Di sini di Bumi, kita cenderung menganggap atmosfer kita sebagai hal biasa, dan bukan tanpa alasan. Atmosfer kita memiliki campuran nitrogen dan oksigen yang indah (masing-masing 78% dan 21%) dengan sejumlah kecil uap air, karbon dioksida, dan molekul gas lainnya. Terlebih lagi, kami menikmati tekanan atmosfer 101,325 kPa, yang meluas ke ketinggian sekitar 8,5 km.
Singkatnya, atmosfer kita berlimpah dan menopang hidup. Tetapi bagaimana dengan planet-planet lain dari Tata Surya? Bagaimana mereka menumpuk dalam hal komposisi dan tekanan atmosfer? Kita tahu pasti bahwa mereka tidak bernapas oleh manusia dan tidak dapat mendukung kehidupan. Tapi apa perbedaan antara bola batu dan gas ini dengan bola kita sendiri?
Sebagai permulaan, harus dicatat bahwa setiap planet di Tata Surya memiliki atmosfer yang berbeda-beda. Dan ini berkisar dari sangat tipis dan renggang (seperti "eksosfer" Merkurius) hingga yang sangat padat dan kuat - yang merupakan kasus untuk semua raksasa gas. Dan tergantung pada komposisi planet ini, apakah itu terestrial atau raksasa gas / es, gas yang membentuk atmosfernya berkisar dari hidrogen dan helium hingga elemen yang lebih kompleks seperti oksigen, karbon dioksida, amonia, dan metana.
Suasana Merkurius:
Merkuri terlalu panas dan terlalu kecil untuk mempertahankan atmosfer. Namun, ia memiliki eksosfer yang lemah dan variabel yang terdiri dari hidrogen, helium, oksigen, natrium, kalsium, kalium dan uap air, dengan tingkat tekanan gabungan sekitar 10-14 bar (seperempat miliar tekanan atmosfer Bumi). Diyakini bahwa eksosfer ini terbentuk dari partikel-partikel yang ditangkap dari Matahari, outgassing vulkanik dan puing-puing yang ditendang ke orbit oleh dampak mikrometeorit.
Karena tidak memiliki atmosfer yang layak, Merkurius tidak memiliki cara untuk mempertahankan panas dari Matahari. Sebagai akibatnya dan eksentrisitasnya yang tinggi, planet ini mengalami variasi suhu yang cukup besar. Sedangkan sisi yang menghadap Matahari dapat mencapai suhu hingga 700 K (427 ° C), sedangkan sisi dalam bayangan turun hingga 100 K (-173 ° C).
Atmosfer Venus:
Pengamatan permukaan Venus telah sulit di masa lalu, karena atmosfernya yang sangat padat, yang terutama terdiri dari karbon dioksida dengan sejumlah kecil nitrogen. Pada 92 bar (9,2 MPa), massa atmosfer adalah 93 kali atmosfer Bumi dan tekanan pada permukaan planet adalah sekitar 92 kali massa permukaan Bumi.
Venus juga merupakan planet terpanas di Tata Surya kita, dengan suhu permukaan rata-rata 735 K (462 ° C / 863,6 ° F). Hal ini disebabkan atmosfer kaya CO² yang, bersama dengan awan tebal sulfur dioksida, menghasilkan efek rumah kaca terkuat di Tata Surya. Di atas lapisan CO² yang padat, awan tebal yang sebagian besar terdiri dari sulfur dioksida dan tetesan asam sulfat menghamburkan sekitar 90% sinar matahari kembali ke angkasa.
Fenomena umum lainnya adalah angin kencang Venus, yang mencapai kecepatan hingga 85 m / s (300 km / jam; 186,4 mph) di puncak awan dan mengelilingi planet ini setiap empat hingga lima hari Bumi. Pada kecepatan ini, angin ini bergerak hingga 60 kali kecepatan rotasi planet, sedangkan angin tercepat di Bumi hanya 10-20% dari kecepatan rotasi planet.
Flybys Venus juga mengindikasikan bahwa awannya yang rapat mampu menghasilkan kilat, seperti halnya awan di Bumi. Penampilan intermittent mereka menunjukkan pola yang terkait dengan aktivitas cuaca, dan tingkat petir setidaknya setengah dari itu di Bumi.
Atmosfer bumi:
Atmosfer bumi, yang terdiri dari nitrogen, oksigen, uap air, karbon dioksida, dan gas-gas lainnya, juga terdiri dari lima lapisan. Ini terdiri dari Troposfer, Stratosfer, Mesosfer, Thermosfer, dan Exosfer. Sebagai aturan, tekanan udara dan kepadatan berkurang, semakin tinggi masuk ke atmosfer dan semakin jauh dari permukaan.
Paling dekat dengan Bumi adalah Troposfer, yang memanjang dari 0 hingga antara 12 km dan 17 km (0 hingga 7 dan 10,56 mi) di atas permukaan. Lapisan ini mengandung sekitar 80% massa atmosfer Bumi, dan hampir semua uap air atmosferik atau uap air juga ditemukan di sini. Akibatnya, itu adalah lapisan tempat sebagian besar cuaca Bumi terjadi.
Stratosphere memanjang dari Troposphere ke ketinggian 50 km (31 mil). Lapisan ini memanjang dari puncak troposfer ke stratopause, yang berada di ketinggian sekitar 50 hingga 55 km (31 hingga 34 mi). Lapisan atmosfer ini adalah rumah bagi lapisan ozon, yang merupakan bagian dari atmosfer Bumi yang mengandung konsentrasi gas ozon yang relatif tinggi.
Berikutnya adalah Mesosphere, yang membentang dari jarak 50 hingga 80 km (31 hingga 50 mi) di atas permukaan laut. Ini adalah tempat terdingin di Bumi dan memiliki suhu rata-rata sekitar -85 ° C (-120 ° F; 190 K). Thermosphere, lapisan tertinggi kedua atmosfer, memanjang dari ketinggian sekitar 80 km (50 mil) hingga termopause, yang berada pada ketinggian 500–1000 km (310-620 mi).
Bagian bawah termosfer, dari 80 hingga 550 kilometer (50 hingga 342 mi), mengandung ionosfer - yang dinamai demikian karena di sini di atmosfer bahwa partikel terionisasi oleh radiasi matahari. Lapisan ini benar-benar tidak berawan dan bebas uap air. Di ketinggian inilah fenomena yang dikenal sebagai Aurora Borealis dan Aurara Australis diketahui terjadi.
Eksosfer, yang merupakan lapisan terluar atmosfer Bumi, memanjang dari eksobase - terletak di bagian atas termosfer pada ketinggian sekitar 700 km di atas permukaan laut - hingga sekitar 10.000 km (6.200 mil). Eksosfer menyatu dengan kehampaan ruang angkasa, dan terutama tersusun atas kepadatan hidrogen, helium, dan beberapa molekul yang lebih berat termasuk nitrogen, oksigen, dan karbon dioksida.
Eksosfer terletak terlalu jauh di atas Bumi untuk memungkinkan terjadinya fenomena meteorologis. Namun, Aurora Borealis dan Aurora Australis kadang-kadang terjadi di bagian bawah eksosfer, di mana mereka tumpang tindih dengan termosfer.
Suhu permukaan rata-rata di Bumi adalah sekitar 14 ° C; tetapi seperti yang sudah disebutkan, ini bervariasi. Misalnya, suhu terpanas yang pernah dicatat di Bumi adalah 70,7 ° C (159 ° F), yang diambil di Gurun Lut Iran. Sementara itu, suhu terdingin yang pernah dicatat di Bumi diukur di Stasiun Vostok Soviet di Dataran Tinggi Antartika, mencapai titik terendah bersejarah -89,2 ° C (-129 ° F).
Atmosfer Mars:
Planet Mars memiliki atmosfer yang sangat tipis yang terdiri dari 96% karbon dioksida, 1,93% argon dan 1,89% nitrogen bersama dengan jejak oksigen dan air. Atmosfernya cukup berdebu, mengandung partikel yang berdiameter 1,5 mikrometer, yang membuat langit Mars berwarna kuning kecut jika dilihat dari permukaan. Tekanan atmosfer Mars berkisar antara 0,4 - 0,87 kPa, yang setara dengan sekitar 1% bumi di permukaan laut.
Karena atmosfernya yang tipis, dan jaraknya yang jauh dari Matahari, suhu permukaan Mars jauh lebih dingin daripada yang kita alami di Bumi. Suhu rata-rata planet adalah -46 ° C (51 ° F), dengan suhu rendah -143 ° C (-225,4 ° F) selama musim dingin di kutub, dan tinggi 35 ° C (95 ° F) selama musim panas dan tengah hari di khatulistiwa.
Planet ini juga mengalami badai debu, yang bisa berubah menjadi menyerupai tornado kecil. Badai debu yang lebih besar terjadi ketika debu ditiupkan ke atmosfer dan memanas dari Matahari. Udara yang diisi debu hangat naik dan angin semakin kuat, menciptakan badai yang bisa mencapai lebar ribuan kilometer dan bertahan selama berbulan-bulan. Ketika mereka menjadi sebesar ini, mereka sebenarnya dapat memblokir sebagian besar permukaan dari pandangan.
Jumlah jejak metana juga telah terdeteksi di atmosfer Mars, dengan perkiraan konsentrasi sekitar 30 bagian per miliar (ppb). Itu terjadi dalam bulu-bulu yang diperpanjang, dan profil menyiratkan bahwa metana dilepaskan dari daerah tertentu - yang pertama terletak di antara Isidis dan Utopia Planitia (30 ° N 260 ° W) dan yang kedua di Arabia Terra (0 ° N 310 ° W).
Amonia juga secara sementara terdeteksi di Mars oleh Mars Express satelit, tetapi dengan umur yang relatif singkat. Tidak jelas apa yang menghasilkannya, tetapi aktivitas gunung berapi telah disarankan sebagai sumber yang memungkinkan.
Atmosfer Jupiter:
Sama seperti Bumi, Jupiter mengalami aurora di dekat kutub utara dan selatannya. Tetapi di Jupiter, aktivitas auroral jauh lebih intens dan jarang berhenti. Radiasi yang kuat, medan magnet Jupiter, dan banyaknya bahan dari gunung berapi Io yang bereaksi dengan ionosfer Jupiter menciptakan pertunjukan cahaya yang benar-benar spektakuler.
Jupiter juga mengalami pola cuaca yang keras. Kecepatan angin 100 m / s (360 km / jam) adalah hal biasa dalam jet zona, dan dapat mencapai setinggi 620 kpj (385 mpj). Badai terbentuk dalam beberapa jam dan bisa mencapai ribuan km dalam semalam. Satu badai, Bintik Merah Besar, telah berkecamuk setidaknya sejak akhir 1600-an. Badai telah menyusut dan berkembang sepanjang sejarahnya; tetapi pada tahun 2012, disarankan bahwa Bintik Merah Raksasa pada akhirnya akan menghilang.
Yupiter terus-menerus ditutupi oleh awan yang terdiri dari kristal amonia dan mungkin amonium hidrosulfida. Awan-awan ini terletak di tropopause dan disusun menjadi pita-pita dengan garis lintang berbeda, yang dikenal sebagai “daerah tropis”. Lapisan awan hanya sekitar 50 km (31 mil) dalam, dan terdiri dari setidaknya dua dek awan: dek bawah yang tebal dan daerah yang lebih jelas lebih tipis.
Mungkin juga ada lapisan tipis awan air di bawah lapisan amonia, sebagaimana dibuktikan oleh kilatan petir yang terdeteksi di atmosfer Jupiter, yang akan disebabkan oleh polaritas air yang menciptakan pemisahan muatan yang diperlukan untuk petir. Pengamatan dari muatan listrik ini menunjukkan bahwa mereka bisa mencapai seribu kali lebih kuat dari yang diamati di Bumi.
Suasana Saturnus:
Atmosfer luar Saturnus mengandung 96,3% molekul hidrogen dan 3,25% volume helium. Raksasa gas juga diketahui mengandung unsur-unsur yang lebih berat, meskipun proporsi ini relatif terhadap hidrogen dan helium tidak diketahui. Diasumsikan bahwa mereka akan cocok dengan kelimpahan purba dari pembentukan Tata Surya.
Sejumlah kecil amonia, asetilena, etana, propana, fosfin, dan metana juga telah terdeteksi di atmosfer Saturnus. Awan atas terdiri dari kristal amonia, sedangkan awan tingkat rendah tampaknya terdiri dari ammonium hidrosulfida (NH)4SH) atau air. Radiasi ultraviolet dari Matahari menyebabkan fotolisis metana di atmosfer atas, yang mengarah ke serangkaian reaksi kimia hidrokarbon dengan produk-produk yang dihasilkan dibawa ke bawah oleh pusaran dan difusi.
Atmosfer Saturnus menunjukkan pola pita yang mirip dengan Jupiter, tetapi pita-pita Saturnus jauh lebih samar dan lebih luas di dekat khatulistiwa. Seperti halnya lapisan awan Jupiter, mereka dibagi menjadi lapisan atas dan bawah, yang bervariasi dalam komposisi berdasarkan kedalaman dan tekanan. Di lapisan awan atas, dengan suhu di kisaran 100-160 K dan tekanan antara 0,5-2 bar, awan itu terdiri dari es amonia.
Awan es air mulai pada tingkat di mana tekanannya sekitar 2,5 bar dan meluas hingga 9,5 bar, di mana suhu berkisar 185-270 K. Dicampur dalam lapisan ini adalah pita es amonium hidrosulfida, terletak pada kisaran tekanan 3-6 bar dengan suhu 290-235 K. Akhirnya, lapisan bawah, di mana tekanan antara 10-20 bar dan suhu 270-330 K, mengandung daerah tetesan air dengan amonia dalam larutan air.
Kadang-kadang, atmosfer Saturnus memperlihatkan oval yang berumur panjang, mirip dengan apa yang biasa diamati di Jupiter. Sedangkan Jupiter memiliki Bintik Merah Besar, Saturnus secara berkala memiliki apa yang dikenal sebagai Bintik Putih Besar (alias. Great White Oval). Fenomena unik namun berumur pendek ini terjadi sekali setiap tahun Saturnus, kira-kira setiap 30 tahun Bumi, sekitar waktu titik balik matahari musim panas belahan bumi utara.
Bintik-bintik ini dapat menjadi beberapa ribu kilometer lebarnya, dan telah diamati pada tahun 1876, 1903, 1933, 1960, dan 1990. Sejak 2010, sekelompok besar awan putih yang disebut Gangguan Elektrostatik Utara telah diamati menyelimuti Saturnus, yang terlihat oleh probe ruang Cassini. Jika sifat berkala dari badai ini dipertahankan, satu lagi akan terjadi pada sekitar tahun 2020.
Angin di Saturnus adalah yang tercepat kedua di antara planet-planet Tata Surya, setelah Neptunus. Data Voyager menunjukkan puncak angin timur 500 m / s (1800 km / h). Kutub utara dan selatan Saturnus juga menunjukkan bukti cuaca badai. Di kutub utara, ini mengambil bentuk pola gelombang heksagonal, sedangkan selatan menunjukkan bukti aliran jet besar.
Pola gelombang heksagonal yang bertahan di sekitar kutub utara pertama kali dicatat dalam Voyager gambar-gambar. Sisi segi enam masing-masing sekitar 13.800 km (8.600 mi) panjang (yang lebih panjang dari diameter Bumi) dan struktur berputar dengan periode 10 jam 39 m 24 detik, yang diasumsikan sama dengan periode rotasi Interior Saturnus.
Sementara itu, pusaran kutub selatan pertama kali diamati menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble. Gambar-gambar ini menunjukkan adanya aliran jet, tetapi bukan gelombang berdiri heksagonal. Badai ini diperkirakan menghasilkan angin 550 km / jam, ukurannya sebanding dengan Bumi, dan diyakini telah berlangsung selama miliaran tahun. Pada tahun 2006, wahana antariksa Cassini mengamati badai seperti badai yang memiliki mata yang jelas. Badai seperti itu belum pernah diamati di planet lain selain Bumi - bahkan di Jupiter.
Atmosfer Uranus:
Seperti halnya Bumi, atmosfer Uranus dipecah menjadi lapisan-lapisan, tergantung pada suhu dan tekanan. Seperti raksasa gas lainnya, planet ini tidak memiliki permukaan yang kokoh, dan para ilmuwan mendefinisikan permukaan sebagai wilayah di mana tekanan atmosfer melebihi satu batang (tekanan yang ditemukan di Bumi pada permukaan laut). Apa pun yang dapat diakses oleh kemampuan penginderaan jauh - yang memanjang hingga sekitar 300 km di bawah level 1 bar - juga dianggap sebagai atmosfer.
Dengan menggunakan titik referensi ini, atmosfer Uranus dapat dibagi menjadi tiga lapisan. Yang pertama adalah troposfer, antara ketinggian -300 km di bawah permukaan dan 50 km di atasnya, di mana tekanan berkisar dari 100 hingga 0,1 bar (10 MPa hingga 10 kPa). Lapisan kedua adalah stratosfer, yang mencapai antara 50 dan 4000 km dan mengalami tekanan antara 0,1 dan 10-10 bar (10 kPa hingga 10 μPa).
Troposfer adalah lapisan terpadat di atmosfer Uranus. Di sini, suhu berkisar antara 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) di pangkalan (-300 km) hingga 53 K (-220 ° C / -364 ° F) pada 50 km, dengan wilayah atas menjadi yang terdingin. di tata surya. Wilayah tropopause bertanggung jawab atas sebagian besar emisi inframerah termal Uranus, sehingga menentukan suhu efektifnya 59,1 ± 0,3 K.
Di dalam troposfer ada lapisan awan - awan air pada tekanan terendah, dengan awan amonium hidrosulfida di atasnya. Amonia dan hidrogen sulfida datang berikutnya. Akhirnya, awan metana tipis terbentang di atasnya.
Di stratosfer, suhu berkisar antara 53 K (-220 ° C / -364 ° F) di tingkat atas hingga antara 800 dan 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) di dasar termosfer, sebagian besar berkat pemanasan yang disebabkan oleh radiasi matahari. Stratosfer mengandung kabut etana, yang dapat berkontribusi pada penampilan kusam planet ini. Asetilena dan metana juga ada, dan kabut ini membantu menghangatkan stratosfer.
Lapisan terluar, termosfer dan korona, membentang dari 4.000 km hingga 50.000 km dari permukaan. Wilayah ini memiliki suhu yang seragam 800-850 (577 ° C / 1.070 ° F), meskipun para ilmuwan tidak yakin mengenai alasannya. Karena jarak ke Uranus dari Matahari sangat besar, jumlah sinar matahari yang diserap tidak bisa menjadi penyebab utama.
Seperti Jupiter dan Saturnus, cuaca Uranus mengikuti pola serupa di mana sistem dipecah menjadi pita yang berputar di sekitar planet ini, yang didorong oleh panas internal yang naik ke atmosfer atas. Akibatnya, angin di Uranus dapat mencapai hingga 900 km / jam (560 mph), menciptakan badai besar seperti yang terlihat oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble pada 2012. Serupa dengan Bintik Merah Besar Jupiter, "Bintik Hitam" ini adalah raksasa cloud vortex yang diukur 1.700 kilometer dengan 3.000 kilometer (1.100 mil kali 1.900 mil).
Atmosfer Neptunus:
Di ketinggian, atmosfer Neptunus adalah 80% hidrogen dan 19% helium, dengan sejumlah kecil metana. Seperti halnya Uranus, penyerapan cahaya merah oleh metana atmosfer ini adalah bagian dari apa yang memberi Neptunus rona biru, meskipun Neptunus lebih gelap dan lebih cerah. Karena kandungan metana atmosfer Neptunus mirip dengan Uranus, beberapa konstituen yang tidak diketahui diperkirakan berkontribusi pada pewarnaan Neptunus yang lebih intens.
Atmosfer Neptunus dibagi menjadi dua wilayah utama: troposfer yang lebih rendah (di mana suhu menurun dengan ketinggian), dan stratosfer (di mana suhu meningkat dengan ketinggian). Batas antara keduanya, tropopause, terletak pada tekanan 0,1 bar (10 kPa). Stratosfer kemudian memberi jalan ke termosfer pada tekanan lebih rendah dari 10-5 ke 10-4 microbars (1 hingga 10 Pa), yang secara bertahap beralih ke eksosfer.
Spektrum Neptunus menunjukkan bahwa stratosfer yang lebih rendah berkabut akibat kondensasi produk yang disebabkan oleh interaksi radiasi ultraviolet dan metana (mis. Fotolisis), yang menghasilkan senyawa seperti etana dan etanol. Stratosfer juga menjadi rumah bagi sejumlah karbon monoksida dan hidrogen sianida, yang bertanggung jawab atas stratosfer Neptunus yang lebih hangat daripada Uranus.
Untuk alasan yang tetap tidak jelas, termosfer planet ini mengalami suhu sangat tinggi sekitar 750 K (476,85 ° C / 890 ° F). Planet ini terlalu jauh dari Matahari untuk panas ini dihasilkan oleh radiasi ultraviolet, yang berarti mekanisme pemanasan lain yang terlibat - yang bisa berupa interaksi atmosfer dengan ion di medan magnet planet, atau gelombang gravitasi dari interior planet yang menghilang di suasana.
Karena Neptunus bukan benda padat, atmosfernya mengalami rotasi diferensial. Zona khatulistiwa yang luas berputar dengan periode sekitar 18 jam, yang lebih lambat dari 16,1 jam rotasi medan magnet planet. Sebaliknya, kebalikannya berlaku untuk daerah kutub di mana periode rotasi adalah 12 jam.
Rotasi diferensial ini adalah yang paling menonjol dari planet mana pun di Tata Surya, dan menghasilkan geser angin latitudinal yang kuat dan badai dahsyat. Tiga yang paling mengesankan semuanya terlihat pada tahun 1989 oleh wahana antariksa Voyager 2, dan kemudian dinamai berdasarkan penampilan mereka.
Yang pertama terlihat adalah badai antiklonik besar berukuran 13.000 x 6.600 km dan menyerupai Bintik Merah Besar Yupiter. Dikenal sebagai Great Dark Spot, badai ini tidak terlihat lima kemudian (2 November 1994) ketika Hubble Space Telescope mencarinya. Sebaliknya, badai baru yang sangat mirip dalam penampilannya ditemukan di belahan bumi utara planet ini, menunjukkan bahwa badai ini memiliki rentang hidup yang lebih pendek daripada Jupiter.
Scooter adalah badai lain, kelompok awan putih yang terletak lebih jauh ke selatan daripada Great Dark Spot - nama panggilan yang pertama kali muncul selama bulan-bulan menjelang Voyager 2 pertemuan pada tahun 1989. Bintik Gelap Kecil, badai siklon selatan, adalah badai paling intens kedua yang diamati selama pertemuan tahun 1989. Awalnya benar-benar gelap; tetapi sebagai Voyager 2 mendekati planet ini, inti terang dikembangkan dan dapat dilihat di sebagian besar gambar beresolusi tertinggi.
Singkatnya, planet Tata Surya kita semuanya memiliki atmosfer yang beragam. Dan dibandingkan dengan atmosfer Bumi yang relatif nyaman dan tebal, mereka menjalankan keseluruhan antara sangat sangat tipis hingga sangat sangat padat. Mereka juga berkisar suhu dari yang sangat panas (seperti di Venus) ke dingin yang sangat dingin.
Dan ketika datang ke sistem cuaca, hal-hal bisa sama-sama ekstrem, dengan planet membual cuaca baik sama sekali, atau badai siklon dan debu yang kuat yang membuat badai di sini di Bumi malu. Dan sementara beberapa sepenuhnya memusuhi kehidupan seperti yang kita tahu, yang lain kita mungkin dapat bekerja dengan.
Kami memiliki banyak artikel menarik tentang atmosfer planet di sini di Space Magazine. Misalnya, dia What is the Atmosphere ?, dan artikel tentang atmosfer Merkurius, Venus, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus,
Untuk informasi lebih lanjut tentang atmosfer, periksa halaman NASA tentang Lapisan Atmosfer Bumi, Siklus Karbon, dan bagaimana atmosfer Bumi berbeda dari ruang angkasa.
Pemain Astronomi memiliki episode pada sumber atmosfer.
