh lebih luas dari apa yang kita amati dan mungkin tak terbatas dalam ukuran. Cahaya dari kawasan yang paling jauh tidak akan pernah mampu mencapai kita. Untuk gambar alam semesta teramati yang ada saat ini, kita berutang banyak pada fisikawan Amerika, Alan Guth. Pada 1980-an ia berusaha mencari tahu tentang bagaimana alam semesta muncul dari peristiwa Big Bang.
Waktu Nol: Big Bang
Pada awal abad 20, astronom dan imam Katolik Belgia, Georges Lemaitre, menghitung perkembangan alam semesta. Secara matematis, alam semesta menjalankan ekspansi mundur. Lemaitre berteori bahwa segala sesuatu di alam semesta pada satu waktu merapat [menyatu] menjadi sesuatu yang kecil dan padat. Sesuatu itu ia sebut “atom purba.” Atom tersebut meledak, sebuah peristiwa yang disebut oleh astronom Fred Hoyle sebagai “Big Bang.” Perluasan alam semesta menjelaskan mengapa cahaya obyek jauh bergeser ke arah ujung merah spektrum, sebuah fenomena yang disebut “redshift.” Sama seperti efek Doppler di amna suara kendaraan yang bergerak berubah nada, redshift menyebabkan cahaya bintang-bintang yang bergerak berubah warna sebagaimana panjang gelombangnya akan membentang dikarenakan oleh perluasan ruang. Semakin jauh sebuah objek dari bumi, intervensi ruang akan semakin berkembang dan makin banyak cahaya objek yang akan bergeser ke arah merah. Astronom Amerika, Edwin Hubble, kemudian membuktikan dengan pengamatan di mana redshift memang terkait dengan jarak. Korelasi tersebut sekarang dikenal sebagai hukum Hubble.

Waktu 1 Detik: Inflasi Awal

Para astronom pada tahun 1970-an punya masalah dalam memahami alam semesta awal. Ketika mereka memeriksa ruang angkasa dengan teleskop radio, mereka menemukan radiasi gelombang mikro dengan latar cahaya samar. Variasi kepadatan sinyal gelombang mikro diinterpretasikan sebagai variasi kepadatan materi di alam semesta awal. Anehnya, latar cahaya radiasi seragam ke segala arah. Ini tampaknya tidak masuk akal; ilmuwan berharap untuk menemukan daerah dengan kepadatan ruang dan suhu yang berbeda karena daerah ini tampak terlalu jauh untuk berevolusi bersama. Fisikawan Amerika, Alan Guth, mengusulkan penjelasannya pada tahun 1980. Ia berteori bahwa dalam fraksi kecil dalam waktu hanya mengikuti Big Bang. Alam semesta pun mengalami ekspansi dengan sangat cepat. Dalam sekejap, volumenya meningkat dengan faktor 10ˆ78 (angka 10 diikuti dengan 78 nol) dan peristiwa yang disebut “inflasi” berakhir. Model inflasi menjelaskan mengapa alam semesta muncul seragam di semua arah: segala sesuatu di dalamnya berkembang bersama-sama sebelum inflasi. Ini memiliki implikasi mengejutkan lainnya, yaitu bagian ruang yang dapat kita lihat hanya merupakan sepetak kecil dalam apa yang seharusnya menjadi alam semesta yang luas dan tidak dapat dideteksi secara langsung.

Waktu 1 Detik - 3 Menit: Kuark

Setelah inflasi, terjadi pendinginan meski masih tak terbayangkan betapa panas alam semesta saat mengalami transisi fase. Partikel dasar diciptakan dari bentuk materi yang disebut quark-gluon plasma. Seperseribu detik setelah Big Bang, sejumlah besar materi dan antimateri saling memusnahkan (meninggalkan materi yang ada di alam semesta saat ini). Dalam waktu tiga menit suhu alam semesta turun menjadi sekitar satu miliar derajat dan atom mulai terbentuk yang dimulai dari unsur sederhana: hidrogen dan helium. Plasma quark-gluon alam semesta awal masih bersifat teoritis dan dianggap menjadi kemungkinan karena sebuah teori yang disebut Quantum Chromodynamics. Pertama kali, teori ini dirumuskan fisikawan Amerika, Murray Gell-Mann. Partikel-partikel nuklir dasar, proton dan neutron, yang diperkirakan terbuat dari partikel yang lebih fundamental yang disebut “quark.” Quark tidak pernah ditemukan bepergian sendirian kecuali di bawah suhu yang sangat tinggi, seperti saat setelah Big Bang. Fisikawan mencoba untuk menciptakan kembali plasma yang diperkirakan telah membentuk alam semesta awal di bumi itu. Mereka menggunakan akselerator partikel untuk menghancurkan partikel-partikel subatomik.

Waktu 3 Menit - 379.000 Tahun: Masa Gelap

Selama periode ini, kondisi alam semesta awal panas dan buram. Dimulai pada sekitar 379.000 tahun setelah Big Bang, alam semesta cukup dingin sehingga cahaya bisa memisahkan diri dari materi dan bepergian dengan bebas. Singkatnya, alam semesta menjadi transparan. Foto ini menunjukkan galaksi UDFy-38135539, salah satu galaksi tertua dan paling awal yang pernah ditemukan. Galaksi ini muncul tepat setelah Dark Age, sekitar 480 juta tahun setelah Big Bang.

Waktu 379.000 Tahun - 1 Milyar Tahun: Kelahiran Violent

Selama periode ini, alam semesta awal masih panas dan buram. Dimulai pada sekitar 379.000 tahun setelah Big Bang, alam semesta cukup dingin. Pada tahun 1960, astronom Belanda, Maarten Schmidt, mengidentifikasi benda dalam ruang angkasa yang aneh: sangat terang pada panjang gelombang radio. Ia menyebutnya sebagai “quasi-stellar radio sources.” Sementara astrofisikawan AS, Hong-Yee Chiu, menamai fenomena itu “quasar.” Quasar tertangkap pada tahun 1950 oleh teleskop radio. Ketika Schmidt mengukur jarak quasar dengan mempelajari redshift dari spektrum mereka, apa yang ia temukan sungguh menakjubkan. Benda-benda itu miliaran tahun cahaya jauhnya sehingga sangat terang untuk dapat dideteksi di bumi. Kemudian studi menunjukkan bahwa quasar merupakan galaksi aktif yang telah terbentuk sangat awal dalam sejarah alam semesta. Keruntuhan gravitasi menyebabkan materi menyatu dan akhirnya membentuk lubang hitam raksasa dengan massa miliaran matahari. Sebuah lubang hitam berposisi di tengah-tengah sebuah quasar, mengumpulkan materi dan memanaskannya untuk menjadikannya sebagai plasma bersuhu tinggi yang dapat melakukan perjalanan mendekati kecepatan cahaya. Cahaya itu terpisah dari materi dan bepergian dengan bebas. Singkatnya, alam semesta menjadi transparan. Foto ini menunjukkan galaksi UDFy-38135539, salah satu galaksi tertua dan paling awal yang pernah ditemukan, yang muncul tepat setelah Dark Age sekitar 480 juta tahun setelah Big Bang.

Waktu 1 Milyar Tahun - 9 Milyar Tahun: Tata Surya & Galaksi

Bintang-bintang paling awal terbentuk ketika alam semesta berusia 300 juta tahun. Mereka berusia pendek dan supermasif. Sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium serta tidak mengandung logam. Bintang-bintang tersebut meledak menjadi supernova pertama dan generasi berikutnya tercipta dari sisa-sisa matahari awal. Analisis spektrum cahaya matahari menunjukkan bahwa sisa-sisa matahari awal kaya akan logam. Sumber daya matahari adalah misteri sampai kemudian fisikawan Jerman, Albert Einstein, pada tahun 1905 menyatakan bahwa materi dapat dikonversi menjadi energi dengan persamaan E=mcˆ2. Pada tahun 1920, astrofisikawan Inggris, Sir Arthur Eddington menyarankan bahwa matahari mungkin mendukung sebuah reaktor fusi nuklir yang menghasilkan panas dan energi cahaya dengan mengubah hidrogen menjadi helium. Studi spektrum cahaya matahari dan bintang lainnya menumbuhkan konfirmasi bahwa proses fusi nuklir menciptakan unsur-unsur atom.

Waktu Sekarang: Kehidupan

Para ilmuwan telah mengumpulkan gambaran yang mengesankan dari sejarah, asal usul dan sifat alam semesta kita. Namun, kita tidak tahu segala sesuatu yang perlu diketahui. Masih banyak pertanyaan dalam bidang fisika dan kosmologi.

2.SISTEM TATA SURYA

Tata Surya adalah kumpulan benda langit yang terdiri atas sebuah bintang yang disebut Matahari dan semua objek yang terikat oleh gaya gravitasinya. Objek-objek tersebut termasuk delapan buah planet yang sudah diketahui dengan orbit berbentuk elips, lima planet kerdil/katai, 173 satelit alami yang telah diidentifikasi, dan jutaan benda langit (meteor, asteroid, komet) lainnya. Tata Surya terbagi menjadi Matahari, empat planet bagian dalam, sabuk asteroid, empat planet bagian luar, dan di bagian terluar adalah Sabuk Kuiper dan piringan tersebar. Awan Oort diperkirakan terletak di daerah terjauh yang berjarak sekitar seribu kali di luar bagian yang terluar.
Berdasarkan jaraknya dari Matahari, kedelapan planet Tata Surya ialah Merkurius (57,9 juta km), Venus (108 juta km), Bumi (150 juta km), Mars (228 juta km), Yupiter (779 juta km), Saturnus (1.430 juta km), Uranus (2.880 juta km), dan Neptunus (4.500 juta km). Sejak pertengahan 2008, ada lima objek angkasa yang diklasifikasikan sebagai planet kerdil. Orbit planet-planet kerdil, kecuali Ceres, berada lebih jauh dari Neptunus. Kelima planet kerdil tersebut ialah Ceres (415 juta km. di sabuk asteroid; dulunya diklasifikasikan sebagai planet kelima), Pluto (5.906 juta km.; dulunya diklasifikasikan sebagai planet kesembilan), Haumea (6.450 juta km), Makemake (6.850 juta km), dan Eris (10.100 juta km).Enam dari kedelapan planet dan tiga dari kelima planet kerdil itu dikelilingi oleh satelit alami. Masing-masing planet bagian luar dikelilingi oleh cincin planet yang terdiri dari debu dan partikel lain.

Banyak hipotesis tentang asal usul Tata Surya telah dikemukakan para ahli, beberapa di antaranya adalah:Pierre-Simon Laplace, pendukung Hipotesis Nebula, Gerard Kuiper, pendukung Hipotesis Kondensasi

Hipotesis Nebula

Hipotesis nebula pertama kali dikemukakan oleh Emanuel Swedenborg (1688-1772)^[1] tahun 1734 dan disempurnakan oleh Immanuel Kant (1724-1804) pada tahun 1775. Hipotesis serupa juga dikembangkan oleh Pierre Marquis de Laplace^[2] secara independen pada tahun 1796. Hipotesis ini, yang lebih dikenal dengan Hipotesis Nebula Kant-Laplace, menyebutkan bahwa pada tahap awal, Tata Surya masih berupa kabut raksasa. Kabut ini terbentuk dari debu, es, dan gas yang disebut nebula, dan unsur gas yang sebagian besar hidrogen. Gaya gravitasi yang dimilikinya menyebabkan kabut itu menyusut dan berputar dengan arah tertentu, suhu kabut memanas, dan akhirnya menjadi bintang raksasa (matahari). Matahari raksasa terus menyusut dan berputar semakin cepat, dan cincin-cincin gas dan es terlontar ke sekeliling Matahari. Akibat gaya gravitasi, gas-gas tersebut memadat seiring dengan penurunan suhunya dan membentuk planet dalam dan planet luar. Laplace berpendapat bahwa orbit berbentuk hampir melingkar dari planet-planet merupakan konsekuensi dari pembentukan mereka.

Hipotesis Planetisimal

Hipotesis planetisimal pertama kali dikemukakan oleh Thomas C. Chamberlin dan Forest R. Moulton pada tahun 1900. Hipotesis planetisimal mengatakan bahwa Tata Surya kita terbentuk akibat adanya bintang lain yang lewat cukup dekat dengan Matahari, pada masa awal pembentukan Matahari. Kedekatan tersebut menyebabkan terjadinya tonjolan pada permukaan Matahari, dan bersama proses internal Matahari, menarik materi berulang kali dari Matahari. Efek gravitasi bintang mengakibatkan terbentuknya dua lengan spiral yang memanjang dari Matahari. Sementara sebagian besar materi tertarik kembali, sebagian lain akan tetap di orbit, mendingin dan memadat, dan menjadi benda-benda berukuran kecil yang mereka sebut planetisimal dan beberapa yang besar sebagai protoplanet. Objek-objek tersebut bertabrakan dari waktu ke waktu dan membentuk planet dan bulan, sementara sisa-sisa materi lainnya menjadi komet dan asteroid.

Hipotesis Pasang Surut Bintang

Hipotesis pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jeans pada tahun 1917. Planet dianggap terbentuk karena mendekatnya bintang lain kepada Matahari. Keadaan yang hampir bertabrakan menyebabkan tertariknya sejumlah besar materi dari Matahari dan bintang lain tersebut oleh gaya pasang surut bersama mereka, yang kemudian terkondensasi menjadi planet. Namun astronom Harold Jeffreys tahun 1929 membantah bahwa tabrakan yang sedemikian itu hampir tidak mungkin terjadi. Demikian pula astronom Henry Norris Russell mengemukakan keberatannya atas hipotesis tersebut.

Hipotesis Kondensasi

Hipotesis kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom Belanda yang bernama G.P. Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Hipotesis kondensasi menjelaskan bahwa Tata Surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa.

Hipotesis Bintang Kembar

Hipotesis bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun 1956. Hipotesis mengemukakan bahwa dahulunya Tata Surya kita berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil. Serpihan itu terperangkap oleh gravitasi bintang yang tidak meledak dan mulai mengelilinginya.

3.TEORI GRAVITASI NEWTON

Hukum gravitasi universal Newton dirumuskan sebagai berikut:

Setiap massa menarik massa titik lainnya dengan gaya segaris dengan garis yang menghubungkan kedua titik. Besar gaya tersebut berbanding lurus dengan perkalian kedua massa tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua massa titik tersebut.

F adalah besar dari gaya gravitasi antara kedua massa titik tersebut

G adalah konstanta gravitasi

m₁ adalah besar massa titik pertama

m₂ adalah besar massa titik kedua

r adalah jarak antara kedua massa titik, dan

g adalah percepatan gravitasi =                             

Dalam Sistem Internasional, F diukur dalam newton (N), m₁ dan m₂ dalam kilograms (kg), r dalam meter (m), dan konstanta G kira-kira sama dengan 6,67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻².

Dari persamaan ini dapat diturunkan persamaan untuk menghitung berat. Berat suatu benda adalah hasil kali massa benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi. Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: . W adalah gaya berat benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain. Newton  mengatakan bahwa gravitasi adalah satu gaya yang ÁÔ sudah dari sananya¡¦dibawa oleh benda bermassa. Menurut Newton, sebuah benda bermasssa akan mengerjakan gaya tarik kepada benda bermassa lain yang berada dalam jangkauan gaya gravitasi benda yang bermassa lebih besar. Gaya tarik gravitasi itu bekerja dan menjelajah ruang hampa diantara dua benda tadi dalam waktu sesaat.            Hal ini bertentangan dengan klaim Einstein bahwa tidak ada energi maupun massa yang bisa memiliki kecepatan melebihi kecepatan cahaya. Mengingat jangkauan gaya gravitasi yang mencapai ribuan bahkan jutaan kilometer, maka gaya gravitasi tidaklah mungkin menjelajah angkasa luar dalam waktu yang singkat. Jika gaya gravitasi bergerak dengan cara yang sama seperti cahaya bergerak, maka Einstein berkesimpulan kecepatan gaya gravitasi bekerja juga tidak boleh melebihi kecepatan cahaya. Dengan jarak jangkauan yang jauh maka jelas gravitasi memerlukan waktu yang panjang untuk menjelajah ribuan bahkan jutaan kilometer. 
Ambil saja perjalanan cahaya dari Matahari sampai ke planet-planet dalam tata surya. Untuk bumi yang berjarak rata-rata 150 ribu kilometer dari matahari, cahaya yang kita nikmati di bumi ini memerlukan waktu sekitar 8,3 menit untuk tiba dibumi setelah dipancarkan dari permukaan matahari. Sedangkan untuk planet Pluto yang berjarak sekitar 5940 juta kilometer dari matahari, cahaya membutuhkan waktu sekitar 5,5 jam untuk tiba disana. 
Namun demikian dengan teori gravitasi Newton bentuk dan orbit planet-planet dalam tata surya bisa diprediksikan dengan tepat meskipun perhitungan dilakukan dengan anggapan bahwa gaya gravitasi bekerja dengan sesaat. Jika gravitasi bekerja tidak dalam waktu sesaat, sesuai dengan relativitas khusus Einstein, maka orbit planet ini harus mengalami koreksi. Tetapi jika koreksi Einstein dimasukkan, maka koreksi ini justru memberikan hasil prediksi orbit planet yang tidak sesuai dengan data astronomi. Pertimbangan ini membuat Einstein menyimpulkan adanya mekanisme dalam teori gravitasi yang belum dijelaskan oleh Newton. 

4. BUMI DAN DINAMIKANYA

Bumi terdiri dari lapisan-lapisan, mulai dari kerak, mantel (atas dan bawah) dan inti (luar dan dalam). Dari lapisan tersebut ada yang dinamakan litosfer (lapisan kerak dan mantel bagian atas) yang dapat kita sebut juga dengan lempeng litosfer. Lempeng ini bersifat brittle atau mudah rapuh dan cenderung pecah, jadi bumi bagian atas terdiri dari lempeng-lempeng yang terpecah-pecah. Antara lempeng satu dengan yang lain saling bergerak, adapun yang mengakomodasi pergerakan lempeng yaitu adanya konveksi pada bagian mentel dan gaya-gaya yang bekerja pada lempeng (ridge push, slab pull dan trench section). Coba kita bayangkan, jika pecahan lempeng itu bergerak pasti akan terjadi tumbrukkan antar lempeng, ada juga yang saling menjauh dan ada juga yang saling berpapasan, bahasa kerennya divergen (lempeng saling menjauh), konvergen (lempeng saling bertumbrukan) dan transform (lempeng saling berpapasan). Pada awalnya bumi dianggap statis (tidak bergerak) tetapi sejak adanya hipotesis dari seorang ahli meteorologi dan geofisika Jerman, Alferd Wegener yang menyatakan bahwa continental mempunyai kemempuan untuk bergerak (continental drift ), pernyataan ini disertai bukti-bukti bahwa temuan lokasi fosil yang saling terhubung antar benua dan kesamaan batuan sedimen antar beberapa benua, hal ini mengisyaratkan bahwa sebenarnya dahulu benua adalah satu yang disebut dengan pangea. Tetapi pada saat itu belum ada bukti ilmiah yang dapat menjelaskan mengenai mekanisme yang menggerakan continen. Sampai 30 tahun para ilmuan berdebat menegenai mekanisme continental drift ini, kemudian pada tahun 1960 ditemukan pegunungan di bawah laut dan pola alternating magnetik batuan pada permukaan lantai samudra, dari penemuan ini mulai ada pencerahan dalam menjelaskan mekanisme continental drift.

1. Struktur interior bumi

a. Kerak

Lapisan tipis, 0.5% dari volume bumi

Terbagi menjadi dua: kerak benua (SiAl) dan Kerak samudra (SiMa).

Batas kerak dan selubung adalah bidang diskontinuitas Mohorovicic

Macam-macam kerak :

Kerak samudra

Kerak benua

b. Selubung/mantel

83% dari volume bumi

Membentuk lapisan setebal 2900 km

Batuan selubung adalah Peridotite yg terdiri dari silikon, oksigen, besi dan magnesiun (Si, O, Fe, Mg)

Temperature pada bagian bawah 3,800^oC dan bagian atas 800^oC.

c. Inti

16% dari volume bumi

Terbagi dua menjadi inti padat dan inti cair

Mempunyai komposisi logam Besi dan Nikel seperti pada meteor

Temperatur dipusat inti bumi: 4200^oC

Sifat kemagnetan bumi terjadi mungkin dikarenakan fluida pada inti luar berputar dengan kecepatan yang berbeda dengan inti padat

Litosfer dan Astenosfer

• Litosfer bersifat brittle (getas).
• Ketebalan litosfer berkisar dari 50 – 125 Km (rata – rata 75 Km, Gambar 3).
• Astenosfer (lapisan lunak mantel bagian atas) memiliki temperatur tinggi (1400^o C) dan dapat mengalir (strong flowage).
• Dari litosfer ke astenosfer temperature berangsur meningkat.
• Litosfer yang rigid dan brittle dapat bergerak melalui astenosfer yang lunak dan plastis.

2. Fakor penggerak lempeng

a) Konveksi magma :

b) Gaya-gaya yang bekerja pada lempeng :

- Slab pull

- Ridge push

- Trench suction

3. Interaksi batas lempeng

a) Divergen : Pergerakan antar lempeng saliang menjauh

b) Konvergen : Pergerakan antar lempeng bertubrukan

- Subduksi : Salah satu lempeng menyusup kebawah terhadap lempemng yang lain

- Collision : Kedua lempeng bertubrukan secara frontal

- Obduksi : Salah satu lempeng menjulang keatas terhadap lempeng yang lain

c) Transform : Pergerakan antar lempeng yang sejajar (berpapasan)

4. Pemekaran lantai samudra (Sea floor spreading)

Sea floor spreading terjadi pada batas lempeng divergen, di mana lempeng-lempeng bergerak saling menjauh, mengakibatkan material di bawah naik ke atas membentuk lantai samudera baru. Bentuk lantai samudera antara lain : lantai abbisal, gunung laut, punggungan samudera (ocean ridge), palung laut. Sea floor spreading terjadi pada mid ocean ridge (punggungan tengah samudera). Punggungan samudera merupakan tonjolan yang terdiri dari batuan di atas lantai samudera. Memiliki panjang puluhan ribu kilometer dengan lebar ratusan kilometer serta berdiri setinggi 0.6 km atau lebih. mid ocean ridge tersebar di berbagai tempat di muka bumi.

Tahun 1950an: eksplorasi mengenai lantai samudera dilakukan secara ekstensif untuk meningkatkan pemahaman tentang adanya deretan pegunungan di dasar laut atau punggungan tengah samudera (mid-oceanic ridge / MOR).

5. ATMOSFER DAN HIDROSFER

A. ATMOSFER

Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di Bumi, atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan Bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena yang terjadi di lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap. Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk memecahkan masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang. Dengan peralatan yang sensitif yang dipasang di wahana luar angkasa, kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang atmosfer berikut fenomena-fenomena yang terjadi di dalamnya.Atmosfer Bumi terdiri atas nitrogen (78.17%) dan oksigen (20.97%), dengan sedikit argon (0.9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uap air, dan gas lainnya. Atmosfer melindungi kehidupan di bumi dengan menyerap radiasi sinar ultraviolet dari Matahari dan mengurangi suhu ekstrem di antara siang dan malam. 75% dari atmosfer ada dalam 11 km dari permukaan planet.Atmosfer tidak mempunyai batas mendadak, tetapi agak menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar.

Lapisan-lapisan atmosfer bumi terdiri dari :
1. Troposfer / Troposfir
2. Stratosfer / Stratosfir
3. Mesosfer / Mesosfir
4. Thermosfer / Thermosfir
5. Ionosfer / Ionosfir
6. Eksosfer / Eksosfir

B. HIDROSFER

(Pengertian Hidrosfer Sebagai Struktur Lapisan Bumi) – Air adalah senyawa gabungan dua atom hidrogen dengan satu atom oksigen menjadi H2O.  Sekitar 71% permukaan bumi merupakan wilayah perairan.  Lapisan air yang menyelimuti permukaan bumi  disebut hidrosfer.

Hidrosfer merupakan wilayah perairan yang mengelilingi bumi. Hidrosfer meliputi samudra, laut, sungai, danau, air tanah, mata air, hujan, dan air yang berada di atmosfer. Sekitar tiga perempat dari permukaan bumi ditutupi oleh air. Air di bumi bersirkulasi dalam lingkaran hidrologi, di mana air jatuh sebagai hujan dan mengalir ke samudra-samudra sebagai sungai dan menguap kembali ke atmosfer.

 Berdasarkan proses perjalanannya, siklus dapat dibedakan menjadi 3 jenis sebagai berikut :

Siklus pendek :

Air laut – uap air – embun – awan – hujan – laut – darat

Siklus sedang :

Air laut – uap air – embun – awan – hujan – air tanah – sungai – kembali ke laut

Siklus panjang :

Air laut – uap air – embun – awan – Kristal – dibawa ke puncak – hujan es – gletser – mencair – mengalir ke sungai kembali ke laut

ASAL USUL MAKHLUK HIDUP

Bagaimana makhluk hidup pertama lahir masih merupakan misteri yang belum bisa diungkap para ilmuan. Secara umum Teori asal usul kehidupan ada dua, yaitu abiogenesis ( makhluk hidup berasal dari benda mati) dan biogenesis (makhluk hidup brasal dari makhluk hidup juga).

1. Teori Abiogenesis

Pemuka paham ini adalah seorang bangsa Yunani, yaitu Aristoteles (394-322 sebelum masehi). Teorinya mengatakan kalau makhluk hidup yang pertama menghuni bumi ini adalah berasal dari benda mati. Timbulnya makhluk hidup pertama itu terjadi secara spontan karena adanya gaya hidup. Oleh karena itu paham abiogenesis disebut juga paham generatio spontanea. Paham ini bertahan cukup lama, yaitu semenjak zaman Yunani kuno (ratusan tahun sebelum masehi) hingga pertengahan abad ke 17.

Pada pertengahan abad ke 17 paham ini seolah-olah diperkuat oleh antonie van Leeuweunhoek, seorang bangsa Belanda. Dia menemukan mikroskop sederhana yang dapat digunakan untuk melihat jentik-jentik (makhluk hidup) amat kecil pada setetes rendaman air jerami. Hal inilah yang seolah-olah memperkuat paham abiogenesis.

2. Teori Biogenesis

Setelah bertahan cukup lama, paham abiogenesis mulai diragukan. Beberapa ahli kemudian mengemukakan paham biogenesis. Beberapa ahli yang mengemukakan paham biogenesis antara lain :

a. Francesco Redi (Italia, 1626-1697)
Redi menentang teori abiogenesis dengan mengadakan percobaan menggunakan toples dan daging. Toples 1 diisi daging yang ditutup rapat-rapat. Toples 2 diisi daging dan ditutup kain kasa. Toples 3 diiisi daging dan dibuka. Ketiga toples ini dibiarkan beberapa hari. Dari hasil percobaan ini ia mengambil kesimpulan sebagai berikut : Larva (kehidupan) bukan berasal dari daging yang membusuk tetapi berasal dari lalat yang dapat masuk ke dalam tabung dan bertelur pada keratin daging.

b. Lazzaro Spallanzani (Italia, 1729-1799)
Spallanzani menentang pendapat John Needham (penganut paham abiogenesis), menurutnya kehidupan yang terjadi pada air kaldu disebabkan oleh pemanasan yang tidak sempurna. Kesimpulan percobaan spallanzani adalah : pada tabung terbuka terdapat kehidupan berasal dari udara, pada tabung tertutup tidak terdapat kehidupan, hal ini membuktikan bahwa kehidupan bukan dari air kaldu.


c. Louis Pasteur (Perancis, 1822-1895)
Louis Pasteur melakukan percobaan yang menyempurnakan percobaan Spalanzani. Pasteur mlakukan percobaan menggunakan labu yang penutupnya leher angsa, bertujuan untuk membuktikan bahwa mikroorganisme terdapat di udara bersama dengan debu. Hasil percobaannya adalah sebagai berikut :
- Mikroorganisme yang tumbuh bukan berasal dari benda mati (cairan) tetapi dari mikroorganisme yang terdapat di udara
- Jasad renik terdapat di udara bersama dengan debu
Dari percobaan ini, gugurlah teori abiogenesis tersebut.
Pasteur terkenal dengan semboyannya “Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo” yang mengandung pengertian : kehidupan berasal dari telur dan telur dihasilkan makhluk hidup, makhluk hidup sekarang berasal dari makhluk hidup sebelumnya, makhluk hidup berasal dari makhluk hidup juga.

Di samping dua teori di atas, masih ada lagi beberapa teori tentang asal usul kehidupan. Beberapa teori yang dikembangkan ilmuan antara lain :
A. teori kreasi khas, yang menyatakan bahwa kehidupan diciptakan oleh zat supranatural ( gaib) pada saat yang istimewa
B. Teori kosmozoan, yang menyatakan bahwa kehidupan yang ada di planet ini berasal dari mana saja
C. Teori evolusi biokimia, yang menyatakan bahwa kehidupan ini muncul berdasarkan hukum fisika, kimia, dan biologi
D. Teori keadaan mantap, menyatakan bahwa kehidupan tidak berasal usul.

Beberapa ilmuan yang membuktikan teori evolusi kimia antara lain Harold Urey, Stanley Miller, dan Alexander Oparin

- Teori Harold Urey, menurutnya zat hidup yang pertama kali mempunyai susunan menyerupai virus saat ini. Zat hidup tersebut mengalami perkembangan menjadi berbagai jenis makhluk hidup. Urey berpendapat bahwa kehidupan terjadi pertamakali di udara (atmosfer). Pada saat tertentu dalam sejarah perkembangan terbentuk atmosfer yang kaya akan molekul- molekul CH4, NH3, H2, H2O. karena adanya loncatan listrik akibat halilintar dan sinar kosmik terjadi asam amino yang memungkinkan terjadi kehidupan.
- Eksperimen Stanley miller, Stanley Miller adalah murid Harold Urey yang juga tertarik terhadap masalah asal usul kehidupan. Dia melakukan percobaan untuk menguji hipotesis Harold Urey. Dari hasil eksperimennya Miller dapat memberikan petunjuk bahwa satuan-satuan kompleks di dalam system kehidupan seperti lipida, karbohidrat, asam amino, protein, nukleotida dan lain-lain dapat terbentuk dalam kondisi abiotik.
- Teori Evolusi Biologi Oparin, dia berpendapat bahwa kehidupan pertama terjadi di cekungan pantai dengan bahan-bahan timbunan senyawa organic dari lautan. Timbunan senyawa organic ini disebut sop purba atau sop primordial.