1. Nama : Suko Abdi Nagoro
NPT : 13.11.2392
KELAS : Meteorologi - 3B
Dosen : Amsari Mudzakir Setiawan

2. Tekanan Udara
Mengukur Tekanan Atmosfer
Definisi Tekanan Udara :
Tekanan udara di permukaan bumi adalah gaya per satuan luas berdasarkan
atas berat/beban dari atmosphere di atasnya. dengan kata lain, Tekanan udara adalah
sepadan dengan berat/beban dari sekolom udara di atas suatu proyeksi permukaan
horisontal, membentang hingga batas terluar dari atmosphere.
GayaBerat m .g MassaUdara KonstataGr afitasi 2
Tekanan P ........ gr ms
Luas A Luas
Basic dari satuan ukur tekanan atmosfer adalah pascal (Newton per meter 2).
Namun dalam bidang Meteorologi biasa digunakan istilah milibar (mb) yang nilainya
setara dengan hectopascal (hPa), 1 mb = 1 hPa = 100Pa. Dalam kondisi standar,
sekolom air raksa/merkuri mempunyai skala ketinggian sebesar 760 (mm Hg) pada
tekanan udara standard 1013.250 hPa, temperature standard sebesar 0°C dan gravity
standard sebesar 9.80665 ms-2.
JENIS ALAT UKUR TEKANAN UDARA :
1. BAROMETER AIR RAKSA
* Mercury Fortin Barometer
* Mercury Kew Barometer
* Mercury Banjo Barometer
2. BAROMETER/BAROGRAPH ANEROID
* Barometer
* Barograph
* Altimeter
3. BAROMETER/BAROGRAPH BOURDON TUBE
* Spiral Bourdon-tube pressure
* Helical Bourdon-tube pressure

3. BAROMETER AIR RAKSA
Pada tahun 1643, Torricelli membuat eksperimen
sederhana, yang dinamakan Torricelli Experiment, yaitu ia
menggunakan sebuah tabung kaca kuat dengan panjang
kira-kira 1 m dan salah satu ujungnya tertutup. Dengan
menggunakan sarung menghadap ke atas.
Dengan menggunakan corong ia menuangkan raksa
dari botol ke dalam tabung sampai penuh. Kemudian ia
menutup ujung terbuka tabung dengan jempolnya, dan
segera membaliknya. Dengan cepat ia melepaskan
jempolnya dari ujung tabung dan menaruh tabung vertikal
dalam sebuah bejana berisi raksa. Ia mengamati permukaan
raksa dalam tabung turun dan berhenti ketika tinggi kolom
raksa dalam tabung 76 cm di atas permukaan raksa dalam
bejana. Ruang vakum terperangkap di atas kolam raksa.
Prinsip Barometer Air Raksa memanfaatkan sifat anomali air
raksa dalam tabung hampa.
ANEROID BAROMETER
Barometer aneroid diciptakan oleh seorang Prancis, Lucien Vidie, di tahun 1843.
Dia mengeluarkan sebuah barometer logam yang disebutnya aneroid sebuah, yang
berarti "tanpa cair". Prinsip barometer aneroid adalah perubahan ketinggian ruang
logam tertutup yang memiliki permukaan atas dan bawah fleksibel. Sebagai perubahan
tekanan, sehingga ketinggian ruang bervariasi yang, pada gilirannya, bergerak sebuah
penunjuk indeks.

4. Keuntungan terbesar barometer aneroid konvensional lebih dari barometer
merkuri kekompakan mereka dan portabilitas, yang membuat mereka sangat nyaman
untuk digunakan di laut atau di lapangan. Komponen utama adalah ruang metal
tertutup, sepenuhnya atau sebagian dievakuasi, dan sistem pegas yang kuat yang
mencegah ruang dari runtuh akibat tekanan atmosfir eksternal. Pada setiap tekanan
yang diberikan, akan ada keseimbangan antara gaya akibat musim semi dan bahwa
tekanan eksternal. Ruang aneroid dapat dibuat dari bahan (baja atau tembaga berilium)
yang memiliki sifat elastis sehingga ruang itu sendiri dapat bertindak sebagai pegas.
Profil Vertikal Tekanan dan Temperatur
Atmosfer bumi adalah lapisan gas yang
mengelilingi bumi yang tertahan oleh gravitasi bumi.
Atmosfer melindungi kehidupan di bumi dengan
menyerap radiasi ultraviolet, menghangatkan bumi,
dan mereduksi suhu ekstrim antara siang dan
malam. Stratifikasi Atmosfer menggambarkan
struktur atmosfer, yang dibagi kedalam lapisan yang
berbeda-beda, tiap lapisan dibedakan dengan
karakteristik yang spesifik seperti suhu atau
komposisi. Atmosfer mempunyai massa sekitar
5×1018 kg, 3/4 darinya sekitar 11 km (6.8 mi; 36,000
ft) dari permukaan. Atmosfer menjadi ringan dan
lebih ringan dengan meningkatnya ketinggian,
dengan tidak adanya batas yang pasti antara
atmosfer dan luar angkasa. Kármán line, pada
ketinggian 100 km (62 mi), juga sering disebut
sebagai batas antara atmosfer dan luar angkasa.
Udara adalah nama yang digunakan untuk bernafas
dan fotosintesis. Udara kering mengandung 78.09
% nitrogen, 20.95 % oxygen, 0.93 % argon, 0.039
% karbon dioksida, dan gas lainnya dalam jumlah
yang sedikit. Udara juga mengandung uap air, rata-
rata sekitar 1%. Ketika kandungan udara dan
tekanan atmosfer berbeda pada masing-masing
lapisan , udara cocok untuk kehidupan tanaman
dan hewan bumi yang sekarang hanya diketahui di
temukan di Troposfer bumi.

5. Gambar lapisan atmosfer
Lapisan-Lapisan Bumi
Troposfer
Troposfer berada diporsi paling bawah dari Atmosfer Bumi. Troposfer
mengandung kira-kira 80% massa atmosfer dan 99% uap air dan aerosol. Rata-rata
kedalaman dari atmosfer kira-kira 17 km (11 mi) pada lintang tengah. Lebih dalam lagi
pada wilayah tropis, yaitu diatas 20 km (12 mi), dan lebih rendah di dekat kutub, pada 7
km (4,3 mi) pada musim panas, dan tidak tentu pada saat musim dingin. Bagian
terbawah dari troposfer, yang bersentuhan dengan permukaan bumi dan
mempengaruhi aliran udara, adalah planetary boundary layer. Batas antara troposfer
dan stratosfer, disebut tropopause. Kata Troposfer berasal dari Bahasa Yunani : tropos
yang berarti “berbalik” atau “bercampur”, yang merefleksikan fakta bahwa percampuran

6. turbulensi memegang peranan yang penting pada struktur dan kebiasaan troposfer.
Sangat banyak fenomena cuaca sehari-hari yang terjadi di troposfer. Komposisi kimia
dari troposfer pada dasarnya seragam, dengan pengecualian uap air. Sumber dari uap
air adalah dari prermukaan bumi melalui penguapan dan transpirasi. Selanjutnya, suhu
di troposfer menurun sesuai dengan ketinggian, dan tekanan uap jenuh menurun
drastis bersamaan dengan peurunan suhu, jadi jumlah uap air yang terdapat di
atmosfer menurun tajam sesuai dengan ketinggian. Proporsi uap air secara normal
yang paling besar terletak di dekat permukaan dan menurun sesuai dengan ketinggian.
Stratosfer
Stratosfer adalah lapisan kedua dari atmosfer bumi, dibawah troposfer, dan
diatas mesosfer. Mesosfer di bagi berdasarkan suhu, dengan lapisan yang lebih hangat
berada diatas dan lapisan yang dingin berada dibawah. Batas dari Troposfer dan
Stratosfer adalah Tropopause. Stratosfer terletak diantara ketinggian 10 km (6 mi) dan
50 km (30 mi) diatas permukaan pada lintang tengah, ketika di kutub berada pada
ketinggian sekitar 8 km (5 mi). Dengan lapisan ini, suhu meningkat sesuai dengan
meningkatnya ketinggian, puncak stratosfer memiliki suhu sekitar 270 K (-3o C atau
29,6o F). Hanya sedikit dibawah titik beku air. Stratosfer dilapisi sesuai dengan suhu
karena ozon (O3) disini menyerap energi yang besar dari gelombang energi UVB dan
UVC dari matahari dan pecah menjadi atom oksigen (O) dan diatom oksigen (O 2). Atom
oksigen di temukan dengan merata di stratosfer bagian atas karena terjadi pancaran
sinar UV dan dan perusakan ozon dan oksigen diatom. Bagian tengah stratosfer
mempunyai sedikit sinar UV yang melewatinya, O dan O 2 dapat di kombinasikan, dan
ini adalah saat dimana mayoritas ozon alami diproduksi. Ini adalah saat ketika 2 bentuk
oksigen menyatu kembali untuk membentuk ozon. Stratosfer bagian bawah menerima
UVC dalam jumlah yang sangat sedikit, jadi atom oksigen tidak ditemukan disini dan
ozon tidak dibentuk. Stratifikasi vertical ini, dengan lapisan hangat diatas dan lapisan
dingin dibawah, membuat stratosfer stabil. Tidak ada konveksi dan turbulen pada
bagian atmosfer ini. Puncak stratosfer disebut strstopause, diatas dimana suhu
menurun sesuai dengan ketinggian.
Mesosfer
Kata Mesosfer berasal dari Bahasa Yunani : mesos yang berarti tengah dan
sphaira yang berarti bola. Mesosfer merupakan lapisan atmosfer bumi yang jauh diatas
stratosfer dan jauh dibawah termosfer. Di mesosfer suhu menurun sesuai dengan
kenaikan tinggi. Batas atas mesosfer adalah mesopause, yang mana dapat menjadi
sangat dingin secara alami terjadi di bumi dengan suhu dibawah 130 K. Batas atas dan
bawah dari mesosfer berubah-ubah sesuai dengan ketinggian dan musim, tetapi batas
bawah dari mesosfer biasanya berlokasi pada ketinggian antara 50 km diatas
permukaan bumi dan mesopause biasanya mempunyai tinggi sekitar 100 km, kecuali
lintang tengah dan atas pada musim panas dimana terjadi penurunan ketinggian sekitar
85 km. Stratosfer, mesosfer dan bagian terendah termosfer sering disebut “atmosfer
tengah”, yang mempunyai rentang ketinggian kira-kira 10 hingga 100 km. Mesopause,
terletak pada ketinggian 80-90 km (50-56 mi), memisahkan mesosfer dari thermosfer.

7. Pada mesosfer, temperatur menurun sesuai dengan kenaikan ketinggian. Penurunan
temperature berlangsung karena penurunan pemanasan matahari dan kenaikan
pendinginan oleh emisi radiative CO2. Puncak mesosfer, disebut mesopause, adalah
tempat terdingin di planet Bumi. Temperatur di mesosfer bagian atas turun serendah -
100 oC (173 K; -148 oF), bervariasi menurut ketinggian dan musim.
Thermosfer
Thermosfer adalah lapisan terbesar dari atmosfer bumi, jauh diatas mesosfer
dan jauh dibawah exosfer. Pada lapisan ini, radiasi ultraviolet menyebabkan ionisasi.
International Space Station telah stabil mengorbit pada bagian tengah thermosfer,
diantara 320 hingga 380 kilometer (200 hingga 240 mi). Fenomena Aurora juga terjadi
di thermosfer. Kata Thermosfer diambil dari Bahasa Yunani θερμός (thermos) yang
berarti panas, Thermosfer dimulai sekitar 80 kilometer (50 mi) di atas bumi. Pada
ketinggian ini, gas residu disortir kedalam strata yang mengacu pada massa molekul.
Temperatur Thermosfer meningkat sesuai dengan kenaikan ketingggian karena
penyerapan energi radiasi matahari yang tinggi dengan jumlah kecil residual oxygen
yang masih ada. Temperatur sangat bergantung pada aktivitas matahari, dan dapat
meningkat hingga 1,500 oC (2,730 oF). Radiasi menyebabkan partikel atmosfer pada
lapisan ini menjadi terisi dengan listrik (lihat ionosphere), memungkinkan gelombang
radio untuk memancarkan dan menerima gelombang. Pada eksosfer, dimulai dari 500
hingga 1.000 kilometer (310 hingga 620 mi) diatas muka bumi, atmosfer masuk
kedalam luar angkasa. Gas yang sangat tipis pada lapisan ini dapat mencapai 2.500 oC
(4.530 oF) selama siang hari. Walaupun temperaturnya sangat tinggi, tidak akan terasa
panas, karena sangat mendekati vakum, jadi tidak cukup untuk terjadi kontak dengan
atom gas untuk mentransfer panas. Termometer akan menunjukan angka dibawah 0 oC
(32 oF), dikarenakan energi hilang oleh radiasi yang mengambil alih energi yang
diperoleh dari gas atmosfer. Sekitar 160 kilometer (99 mi), anacoustic zone mencegah
transmisi bunyi.
Eksosfer
Eksosfer adalah lapisan paling atas dari atmosfer bumi. Pada eksosfer, molekul
naik cukup cepat untuk mencapai kecepatan lepas (escape velocity) dapat lepas ke luar
angkasa dengan sedikit peluang untuk tubrukan; jika molekul itu bergerak dengan
kecepatan dibawah kecepatan lepas, maka tidak akan bisa keluar karenagaya gravitasi.
Pada kasus lain, seperti molekul yang tidak mungkin untuk bertubrukan dengan molekul
lain dikarenakan densitas yang rendah pada eksosfer.
Hukum Barometric
Gradien Tekanan (perubahan tekanan dengan jarak) menyebabkan udara
bergerak. Gaya gradien tekanan selalu mengarah dari tekanan TINGGI (H) ke tekanan
RENDAH (L)

8. P
PG
d
Gaya gradien tekanan analog dg gaya gravitas pada slope gunung
– Besarannya sebanding dg gradien tekanan.
– Arahnya berlawanan dg arah gradien tekanan. Arahnya dari tekanan
“HIGH” ke “LOW” .
– Dia tegak lurus dg garis-garis tekanan konstan (isobars).
– Makin rapat isobar, makin besar gradien dan makin besar gaya tekanan.
– Gaya tekanan sepanjang isobar adalah NOL
Kesetimbangan Hidrostatik
• Kesetimbangan Hydrostatik (atau equilibrium) adalah kesetimbangan antara
gaya gradien tekanan dan gaya gravitas dalam arah vertikal
• Rata-rata gravitas seimbang dg gaya gradien tekanan -> keseimbangan
hidrostatik
• Deviasi yg kecil dari keseimbangan hidrostatik menghasilkan angin vertikal yg
kecil (beberapa cm/s)

9. Sirkulasi Angin Darat dan Angin Laut
Sistem angin di bumi ini dibedakan menjadi 2 kelompok, yaitu angin yang
bersifat umum dan angin yang bersifat lokal. Angin laut dan angin darat merupakan
angin yang bersifat lokal. Selain angin laut dan angin darat, contoh angin yang bersifat
lokal lainnya adalah: angin lembah, angin gunung, angin fohn, dll. Angin dikategorikan
sebagai angin angin yang bersifat lokal adalah bila angin tersebut terjadi hanya pada
daerah-daerah tertentu yang dipengaruhi oleh kondisi setempat. Pada dasarnya angin
lokal yeng berupa angin darat dan angin laut berhubungan dengan sifat daratan dan
lautan dalam menerma dan melepaskan panas. Daratan lebih cepat menerima panas
dan lebih cepat pula melepaskan panas. Sedangkan lautan lebih lambat menerima
panas serta lebih lambat melepaskan panas. Selain itu, angin darat dan angin laut
dapat terjadi karena adanya perbedaan fisik darat dengan laut. Berikut ini adalah
pengertian angin laut dan angin darat:
ANGIN LAUT
Angin laut adalah udara yang bergerak dari lautan ke daratan. Angin laut terjadi
pada siang hari, saat matahari mulai memancarkan panasnya. Daratan yang
merupakan benda padat dapat menyerap panas matahari jauh lebih cepat daripada
lautan yang merupakan benda cair. Karena suhu di atas daratan lebih tinggi daripada
suhu diatas lautan, udara di atas daratan pun lebih cepat menjadi panas dan naik.
Tempat yang ditinggalkannya akan segera diisi udara dari lautan yang berpindah ke
tempat ke atas daratan sehingga terjadilah angin laut.
ANGIN DARAT
Angin darat adalah udara yang bergerak dari daratan ke lautan. Angin darat
umumnya terjadi pada malam hari, saat matahari sudah tidak memancarkan panasnya.
Daratan yang lebih cepat menyerap panas matahari akan melepaskan panas itu
dengan lebih cepat pula. Maka, suhu diatas daratan segera menjadi lebih dingin bila

10. dibandingkan dengan suhu diatas lautan. Karena suhu di atas lautan lebih panas, udara
yang terdorong ke atas akibat panaspun lebih banyak terjadi diatas lautan. Karena
tekanan udara diatas lautan lebih rendah (banyak tempat kosong yang ditinggalkan
oleh udara yang naik), maka udara dingin dari atas daratan pun mengalir ke lautan
untuk mengisi tempat yang kosong tersebut sehingga terjadilah angin darat.
Siklus Geokimia
Siklus Geokimia Unsur
Geokimia adalah ilmu yang mempelajari kandungan unsur dan isotop dalam
lapisan bumi, terutama yang berhubungan dengan kelimpahan (abundant), penyebaran
serta hukum-hukum yang mengontrolnya. Dari dasar ini berkembang beberapa cabang
ilmu geokimia diantaranya yaitu geokimia panasbumi, geokimia mineral, geokimia
petroleum dan geokimia lingkungan. Pada pembahasan selanjutnya penulis akan lebih
banyak membicarakan tentang geokimia mineral, khususnya pada sedimentologi.
Lahirnya geokimia sebagai cabang ilmu geologi baru menyebabkan munculnya metoda
dan data observasi baru mengenai berbagai hal yang banyak menarik perhatian para
ahli sedimentologi. Sebagian besar penelitian geokimia pada mulanya diarahkan pada
penelitian kuantitatif untuk mengetahui penyebaran unsur-unsur kimia di alam,
termasuk penyebarannya dalam batuan sedimen. Lambat laun data tersebut menuntun
para ahli untuk memahami apa yang disebut sebagai siklus geokimia serta penemuan
hukum-hukum yang mengontrol penyebaran unsur dan proses-proses yang
menyebabkan timbulnya pola penyebaranunsur seperti itu.

11. Evolusi Awal Atmosfer
Atmosfer awal terutama helium (He) dan
hydrogen (H). Panas dari kerak yg masih meleleh,
matahari, dan mungkin solar wind yang menguat,
menghilangkan atmosfer ini. Gravitas penting untuk
menjaga atmosfer. H, He mempunyai berat molekuler
yang rendah dan bisa mencapai kecepatan untuk
meninggalkan (kecepatan yang perlu untuk lepas dari
gravitas). Penjelasan lain: gas-gas akan dipindahkan
oleh tumbukan antara Bumi yang tumbuh dan benda
besar lainnya (planet yg gagal). Energi yg sangat
dahsyat yang dilepaskan bisa melempar atmosfer awal.
Teori ini menjelaskan asal Bulan dan kemiringan sumbu
Bumi 23o. Sekitar 4.4 milyar tahun yang lalu, permukaan
telah cukup mendingin untuk membentuk kerak. Banyak
gunung api melepaskan uap, carbon dioxide, dan
ammonia. Ini mengarah ke awal “atmosfer ke dua",
yang mula-mula carbon dioxide dan uap air, dengan
sebagian nitrogen tapi sebenarnya tidak ada oxygen.
Tambahan air didatangkan oleh tumbukan, barangkali
dengan asteroids yg terlempar dari sabuk asteroid
karena pengaruh gravitas Jupiter. Ketika atmosfer
mendingin, banyak carbon dioxide dilarutkan di laut dan
dicurahkan sebagai carbonat. Simulasi yang dijalankan
di Universitas Waterloo dan Universitas Colorado
menyarankan bahwa atmosfer bisa mempunyai hingga
40% hydrogen. Ini umumnya dipercaya bahwa green
house effect, yang disebabkan oleh banyaknya carbon
dioxide dan methane, menjaga Bumi dari pembekuan.
Cyanobacteria kira-kira terjadi 3.3 miliar tahun yang lalu
dan merupakan oksigen pertama yang berkembang
menjadi organ yang menghasilkan energi dari
fotosintesa. Mereka bertanggung jawab untuk mulainya
konversi atmosfer bumi dari anoxic state ke oxic state
(yaitu, dari keadaan tanpa oksigen ke keadaan dengan
oksigen) selama periode 2.7 hingga 2.2 miliar tahun
yang lalu. Mereka adalah yang pertama kali
menghasilkan fotosintesa oksigenik, dan mampu
menghasilkan oksigen, sambil mengasingkan carbon
dioxide dalam molekul-molekul organik, memainkan
peran utma dalam pengoksigenan atmosfer. Ini sering
diacu sebagai Oxygen Catastrophe. Oxygen adalah
racun bagi organ microscopic anaerobic yang dominan. Kenaikan konsentrasi oksigen
di atmosfer memerlukan waktu karena bes, menghilangkannya dari atmosfer.
Photosynthesizing plants later evolved dan terus menerus melepaskan oksigen dan

12. menyingkirkan carbon dioksida. Ketika oxygen dilepaskan, dia bereaksi dengan
ammonia untuk melepaskan nitrogen. Bakteri juga mengubah ammonia (NH3) menjadi
nitrogen, tapi sebagian besar nitrogen saat ini di atmosfer dihasilkan dari fotolisis
ammonia dengan kekuatan cahaya matahari. Karena lebih banyak lagi muncul
tanaman, level oxygen bertambah dengan nyata, sedangkan carbon dioxida berkurang.
Mula-mula oksigen bergabung dengan berbagai elemen, tapi akhirnya oksigen
terakumulasi di atmosfer menyumbang pada meledaknya Cambrian dan evolusi lebih
lanjut. Dengan keberadaan lapisan ozone, bentuk-bentuk kehidupan menjadi lebih
terlindungi dari radiasi ultraviolet. Kehidupan di benua (450 juta tahun yang lalu). Antara
200 dan 250 juta tahun yang lalu, hingga 35% dari atmosfer adalah oxygen (seperti yg
terdapat dalam gelembung atmosfer purbakala yang terpelihara dalam warna
kekuningan). Atmosfer modern ini mempunyai komposisi yang dilakukan oleh
ganggang hijau-biru maupun proses-proses geologi. O2 secara alami tidak tetap bebas
di atmosfer tapi cenderung dikonsumsi oleh reaksi kimia anorganik, dan oleh binatang,
bakteri, dan bahkan tanaman darat di malam hari. CO2 cenderung diproduksi oleh hasil
pernapasan dan dekomposisi serta oksidasi materi organik. O2 akan hilang dalam
beberapa juta tahun oleh reaksi kimia, dan CO2 larut dalam air dan akan hilang dalam
millenia jika tidak diganti. Keduanya dijaga oleh produktivitas biologis dan gaya-gaya
geologi yang bekerja bersama untuk mempertahankan pada tingkat yang benar-benar
tetap selama lebih dari jutaan tahun.
Siklus Nitrogen

13. Nitrogen adalah unsur yang paling berlimpah di atmosfer (78% gas di atmosfer
adalah nitrogen). Meskipun demikian, penggunaan nitrogen pada bidang biologis
sangatlah terbatas. Nitrogen merupakan unsur yang tidak reaktif (sulit bereaksi dengan
unsur lain) sehingga dalam penggunaan nitrogen pada makhluk hidup diperlukan
berbagai proses, yaitu: fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi. Siklus
nitrogen sendiri adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur
nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat
terjadi secara biologis maupun non-biologis. Siklus nitrogen secara khusus sangat
dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan nitrogen dapat mempengaruhi tingkat
proses ekosistem kunci, termasuk produksi primer dan dekomposisi. Aktivitas manusia
seperti pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan
pelepasan nitrogen dalam air limbah telah secara dramatis mengubah siklus nitrogen
global. Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfer, nitrogen
dalam bentuk gas tidaklah reaktif. Hanya beberapa organisme yang mampu untuk
mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi
nitrogen. Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika, seperti terjadinya
kilat. Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan
ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian, sedikit sekali makhluk hidup yang
dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh
makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain. Oleh
sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi
penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen. Vertebrata secara tidak
langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein
maupun asam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang
lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida, dan dipergunakan untuk
sintesis protein dan asam nukleat yang baru, atau senyawa lainnya. Sekitar setengah
dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino
esensial bagi vertebrata, artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari
asupan nutrisi senyawa lain, sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan
beberapa bahan dasar nutrisi, termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat.
Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata, biasanya organisme yang
mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih
tinggi, yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata. Nukleotida yang
diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan
metabolisme, sehingga istilah "nukleotida esensial" kurang tepat. Kandungan nitrogen
pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina, asam aspartat dan
glisina, layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari
glukosa. Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan
dioksidasi guna memperoleh energi. Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen
lambat laun akan membentuk CO2 atau H2O, dan kandungan atom nitrogen akan
mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi. Setiap
asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing, lengkap dengan
perangkat enzimatiknya.

14. FUNGSI DALAM EKOLOGI
Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di Bumi. Nitrogen
adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya dimasukkan ke
dalam protein, tahu kan kalau protein adalah zat yang sangat kita butuhkan dalam
pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam nukleat, seperti DNA dan
RNA yang nantinya membawa hereditas. Pada tumbuhan, banyak dari nitrogen
digunakan dalam molekul klorofil, yang penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan
lebih lanjut. Meskipun atmosfer bumi merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian
besar relatif tidak dapat digunakan oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami
(melalui proses konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium), diperlukan untuk
mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme
hidup, oleh karena itu nitrogen menjadi komponen penting dari produksi pangan.
Kelimpahan atau kelangkaan dari bentuk "tetap" nitrogen, (juga dikenal sebagai
nitrogen reaktif), menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada
sebidang tanah.
PROSES-PROSES DALAM DAUR NITROGEN
Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk nitrogen
organik, amonium (NH4 +), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan gas nitrogen (N2). Nitrogen
organik dapat berupa organisme hidup, atau humus, dan dalam produk antara
dekomposisi bahan organik atau humus dibangun. Proses siklus nitrogen mengubah
nitrogen dari satu bentuk kimia lain. Banyak proses yang dilakukan oleh mikroba baik
untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen dalam bentuk yang dibutuhkan
untuk pertumbuhan. Diagram di atas menunjukkan bagaimana proses-proses cocok
bersama untuk membentuk siklus nitrogen (lihat gambar).

15. 1. Fiksasi Nitrogen
Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang mengubah nitrogen di
udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme yang mem-fiksasi nitrogen disebut
diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang dapat menggabungkan
hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen biologis ini dapat ditulis sebagai
berikut:
N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2
Mikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain: Cyanobacteria,
Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu ganggang hijau biru
juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang lebih tinggi, dan beberapa
hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis) dengan diazotrof. Selain
dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga terjadi pada proses non-biologis,
contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat Cara yang dapat mengkonversi unsur
nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang lebih reaktif:
a. Fiksasi biologis: beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan tanaman
polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki nitrogen
sebagai nitrogen organik. Sebuah contoh dari bakteri pengikat nitrogen adalah
bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar kacang-kacangan.
Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas bakteri Azotobacter.
b. Industri fiksasi nitrogen: Di bawah tekanan besar, pada suhu 600 C, dan dengan
penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya berasal dari gas
alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk membentuk amonia (NH3).
Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah bersamaan dengan gas hidrogen (H2)
menjadi amonia (NH3), yang digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak.
c. Pembakaran bahan bakar fosil: mesin mobil dan pembangkit listrik termal, yang
melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx).
d. Proses lain: Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan terutama
petir, dapat memfiksasi nitrogen.
2. Asimilasi
Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik dalam bentuk ion
nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh nitrogen dari tanaman yang
mereka makan.
Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui rambut akarnya.
Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan kemudian ion
amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat, dan klorofil. Pada
tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia, nitrogen dapat
berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung dari nodul. Hewan, jamur, dan
organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam amino, nukleotida dan
molekul organik kecil.
3. Amonifikasi

16. Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi amonium (NH4+) oleh
bakteri dan jamur.
4. Nitrifikasi
Konversi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang hidup di dalam
tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi, bakteri nitrifikasi seperti
spesies Nitrosomonas mengoksidasi amonium (NH4 +) dan mengubah amonia menjadi
nitrit (NO2-). Spesies bakteri lain, seperti Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi
nitrit menjadi dari nitrat (NO3-). Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat penting
karena nitrit merupakan racun bagi kehidupan tanaman.
Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini:
1. NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+
2. NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3-
3. NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−
4. NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e
Karena kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan air tanah.
Peningkatan nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air minum, karena nitrat
dapat mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan menyebabkan sindrom
methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah mengisi aliran sungai, nitrat yang
memperkaya air tanah dapat berkontribusi untuk eutrofikasi, sebuah proses dimana
populasi alga meledak, terutama populasi alga biru-hijau. Hal ini juga dapat
menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena permintaan yang berlebihan untuk
oksigen. Meskipun tidak secara langsung beracun untuk ikan hidup (seperti amonia),
nitrat dapat memiliki efek tidak langsung pada ikan jika berkontribusi untuk eutrofikasi
ini.
5. Denitrifikasi
Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N2), untuk
menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh spesies bakteri seperti
Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik. Mereka menggunakan nitrat
sebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama respirasi. Fakultatif anaerob bakteri
ini juga dapat hidup dalam kondisi aerobik.
Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari bentuk peralihan
sebagai berikut:
NO3− → NO2− → NO + N2O → N2 (g)
Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:
2 NO3− + 10 e− + 12 H+ → N2 + 6 H2O
6. Oksidasi Amonia Anaerobik
Dalam proses biologis, nitrit dan amonium dikonversi langsung ke elemen (N2) gas
nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen unsur di

17. lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses yang disebut
oksidasi amonia anaerobik
NH4+ + NO2− → N2 + 2 H2O
Siklus Oksigen
Tumbuhan dan binatang menghirup oksigen dari udara, yang lalu dimanfaatkan
dalam proses kehidupannya. Tentu saja oksigen itu perlu diganti dengan yang baru,
kalau tidak, kehidupan di bumi akan berhenti. Binatang menghirupoksigen (O2) dan
menghembuskan karbondioksida (CO2).Di siang hari, pepohonan mengubah CO2
menjadi oksigen (O2) selama proses fotosintesis berlangsung, tumbuhanmelepaskan
oksigen ke atmosfir melalui daun mereka.Oksigen atau zat asam adalah unsur kimia
dalam sistemtabel periodik yang mempunyai lambang O dan nomor atom 8. Ia
merupakan unsur golongan kalkogen dan dapat dengan mudah bereaksi dengan
hampir semua unsur lainnya (utamanya menjadi oksida). Pada Temperatur dan tekanan
standar, duaatom unsur ini berikatan menjadi dioksigen, yaitu senyawa gas diatomik
dengan rumus O2 yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Oksigen
merupakan unsur palingmelimpah ketiga di alam semesta berdasarkan massa dan
unsur paling melimpah di kerak Bumi.Gas oksigen diatomik mengisi 20,9% volume
atmosfer bumi.

18. Siklus Karbon
Karbon di atmosfer
Diagram dari siklus karbon. Angka dengan warna hitam menyatakan berapa
banyak karbon tersimpan dalam berbagai reservoir, dalam milyar ton ("GtC" berarti
Giga Ton Karbon). Angka dengan warna biru menyatakan berapa banyak karbon
berpindah antar reservoir setiap tahun. Sedimen, sebagaimana yang diberikan dalam
diagram, tidak termasuk ~70 juta GtC batuan karbonat dan kerogen. Bagian terbesar
dari karbon yang berada di atmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida (CO2). Meskipun
jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di
atmosfer (hanya sekitar 0,04% dalam basis molar, meskipun sedang mengalami
kenaikan), namun ia memiliki peran yang penting dalam menyokong kehidupan. Gas-
gas lain yang mengandung karbon di atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbon atau
CFC (CFC ini merupakan gas artifisial atau buatan). Gas-gas tersebut adalah gas
rumah kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah dalam dekade terakhir
ini, dan berperan dalam pemanasan global. Karbon diambil dari atmosfer dengan
berbagai cara:
Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah
karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer.
Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan

19. yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang
cepat.
Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO 2 akan
lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh
sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke
kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).
Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi,
organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme
juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang
keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian
biological pump).
Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak
memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer.
Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO 2 atmosferik
karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai
untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).
Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:
Melalui pernapasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakan
reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau
molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.
Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri
mengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan
mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi
metana jika tidak tersedia oksigen.
Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang
terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap).
Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, produk dari industri
perminyakan (petroleum), dan gas alam akan melepaskan karbon yang sudah
tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan
penyebab utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer.
Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping atau
kalsium oksida, dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu
gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang
banyak.
Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut
dilepas kembali ke atmosfer.
Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepaskan gas ke atmosfer.
Gas-gas tersebut termasuk uap air, karbon dioksida, dan belerang. Jumlah
karbon dioksida yang dilepas ke atmosfer secara kasar hampir sama dengan
jumlah karbon dioksida yang hilang dari atmosfer akibat pelapukan silikat; Kedua
proses kimia ini yang saling berkebalikan ini akan memberikan hasil
penjumlahan yang sama dengan nol dan tidak berpengaruh terhadap jumlah
karbon dioksida di atmosfer dalam skala waktu yang kurang dari 100.000 tahun.

20. Efek Rumah Kaca
Pengantar
Secara alamiah sinar matahari yang masuk ke
bumi, sebagian akan dipantulkan kembali oleh
permukaan bumi ke angkasa. Sebagian sinar
matahari yang dipantulkan itu akan diserap oleh
gas-gas di atmosfer yang menyelimuti bumi –
disebut gas rumah kaca, sehingga sinar tersebut
terperangkap dalam bumi. Peristiwa ini dikenal
dengan efek rumah kaca (ERK) karena peristiwanya
sama dengan rumah kaca, dimana panas yang
masuk akan terperangkap di dalamnya, tidak dapat
menembus ke luar kaca, sehingga dapat
menghangatkan seisi rumah kaca tersebut.
Efek Rumah Kaca
Peristiwa alam ini menyebabkan bumi menjadi hangat dan layak ditempati
manusia, karena jika tidak ada ERK maka suhu permukaan bumi akan 33 derajat
Celcius lebih dingin. Gas Rumah Kaca (GRK) seperti CO2 (Karbon dioksida), CH4
(Metan) dan N2O (Nitrous Oksida), HFCs (Hydrofluorocarbons), PFCs
(Perfluorocarbons) and SF6 (Sulphur hexafluoride) yang berada di atmosfer dihasilkan
dari berbagai kegiatan manusia terutama yang berhubungan dengan pembakaran
bahan bakar fosil (minyak, gas, dan batubara) seperti pada pembangkitan tenaga listrik,
kendaraan bermotor, AC, komputer, memasak. Selain itu GRK juga dihasilkan dari
pembakaran dan penggundulan hutan serta aktivitas pertanian dan peternakan. GRK
yang dihasilkan dari kegiatan tersebut, seperti karbondioksida, metana, dan nitroksida,
menyebabkan meningkatnya konsentrasi GRK di atmosfer. Berubahnya komposisi GRK
di atmosfer, yaitu meningkatnya konsentrasi GRK secara global akibat kegiatan
manusia menyebabkan sinar matahari yang dipantulkan kembali oleh permukaan bumi
ke angkasa, sebagian besar terperangkap di dalam bumi akibat terhambat oleh GRK
tadi. Meningkatnya jumlah emisi GRK di atmosfer pada akhirnya menyebabkan
meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi, yang kemudian dikenal dengan
Pemanasan Global.

21. Sinar matahari yang tidak terserap permukaan bumi akan dipantulkan kembali dari
permukaan bumi ke angkasa. Setelah dipantulkan kembali berubah menjadi gelombang
panjang yang berupa energi panas. Namun sebagian dari energi panas tersebut tidak
dapat menembus kembali atau lolos keluar ke angkasa, karena lapisan gas-gas
atmosfer sudah terganggu komposisinya. Akibatnya energi panas yang seharusnya
lepas keangkasa (stratosfer) menjadi terpancar kembali ke permukaan bumi (troposfer)
atau adanya energi panas tambahan kembali lagi ke bumi dalam kurun waktu yang
cukup lama, sehingga lebih dari dari kondisi normal, inilah efek rumah kaca berlebihan
karena komposisi lapisan gas rumah kaca di atmosfer terganggu, akibatnya memicu
naiknya suhu rata-rata dipermukaan bumi maka terjadilah pemanasan global. Karena
suhu adalah salah satu parameter dari iklim dengan begitu berpengaruh pada iklim
bumi, terjadilah perubahan iklim secara global.
Pemanasan global dan perubahan iklim menyebabkan terjadinya kenaikan suhu,
mencairnya es di kutub, meningkatnya permukaan laut, bergesernya garis pantai,
musim kemarau yang berkepanjangan, periode musim hujan yang semakin singkat,
namun semakin tinggi intensitasnya, dan anomaly-anomali iklim seperti El Nino – La
Nina dan Indian Ocean Dipole (IOD). Hal-hal ini kemudian akan menyebabkan
tenggelamnya beberapa pulau dan berkurangnya luas daratan, pengungsian besar-
besaran, gagal panen, krisis pangan, banjir, wabah penyakit, dan lain-lainnya.

22. Radiasi
Radiasi merupakan penjalaran energi melalui gelombang elektromagnetik (GEM)
Satu-satunya bentuk energi yang dapat merambat tanpa media transfer. Dengan kata
lain, transfer energi oleh radiasi dapat terjadi melalui ruang hampa. Radiasi yang
dipancarkan sebagai gelombang eletromagnectic oleh semua hal dengan suhu di atas 0
K. Radiasi yang dipancarkan tergantung pada temperatur.
Radiasi Electromagnetik adalah gelombang
Disusun oleh:
Listrik gelombang (E)
Magnetic Wave (M)
Mereka saling tegak lurus
SIFAT GELOMBANG
Amplitudo: tinggi gelombang (dari diam ke
puncak)
Panjang gelombang: panjang satu siklus
gelombang lengkap, atau jarak antara puncak ke
puncak atau palung ke palung
Jumlah energi yang dibawa oleh gelombang
berhubungan dengan amplitudo gelombang
Frekuensi: jumlah siklus per detik (siklus per
detik - Hertz - Hz-sistem internasional)
Periode: waktu yang dibutuhkan untuk
menyelesaikan satu siklus (detik)

23. Radiasi Benda Hitam
Sebuah benda hitam adalah badan murni hipotetis yang
menyerap dan memancarkan radiasi maksimum yang mungkin
pada panjang gelombang setiap. Ini adalah emitor sempurna
dan penyerap sempurna radiasi. Sebuah benda hitam tidak
harus muncul sebagai benda yang berwarna hitam "hitam".
Matahari dan permukaan bumi berperilaku kira-kira sebagai
benda hitam-meskipun hal ini tidak berlaku untuk atmosfer.
Perbandingan Intensitas radiasi hitam
Stefan-Boltzmann Law:
E=σ T4
E= intensity of radiation
(Joules.sec-1. m-2 = Watts.m-2)
σ= Stefan-Boltzmann constant
=5.67 x 10-8 watts per meter square per K4)
(K=Kelvin)
Implications:
If T doubles,
E2= σ (2T)4 =σ (2T)4 =16 E
Benda hitam sejati tidak ada di alam, Kebanyakan cairan dan padatan dapat
diperlakukan sebagai graybodies, yang berarti bahwa mereka memancarkan beberapa
persentase dari jumlah maksimum radiasi mungkin pada suhu tertentu. Persentase
energi dipancarkan oleh zat relatif terhadap suatu hitam disebut sebagai ε emisivitas.
E = ε σ T4

24. Hukum Wien
λmax = constant/T
λmax = 2897 μm K /T (in K)
Radiasi matahari yang disebut
"gelombang pendek" radiasi
Terrestrial radiasi disebut "radiasi
gelombang panjang" Panjang
gelombang emisi maksimum
untuk matahari = 0,50 m
(sebagian besar emisi terjadi
pada panjang gelombang
terlihat). Panjang gelombang
emisi maksimum untuk Bumi =
10 m (sebagian besar emisi
terjadi pada panjang gelombang
infra merah jauh)