Hambatan Atmosfer

Hambatan Atmosfer

Hambatan atmosfer adalah tenaga elektromagnetik dalam jendela atmosfer yang tidak seluruhnya dapat mencapai permukaan bumi secara utuh karena sebagian terhalang oleh atmosfer. Hambatan ini terutama disebabkan oleh butir-butir yang ada di atmosfer seperti debu, uap air, dan berbagai macam gas. 

Partikel Penyebab Hambatan Atmosfer

Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas-gas yang tidak tampak dan tidak berwarna. Sekitar 99% didominasi oleh gas nitrogen dan oksigen, dan yang paling banyak jumlahnya di atmosfer adalah nitrogen. Empat gas, nitrogen, oksigen, argon dan karbondioksida meliputi hampir seratus persen dari volume udara kering. Gas lain yang stabil adalah neon, helium, metana, kripton, hidrogen, xenon dan yang kurang stabil termasuk ozon dan radon juga terdapat di atmosfer dalam jumlah yang sangat kecil. Selain udara kering, lapisan atmosfer mengandung air dalam ketiga fasanya dan aerosol atmosfer.

Oleh karena itu, udara kering yang murni di alam tidak pernah ditemui karena 2 alasan, yakni adanya uap air di udara yang jumlahnya berubah-ubah dan selalu ada injeksi zat ke dalam udara, misalnya asap dan partikel debu. Udara seperti ini disebut udara alam. Berikut adalah beberapa partikel yang menyebabkan hambatan atmosfer:

1. Debu

    Debu adalah partikel padat yang dapat dihasilkan oleh manusia atau alam dan                   merupakan hasil dari proses pemecahan suatu bahan. Jumlah debu berubah-ubah               bergantung pada tempat. Di pegunungan, jumlah debu hanya beberapa ratus partikel tiap     cm³, tetapi kota besar, daerah industri, dan daerah kering, jumlah debu dapat mencapai 5     juta tiap cm³. Konsentrasi debu umumnya berkurang dengan bertambahnya ketinggitan,       meskipun debu meteorik dapat dijumpai pada lapisan atmosfer atas. Sumber debu                   beraneka ragam, yaitu asap, abu vulkanik, pembakaran bahan bakar, kebakaran hutan,          bakteri, spora, tepung dan serbuk dari tanah yang berhembus ke atas, partikel garam yang    masuk ke dalam atmosfer dari percikan air laut, dan sebgainya. Partikel debu yang bersifat    higroskopis akan bertindak sebagai inti kondensasi. Debu higrokopis yang penting ialah        partikel garam, asap batu bara atau arang. Kabas (smog) singkatan dari kabut dan asap          (smog and fog) adalah kabut tebal yang sering dijumpai di daerah industri yang lembab.        Debu dapat menyerap, memantulkan, dan menghamburkan radiasi yang datang. Debu          atmosferik dapat tersapu turun ke permukaan bumi oleh curah hujan. Tetapi kemudian          atmosfer dapat terisi partikel debu kembali. 

2. Uap Air

    Kandungan uap air di atmosfer mudah berubah menurut arah (horizontal & vertical)               maupun menurut waktu. Air (H2O) di atmosfer memiliki bentuk yang bermacam-macam,    mulai dari uap air (gas), air (cair), dan es (padat). Proses pengangkatan air ke udara dalam    bentuk uap air (evaporasi), kemudian terjadi pendinginan pada level tertentu sehingga          berubah menjadi awan yang memiliki komposisi bentuk air (kondensasi) kemudian turun      sebagai hujan (presipitasi). Jika naik lagi ke atas sampai air berubah menjadi es (suhu            yang sangat dingin) maka akan turun sebagai salju.  Jumlah uap air selalu berubah karena    terjadinya penguapan dan kondensasi secara terus menerus.  Di atmosfer, uap air terdapat    pada lapisan troposfer yang merupakan lapisan terbawah atmosfer.  Lapisan ini mencakup      8 km di kutub dan 16 km di ekuator, atau rata-rata 12 km.   Sumber uap air utama adalah     lautan. Uap air berperan sangat penting di atmosfer karena mengeluarkan bahang yang         sangat banyak yang disebut bahang laten (latent heat). Bahang laten ini merupakan                 sumber utama dalam pembentukan badai seperti hujan badai,  hujan es,                                     salju, dan hurricane.  Uap air juga merupakan gas rumah kaca karena menyerap radiasi         yang keluar dari bumi sehingga bumi menjadi lebih hangat. 

3. Nitrogen

   Nitrogen (N₂) terdapat di udara dalam jumlah paling banyak, yaitu meliputi 78 bagian.          Nitrogen tidak langsung bergabung dengan unsur lain, tetapi pada hakikatnya unsur ini         adalah penting karena nitrogen merupakan bagian dari senyawa organik. 

4. Oksigen

    Oksigen (O₂) sangat penting bagi kehidupan, yaitu untuk mengubah zat makanan menjadi     energi hidup. Oksigen dapat bergabung dengan unsur kimia lain yang dibutuhkan untuk        pembakaran.

5. Karbon Dioksida (CO₂)

    Karbon dioksida merupakan komponen atmosfer meskipun hanya sedikit (0,038%) tetapi     berperan sangat penting. Karbon dioksida berasal dari berbagai sumber seperti                         pembusukan vegetasi, hasil buang pernapasan dari manusia dan hewan, pembakaran             bahan bakar fosil, deforestasi, dan erupsi vulkanik. Karbondioksida (CO₂), yang bertindak     sebagai gas rumah kaca (GRK) dan menyebabkan efek rumah kaca (ERK), yaitu                       transparan terhadap radiasi gelombang pendek matahari dan menyerap radiasi                         gelombang panjang bumi. Kenaikan kadar CO₂ akan menyebabkan kenaikan temperatur       permukaan bumi dan menimbulkan pemananasan global. Sejak revolusi industri                     konsentrasi CO₂ terus naik yang disebabkan antara lain kenaikan pemakaian bahan bakar     karbon (BBK) dan hidrokarbon.

6. Ozon (O₃) 

    Ozon (O₃) adalah gas yang sangat aktif dan merupakan bentuk lain dari oksigen. Gas ini         terdapat terutama pada ketinggian antara 20 dan 30 km. Gas ini juga ada di troposfer.           Ozon yang dihasilkan dekat dengan permukaan bumi adalah sebagai polutan.  Ozon               merupakan komponen utama dalam campuran noxius dari gas dan partikel yang                     dinamakan photochemical smog, yang terbentuk sebagai hasil dari reaksi diantara                   polutan yang diemisikan oleh kendaraan bermotor dan industri. Photochemical                       smog akan menyebabkan iritasi pada mata dan kerongkongan/ pernapasan dan merusak       tanaman. Biasanya digunakan sebagai disinfektan seperti untuk ozonisasi. Peran ozon           yang ada di stratosfer adalah untuk melindungi makhluk yang ada di permukaan bumi           dari paparan langsung sinar ultraviolet karena radiasi UV mempunyai energi besar dan          berbahaya bagi tubuh manusia. Bagi manusia dapat menyebabkan kanker kulit dan dapat      merusak tanaman (karena tanaman menyerap radiasi PAR bukan UV). 

7. Aerosol

    Aerosol merupakan suatu partikel padat atau liquid yang tersuspensi sangat kecil yang           berada di atmosfer. Aerosol ini berasal dari butiran air laut (mengandung garam) yang           terbawa ke atmosfer akibat evaporasi, partikel debu dari kebakaran, dan asap dari letusan     gunung berapi. Aerosol dapat mengurangi jumlah cahaya matahari yang mencapai                   permukaan bumi dengan menyerap, memantulkan dan membaurkan energi matahari             yang datang. Aerosol ini bisa menjadi inti kondensasi dalam pembentukan butiran hujan       di awan. 

Partikel-partikel atmosfer diatas membentuk kabut, awan, badai, dan lain - lain yang menjadi hambatan atmosfer.

Proses Hambatan Atmosfer

Proses penghambat dapat terjadi dalam bentuk serapan, pantulan, dan hamburan. 

Hamburan adalah penyebaran arah radiasi oleh partikel-partikel di atmosfer yang tidak dapat diperkirakan (Lillesand dan Kiefer, 1999). Partikel-partikel penyebab terjadiya hamburan diantaranya adalah partikel oksigen, nitrogen, dan ozon (Mather, 2004). Terdapat lima jenis hamburan di atmosfer:

1. Hamburan Rayleigh

    Hamburan Rayleigh terjadi ketika panjang gelombang radiasi lebih besar dibandingkan         dengan ukuran partikel penghambur. Hamburan ini terdiri dari material maupun unsur         kimia yang sangat ringan seperti nitrogen, oksigen, gas, ozon dan sebagainya. Diameter         dari hamburan ini lebih kecil dari spekrtum tampak. Hal ini dicirikan dengan warna langit     yang kebiruan. Karena butiran hamburan lebih kecil dibandingkan panjang gelombang           pada spektrum nampak maka banyak tersebar pada saluran biru (0,4 – 0,5 μm). Lillesand     dan Kiefer (1979) menyebutkan bahwa hamburan Rayleigh menyebabkan foto hitam               putih nampak berkabut sedangkan pada foto berwarna memberikan warna abu kebiruan       yang mengurangi ketajaman objek pada foto.

2. Hamburan Mie

    Hamburan mie terjadi ketika gelombang elektromagnetik berinteraksi dengan berbagai         partikel atmosferik dengan ukuran yang kurang lebih sama dengan panjang gelombang         tersebut. Hamburan ini cenderung mempengaruhi panjang gelombang yang lebih panjang     dibandingkan hamburan Rayleigh. Hamburan ini banyak tersebar pada spektrum hijau         (0,5 – 0,6 μm).

    Hamburan mie dapat disebabkan oleh dua sumber penyebab hamburan, yaitu partikel           yang berasal dari permukaan bumi dan partikel akibat berbagai proses reaksi kimiawi             pada atmosfer ataupun kondensasi.  Hamburan ini memunculkan efek kabut di atmosfer. 

3. Hamburan Non - Selektif

     Hamburan non selektif merupakan hamburan yang menghamburkan hampir seluruh              spektrum tampak di atmosfer. Hamburan non selektif terjadi ketika gelombang                        elektromagnetik berinteraksi dengan partikel atmosferik yang berukuran lebih besar dari      panjang gelombangnya. Hamburan ini memiliki diameter yang lebih besar dari spektrum      nampak dengan material seperti asap, debu, uap air, CO3 dan sebagainya. Hamburan ini        memiliki ciri warna langit yang gelap (awan kumulonimbus). Hamburan ini memliki              fungsi yang berbeda tergantung dari unsur kimia atau material yang dikandungnya.

     Kandungan material atau unsur kimia tersebut dapat berubah tergantung kondisi dari            permukaan bumi. Bila semakin banyak hamburan non selektif memungkinkan terjadinya      penutupan atmosfer bagian bawah, unsur kimia mempengaruhi tingkat penyebaran                pancaran matahari. Penyebaran hamburan ini semakin luasakan mendesak hamburan            yang lebih ringan, terutama hamburan yang mengandung unsur karbon.

4. Hamburan umum

   Hamburan umum (general case) adalah hamburan ke semua arah yang terjadi bila radiasi     mengenai partikel-partikel yang ada dalam atmosfer.

5. Hamburan atmosfer 

    Hamburan atmosfer adalah hamburan riil yang terjadi di atmosfer. dapat didefinisikan           sebagai gabungan dari berbagai hamburan sebagai fungsi dari kondisi atmosfer atau               ukuran partikel yang ada di atmosfer.

Serapan merupakan kebalikan dari hamburan. Serapan menyebabkan kehilangan efektif energi ke pembentuk atmosfer. Biasanya meliputi serapan energi pada panjang gelombang tertentu. Penyebabnya adalah uap air, karbon dioksida, dan ozon. Benda yang memiliki serapan tinggi maka pantulannya kecil. Benda yang memiliki pantulan kecil tergambar lebih gelap. 

Pengaruh Hambatan Atmosfer Pada Penginderaan Jauh

Dengan keberadaan hambatan atmosfer alat penginderaan jarak jauh seperti satelit, radar, dan sonar tentu akan terhambat. Hambatan  yang besar muncul di dalam atmosfer yang rapat, dan satelit dengan perigee dibawah 120 km memiliki kala hidup yang pendek. Disisi lain, satelit pada ketinggian diatas 600 km, hambatan atmosfernya lemah dimana satelit biasanya bertahan pada orbitnya lebih dari kala hidup operasional satelit. Pada ketinggian ini, gangguan periode orbit sangat kecil sehingga kita bisa dengan mudah menghitungnya tanpa pengetahuan yang tepat mengenai kerapatan atmosfer. Di ketinggian menengah, dua variabel kasar dari sumber energi menyebabkan variasi yang besar dalam kerapatan atmosfer dan menimbulkan gangguan orbit. Selain itu, pengambilan citra oleh alat penginderaan jauh juga terganggu.

Daftar Pustaka

Juniarti, Riza. 2013. Komposisi Atmosfer.  

http://diaryofforecaster.blogspot.co.id/2013/11/komposisi-atmosfer.html 

(diakses 14 Oktober 2016)

Penginderaan Jauh dan Interpretasi Citra by Lillesand & Kiefer, Fotogrmetri by Paul R. Wolf, Penginderaan Jauh Jilid 1 by Sutanto, dan Insight Magazine edisi 10.

Setiawan, Agnas. 2015. Jenis - jenis hamburan. https://geograph88.blogspot.co.id/2015/08/jenis-jenis-hamburan.html

(diakses 14 Oktober 2016)