SB: Sistem Bumi dan Matahari dan Sirkulasi Atmosfer

Bumi berbentuk oblate spheroid, yang berarti diameter ekuator lebih panjang daripada diameter kutub. Bumi berrotasi pada sumbunya dari barat ke timur, dan Bumi berrevolusi mengelilingi Matahari dengan orbit yang berbentuk ellips. Pada titik terdekat – yang disebut perihelion, jarak Bumi dan Matahari 147.000.000 km dan terjadi pada bulan Juli, sedang pada titik terjauh – yang disebut aphelion, berjarak 150.000.000 km dan terjadi pada bulan Januari. Fakta lain adalah bahwa sumbu rotasi Bumi membentuk sudur 23,5^o terhadap bidang orbit Bumi.

Bentuk bumi bulat menyebabkan penyerapan radiasi sinar Matahari oleh Bumi berkurang sesuai dengan perubahan posisi lintang dari ekuator ke kutub (Gambar 8). Selanjutnya, posisi sumbu rotasi Bumi yang menyudut 23,5^o terhadap bidang orbit Bumi menyebabkan terjadinya variasi penyinaran tahunan di permukaan Bumi (Gambar 9). Variasi pemanasan Bumi ini mengendalikan sirkulasi samudera dan atmosfer, dan juga siklus hidrologi.

Gambar 8. Variasi intersitas penyinaran Matahari terhadap permukaan Bumi sebagai akibat dari perbedaan posisi lintang. Perbedaan intersitas penyinaran itu menyebabkan perbedaan energi panas dari Matahari yang diterima oleh Bumi sesuai dengan posisi lintang suatu tempat di permukaan Bumi. Sumber: Berner dan Berner (1987).

Gambar 9. Gerak revolusi Bumi terhadap matahari dan posisi sumbu rotasi Bumi yang membentuk sudut 23,5o terhadap bidang orbit Bumi menyebabkan perubahan musim sepanjang tahun. Sumber: Berner dan Berner (1987).

Sirkulasi atmosfer adalah konsekuensi dari ketidakseimbangan panas di permukaan Bumi yang terjadi karena perbedaan intensitas penyinaran yang telah dibicarakan di atas, dan gerak rotasi Bumi. Gambaran umum sirkulasi atmosfer yang menunjukkan angin rata-rata tahunan disajikan dalam Gambar 10.

Gambar 10. Gambaran umum sirkulasi atmosfer. Sumber: Berner dan Berner (1987).

Kembali Terus

SB: Keistimewaan Bumi

Ada dua hal utama yang membedakan antara Bumi dengan planet-planet yang lain di dalam Sistem Tata Surya, yaitu:

1) Bumi memiliki air dalam jumlah besar dan membentuk sub-sistem hidrosfer sedang planet-planet yang lain tidak memiliki air. Dengan kata lain, hidrosfer hanya dijumpai di Bumi dan tidak dijumpai di planet-planet yang lain.

2) Di Bumi terdapat fenomena tektonik lempeng sedang di planet-planet yang lain tidak ada. Fenomena tektonik lempeng mengindikasikan bagian internal Bumi yang cair dan memiliki energi panas yang tinggi.

Berlangsungnya siklus hidrologi, siklus batuan dan siklus tektonik di Bumi berkaitan erat dengan keberadaan dua hal tersebut. Siklus hidrologi tidak dapat berlangsung bila di Bumi tidak ada hidrosfer, sedang siklus batuan dan tektonik tidak dapat berlangsung bila tidak ada tektonik lempeng. Dengan demikian, bila keberadaan hidrosfer dan tektonik lempeng hanya ada di Bumi, maka ketiga siklus tersebut hanya berlangsung di Bumi dan tidak dapat berlangsung di planet-planet yang lain.

Kembali Terus

SB: Siklus Hidrologi, Batuan dan Tektonik

Keterkaitan antar Siklus

Gambaran hubungan antara siklus hidrologi, siklus batuan dan siklus tektonik dapat dilihat pada Gambar 7. Interaksi semacam itu telah berlangsung secara terus menerus sejak di Bumi terdapat air laut sekitar 4 milyar tahun yang lalu.

Gambar 7. Keterkaitan antara siklus hidrologi, siklus batuan dan siklus tektonik. Sumber: Skinner dan Porter (2000).

Hal yang penting dari interaksi ketiga siklus tersebut adalah gambaran tentang bagaimana material bergerak dari satu reservoir ke reservoir yang lain dan proses-proses yang menggerakkannya. Selain itu, ketiga siklus tersebut juga memperlihatkan bagaimana peranan energi panas yang berasal dari bagian dalam Bumi dan dari Matahari berperanan dalam menggerakkan suatu proses dan memindahkan material dari satu reservoir ke reservoir yang lain.

Kembali Terus

SB: Siklus Tektonik

Berbeda dari sikus batuan yang terutama merupakan fenomena yang terjadi di kerak benua, maka siklus tektonik terutama melibatkan kerak samudera, dan prosesnya didominasi oleh proses-proses di bagian dalam Bumi yang digerakkan oleh energi geotermal Bumi.

Gambaran siklus tektonik dapat dilihat pada Gambar 6A dan B. Ketika magma yang datang dari mantle muncul di tempat pemekaran lantai samudera, maka ditempat itu akan terbentuk kerak samudera baru. Kerak samudera yang tua akan kembali ke dalam mantle di zona penunjaman. Dengan demikian, masa hidup kerak samudera lebih pendek daripada masa hidup kerak benua.

Gambar 6A. Siklus tektonik. Kontak antara magma dengan air laut di zona pemekaran samudera menunjukkan interaksi antara geosfer dan hidrosfer yang mempengaruhi komposisi air laut, sementara itu volkanisme menunjukkan kontak antara geosfer dan atmosfer yang mempengaruhi komposisi udara. Sumber: Skinner dan Porter (2000).

Gambar 6B. Siklus tektonik. Menggambarkan aliran proses dan pergerakan material. Sumber: Skinner dan Porter (2000).

Fenomena volkanisme dapat terjadi berkaitan dengan mekanisme penunjaman. Ketika kerak samudera masuk kembali ke dalam mantel dan meleleh kembali, unsur-unsur volatil dari kerak samudera itu menyebabkan kerak benua di atasnya meleleh. Magma yang terbentuk muncul ke permukaan sebagai gunungapi. Dengan demikian terjadi penambahan material baru ke kerak benua. Di pihak lain, aktifitas gunungapi yang mengeluarkan debu dan gas dari dalam Bumi mempengaruhi komposisi udara. Kondisi ini menunjukkan interaksi antara geosfer dan atmosfer.

Selain di zona penunjaman, magma dapat muncul di daerah pemekar lantai samudera. Di daerah pemekaran lantai samudera, interaksi antara kerak samudera dengan samudera di atasnya mempengaruhi komposisi air laut disekitarnya. Magma yang muncul di zona pemekaran dan membentuk kerak samudera baru membentuk batuan beku yang panas dan bereaksi dengan air laut. Unsur-unsur dari dalam batuan yang panas bereaksi dengan unsur-unsur yang ada di dalam air laut. Ini adalah salah satu cara mantle mempengaruhi komposisi air laut, dan juga cara yang penting bagaimana material dan proses dari siklus tektonik berinteraksi dengan siklus hidrologi.

Kembali Terus

SB: Siklus Hidrologi

Siklus hidrologi adalah fenomena yang terutama terjadi di atmosfer dan digerakkan oleh panas dari Matahari yang menguapkan air dari samudera dan daratan (Gambar 4A). Uap air yang dihasilkan bergerak naik masuk ke atmosfer dan kemudian bergerak bersama aliran udara. Dalam perjalanannya bersama aliran udara, beberapa bagian uap air mengalami kondensasi dan kemudian mengalami presipitasi dalam bentuk hujan atau salju dan kembali ke samudera atau daratan Gambar 4B. Air hujan yang jatuh ke daratan dapat mengalir masuk kedalam aliran sungai, meresap ke dalam tanah, atau menguap kembali ke udara untuk bergerak kembali dalam siklus. Sebagian air yang di dalam tanah diserap oleh tanaman, dan kemudian mengembalikan air itu ke atmosfer melalui daun dengan proses transpirasi. Salju dapat tetap berada di daratan selama satu atau dua musim dan bisa lebih lama hingga mencair dan airnya mengalir meninggalkan salju. Berbagai reservoir dan alur pergerakan air dalam siklus hidrologi adalah seperti pada Gambar 4C.

Gambar 4A. Siklus hidrologi (panah abu-abu) dan energi Matahari (panah putih). Sumber: Ingmanson dan Wallace (1985).

Gambar 4B. Siklus hidrologi dan transfer material tahunan. Sumber: Duxbury et al. (2002).

Gambar 4C. Siklus hidrologi. Menggambarkan proses dan pergerakan air dari reservoir satu ke reservoir yang lain. Sumber: Skinner dan Porter (2000).

Kembali Terus