Atmosfer Dan Hidrosfer

A.    ATMOSFER BUMI

Atmosfer penting bagi kehidupan di bumi karena tanpa atmosfer, maka manusia, hewan, dan tumbuhan tidak dapat hidup. Atmosfer juga bertindak sebagai pelindung kehidupan di bumi dari radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang angkasa pada malam hari. Sangat beruntung bahwa atmosfer menyebabkan hambatan bagi benda yang bergerak melaluinya sehingga sebagian meteor yang melalui atmosfer akan menjadi panas dan hancur sebelum mencapai permukaan bumi. Atmosfer bersifat dapat dimampatkan (compresible) sehingga lapisan atmosfer bawah lebih rapat daripada lapisan di atasnya, akibatnya tekanan udara berkurang sesuai dengan ketinggian. Massa total atmosfer sekitar 56 x 10⁴ ton, setengah dari massanya kira-kira terletak di bawah 6.000 m dan lebih dari 99% terletak di dalam lapisan 35.000 m dari permukaan bumi.

Revolusi industri dan revolusi pembangunan pada hakikatnya bertujuan meningkatkan kualitas hidup manusia, tetapi pada kenyataannya dapat menurunkan kualitas lingkungan, misalnya miningkatnya konsentrasi gas rumah kaca (GRK) yang pada giliranya dapat meningkatkan suhu atmosfer permukaan bumi. Salah satu gas rumah kaca adalah karbon dioksida (CO₂) yang transparan terhadap radiasi gelombang panjang bumi. Sumber ketakutan manusia sekarang disebabkan oleh terus meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca sejak revolusi industri.

1.      Awal Evolusi Atmosfer

Menurut ahli geologi, pada mulanya atmosfer bumi mengandung CO₂ (karbondioksida) berkadar tinggi sehingga karena efek rumah kaca, maka temperatur permukaan bumi juga tinggi. Pada waktu itu oksigen (O₂) belum terbentuk sehingga belum ada lapisan ozon (ozonosfer) di stratosfer, karena itu sinar ultraviolet dari matahari tidak mengalami atenuasi (absorbsi, refleksi, dan difusi) dan sampai permukaan bumi dengan intensitas radiasi yang sangat kuat. Kondisi semacam ini, tidak memumngkinkan adanya kehidupan pada permukaan bumi, kecuali mungkin ada kehidupan pada perairan yang dalam sehingga terlindung radiasi sinar UV (ultraviolet) dari matahari.

Sekitar 3,5 milyar tahun yang lalu mulai adanya evolusi makhluk hidup yang berklorofil yang memungkinkan proses fotosintesis. Evolusi ini berlanjut terus sehingga proses fotosintesis semakin efisien. Karena fotosintesis memerlukan karbondioksida maka kadar karbon di atmosfer menjadi berkurang dan sebaliknya kadar oksigen lambat laun bertambah. Melalui proses fotokimia dan energi matahari (terutama panjang gelombang pendek), maka terbentuk lapisan ozon (O₃) di stratosfer. Lapisan ozon dapat menahan atau menyerap gelombang pendek dari radiasi matahari (terutama UV) yang berenergi tinggi. Kondisi semacam ini menyebabkan temperatur permukaan bumi turun, dan memungkinkan makhluk hidup berevolusi ke daratan.

Tetapi evolusi ini tidak berjalan linier, ada beberapa episode kepunahan masal, misalnya pada 240 juta tahun yang lalu kepunahan massal menghilangkan organisme laut sekitar 77 sampai 96%, juga pada 67 tahun yang lalu terjadi kepunahan masal.

Ada dua teori sebab kepunahan masal. Pertama ialah tabrakan bumi dengan sebuah benda langit dan kedua ialah kegiatan vulkanik yang dahsyat. Kedua teori ini menganggap terjadi debu yang menghalangi sinar matahari sehingga proses fotosintesis terhenti untuk waktu yang lama, selain itu kebakaran besar-besaran juga mengakibatkan hujan asam yang dahsyat. Akibatnya terjadi kepunahan masal, termasuk jenis dinosaurus.

Kepunahan besar ini mengakibatkan hilangnya dominasi hewan melata (reptilia) sehingga memberikan kesempatan pada hewan menyusui untuk berkembang yang pada akhirnya melahirkan manusia. Dari segi teori evolusi maka tanpa kepunahan masal, manusia mungkin belum ada di bumi. Meskipun teori evolusi telah banyak diterima secara luas baik dikalangan ilmiah maupun awam, namun dari segi agama banyak pula yang masih mempertanyakan kebenarannya.

Manusia terbentuk oleh lingkungan dan membentuk lingkungan baru. Dengan adanya umpan balik antara makhluk hidup dan lingkungan maka kondisi lingkungan terjaga agar tetap sesuai dengan kehidupan. Pertanyaannya adalah apakah lingkungan itu akan tetap sesuai bagi manusia pada khususnya? Fakta menunjukkan telah banyak terjadi kepunahan jenis makhluk hidup yang tidak dapat menyesuaikan dirinya dengan perubahan lingkungan. Dari segi ekologi, tidak ada alasan manusia tidak dapat punah, apalagi manusia lebih peka dibandingkan tumbuhan, jasad renik dan hewan yang merupakan mata rantai dalam arus energi dari matahari. Tumbuhan, jasad renik, dan hewan tidak dapat hidup tanpa manusia, tetapi sebaliknya manusia tak dapat hidup tanpa tumbuhan. Karena itu kita sebaliknya bersikap, bijaksana dan rendah hati terhadap makhluk-makhluk lain dan senantiasa menjaga kelestarian lingkungan.

Aktivitas industri seyogyanya memperhatikan dampak yang ditimbulkannya baik terhadap lingkungan maupun terhadap perubahan iklmi. Ini disebabkan tidak ada jaminan manusia tidak akan punah. Pembangunan industri berwawasan lingkungan dan terlanjutkan berusaha memenuhi kebutuhan tetapi lingkungan tetap terjaga kelestariannya sehingga dapat menopang kehidupan kita yang semakin baik, dan memberi kesempatan hidup pada makhluk-makhluk lain.

Hujan asam adalah perkara lingkungan yang rumit. Sejak tahun 1950, perkara hujan asam menjadi menarik perhatian ketika terjadi asidifikasi (pengasaman) danau di Scandinavia dan Kanada. Hujan asam adalah istilah yang lebih populer daripada deposisi basah senyawa sulfur dan nitrogen. Pengasaman terutama disebabkan oleh tiga jenis polutan yaitu:

a.       Sulfur dioksida (SO₂) dari pembakaran minyak bumi dan batu bara, dan proses industri.

b.      Nitrogen dioksida (NO₂) dari proses semua pembakaran.

c.       Amonia NH₃ terutama dari peternakan.

Sumber pelenyap senyawa sulfur adalah melalui tetes hujan di dalam awan (rainout) dan melalui pencucian hujan diluar awan (washout). Pelenyapan melalui tetes hujan yaitu proses di dalam awan dengan aerosol higroskopis dari senyawa sulfur bertindak sebagai inti kondensasi, dan melalui mekanisme tangkapan dan penggabungan kemudian menjadi tetes hujan yang jatuh ke permukaan tanah. Pelenyapan melalui pencucian hujan adalah proses penangkapan partikel aerosol oleh tetes air hujan yang jatuh, meliputi proses yang terjadi di bawah awan.

1.      Lapisan Atmosfer

Jika temperatur vertikal dipakai sebagai dasar pembagian atmosfer, maka terdapat diskontinuitas profil temperatur yang menandai lapisan-lapisan atmosfer yaitu troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer. Puncak dari lapisan-lapisan ini disebut tropopause, stratopause, mesopause, dan termopause. Troposfer adalah lapisan atmosfer paling bawah yang ditandai oleh penurunan temperatur dan fenomena cuaca (pembentukan awan dan hujan). Stratosfer ditandai oleh kenaikan temperatur terhadap ketinggian karena adanya ozonosfer (lapisan ozon) yang menyerap radiasi matahari berenergi tinggi (ultra violet). Mesosfer adalah lapisan tengah atmosfer yang ditandai oleh penurunan temperatur terhadap ketinggian. Termosfer adalah lapisan panas yang ditandai oleh kenaikan temperatur sampai ribuan derajat celcius.

Atmosfer dipengaruhi oleh gaya tarik bumi yaitu gravitas (gravity). Atmosfer bersifat kompresibel artinya densitas maksimum terdapat di permukaan tanah dan semakin tipis jika menjauhi permukaan bumi sampai pada akhirnya menjadi tidak dapat dibedakan dari gas lain. Karena itu tidak terdefinisi batas atau puncak atmosfer, tetapi rumbai-rumbai bumi mencapai pada ketinggian sekitar 1.000 km.

Eksplorasi struktur suhu vertikal atmosfer dilakukan dengan pengukuran balonsonde. Konklusi pertama adalah dalam lapisan bawah 10 km (rata-rata), suhu berkurang dengan ketinggian sekitar 7 derajat per kilometer. Keadaan ini disebut susut suhu (lapse rate) yaitu tingkat penurunan suhu terhadap ketinggian yang bervariasi terhadap tempat, tetapi tidak melebihi 10⁰/km kecuali dekat permukaan tanah.

Dalam tahun 1902, Teisserence de Bort (1855 1913) ahli meteorologi Perancis dan Assmann (1845 – 1918) ahli meteorologi Jerman secara terpisah menemukan lapisan tinggi di atas 10 km dimana suhu naik dengan ketinggian. De Bort menyebut lapisan pertama di atas permukaan adalah troposfer dan lapisan di atasnya adalah stratosfer.

Penemuan radiosonde oleh Malchanov (1893 – 1918) ahli meteorologi Soviet dalam tahun 1927 memperkenalkan era baru eksplorasi atmosfer dimana pengukuran suhu rutin dapat dilaksanakan secara simultan (bersamaan) pada seluruh jaringan sinoptik. Sistem radiosonde modern mampu membuat observasi sampai pada ketinggian 40 km. Pada paras yang lebih tinggi informasi struktur suhu diukur oleh roket dan didedukasi (diturunkan) secara tidak langsung dari pengukuran satelit cuaca.

Troposfer artinya bulatan atau lapisan yang berubah-ubah, lebih dari 80% massa atmosfer terletak dilapisan ini, dan mempunyai ciri pencampuran vertikal yang kuat. Fenomena cuaca, seperti awan, hujan, dan badai guruh terjadi di troposfer. Akibat adanya percampuran vertikal yang kuat dan curah hujan maka waktu tinggal rata-rata aerosol dalam lapisan troposfer agak pendek berkisar dari beberapa hari sampai minggu.

Stratosfer artinya bulatan atau lapisan berlapis yang ditandai oleh percampuran vertikal yang sangat lemah. Badai guruh yang updraft (arus udara ke atas)-nya sangat besar dapat menembus beberapa kilometer ke dalam stratosfer bawah. Tekanan pada paras stratopause sekitar 1 mb, dibandingkan 1.000 mb pada permukaan bumi. Troposfer bersama stratosfer mencakup sekitar 99,9% massa atmosfer. Sisanya 0,1% adalah massa mesosfer 99% dan massa termosfer 1%.

            Gambar 3. Pembagian massa dalam atmosfer kompresibel.

Mesosfer artinya bulatan atau lapisan tengah yang tumpang tindih (overlaps) dengan ionosfer bawah. Seperti troposfer maka lapisan ini mempunyai penurunan suhu dengan ketinggian (susut suhu) dan gerakan udara vertikal tidak dihalangi secara kuat.

Termosfer artinya bulatan atau lapisan panas yang meluas sampai ketinggian beberapa ratus kilometer dan bersuhu antara 400 sampai 2.000⁰C bergantung pada tingkat (fasa). Aktivitas matahari (siang dan malam) dan bergantung pada lintang tempat. Variasi temperatur harian adalah 500-800⁰C dengan minimum sekitar matahari terbit dan maksimum sekitar pukul 14.00. Termopause adalah paras transisi ke profil yang kurang lebih isotermal atau suhu konstan.

1.      Komposisi Atmosfer

Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas yang tidak tampak dan tidak berwarna. Empat gas, yaitu 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.

Tabel 1. Gas utama dalam udara kering

MACAM GAS	VOLUME %	MASSA %
Nitrogen (N2)	78,088	75,527
Oksigen (O2)	20,949	23,143
Argon (Ar)	0,930	1,282
Karbondioksida (CO2)	0,030	0,045
	99,997	99,997

                       

Selain udara kering, lapisan atmosfer mengandung air dalam ketiga fasanya, dan aerosol atmosfer. Oleh karena itu, udara kering yang murni di alam tidak pernah dijumpai karena ada dua alasan, yaitu adanya uap air di udara yang jumlahnya berubah-ubah dan selalu ada injeksi zat ke dalam udara, misalnya asap dan partikel debu. Udara semacam ini disebut udara alam.

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.

Karbon dioksida (CO₂) dihasilkan dari pembakaran bahan bakar, pernafasan manusia dan hewan, kemudian dibutuhkan oleh tanaman. Karbon dioksida merupakan salah satu senyawa kimia udara yang terdiri atas satu bagian karbon dan dua bagian oksigen. Karbon dioksida menyebabkan efek rumah kaca (green house) yaitu transparan terhadap radiasi gelombang pendek dan menyerap radiasi gelombang panjang. Dengan demikian kenaikan konsentrasi CO₂ di dalam atmosfer akan menyebabkan kenaikan suhu permukaan bumi.

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.

Neon (Ne), argon (Ar), xenon (Xe), dan kripton (Kr) disebut gas mulia, karena tidak mudah bergabung dengan unsur lain. Meskipun gas ini kurang penting di atmosfer, namun neon biasanya dipakai dalam iklan dan argon dipakai untuk bola lampu cahaya listrik.

Helium (He) dan hidrogen (H₂) sangat jarang di udara kecuali pada panas yang tinggi. Gas ini adalah yang paling ringan dan sering dipakai untuk mengisi balon meteorologi.

Ozon (O₃) adalah gas yang sangat aktif dan merupakan bentuk lain dari oksigen. Gas ini terdapat terutama pada ketinggian antara 20 dan 30 km. Ozon dapat menyerap radiasi ultra violet yang mempunyai energi besar dan berbahaya bagi tubuh manusia.

Uap air (H₂O) sangat penting dlam proses cuaca atau iklim, karena dapat berubah fasa (wujud) menjadi fasa cair atau fasa padat melalui kondensasi dan deposisi. Perubahan fasa air yang mungkin, dapat dilukiskan pada gambar 4. Uap air merupakan senyawa kimia udara dalam jumlah besar yang tersusun dari dua bagian hidrogen dan satu bagian oksigen. Uap air terdapat di atmosfer sebagai hasil penguapan dari laut, danau, kolam, sungai, dan transpirasi tanaman.

            Gambar 4. Perubahan fasa air.

Atmosfer selalu dikotori oleh debu. Debu ialah istilah yang dipakai untuk benda yang sangat kecil sehingga sebagian tidak tampak kecuali dengan mikroskop. 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.      Ionosfer

Pada atmosfer atas di ketinggian sekitar 60 km samapi di atas 500 km, beberapa molekul udara terionisasi oleh radiasi ultra violet (UV) dari matahari yang menghasilkan gas terionisasi. Sebuah gas terionisasi juga disebut plasma, dan di daerah ini disebut ionosfer.

Ionisasi adalah proses dimana elektron-elektron yang bermuatan listrik negatif terkelupas (stripped) dari atom atau molekul netral untuk membentuk ion-ion bermuatan positif dan elektron-elektron bebas. Ion-ion ini yang memberi nama lapisan atmosfer sebagai ionosfer, tetapi lapisan ini sangat ringan dan elektron-elektron bergerak lebih bebas yang sangat penting dalam hubungannya dengan penjalaran gelombang radio frekuensi tinggi (hyperfrequency-HF). Lapisan ionosfer mempunyai densitas elektron bervariasi, lihat gambar 5.

            Gambar 5. Lapisan atmosfer berdasarkan sifat-sifat radio elektrik.

Ketinggian ionosfer dapat ditentukan dengan mengirimkan gelombang dari pemancar (emitter) titik A ke atmosfer yang mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi gelombang yang dipantulkan oleh lapisan yang diukur. Gelombang ini diterima oleh penerima (receiver) titik B yang terletak pada jarak tertentu dari A, lihat gambar 6.

Jika jarak , kecepatan penjalaran gelombang adalah c, dan jarak dari titik A atau B ke titik refleksi adalah h, maka tinggi lapisan ionosfer (x) adalah:

 ... (1)

keterangan: h = ct, dan t adalah interval waktu antara keberangkatan signal dari A dan ketinggian ke B.

            Gambar 6. Menentukan tinggi lapisan.

Pada kenyataannya gelombang-gelombang hanya dipantulkan menurut segitiga seperti pada gambar 6. Gelombang membelok dalam lapisan terionisasi,. Ketinggian nyata yang dicapai gelombang adalah lebih rendah daripada ketinggian yang ditentukan, dan disebut ketinggian ekivalen.

Nomenklatur lapisan ionosfer

Lapisan ionosfer dapat dibedakan dalam tiga daerah yaitu daerah D, E dan F.

Daerah D: terletak di atas ketinggian 50 km sampai 80 km. Konsentrasi elektron bervariasi antara 10³ dan 10⁴ elektron/cm³. Daerah ini memantulkan gelombang panjang kilometrik ( atau lebih) dan menyerap gelombang pendek (beberapa materi).

Daerah E: terletak pada ketinggian 80 dan 160 km. Konsentrasi elektron bervariasi dari 10⁵ elektron/cm³ pada siang hari sampai 10³ elektron/cm³ pada malam hari. Daerah ini memantulkan gelombang hektometrik.

Daerah F: terletak di atas ketinggian 160 km sampai paras yang sangat tinggi. Daerah F terdiri dari dua lapisan yaitu F₁ dan F₂. Daerah F₁ cukup tipis dengan ketebalan sekitar 60 km, sedangkan daerah F₂ dapat mempunyai ketebalan yang besar. Konsentrasi elektron di daerah F mencapai 2 x 10⁶ elektron/cm³ pada ketinggian 400 km. Daerah ini memantulkan gelombang metrik, lihat gambar 6.

Selama siang hari, keempat daerah ionosfer biasanya muncul dan sangat penting dalam komunikasi frekuensi tinggi (HF). Keempat daerah ionosfer adalah:

D         : 60 – 80 km

E          : 80 – 160 km

F₁         : 160 – 210 km

F₂         : > 210 km

A.   HIDROSFER

Hidrosfer berasal dari kata hidros = air dan sphere = daerah atau bulatan. Hidrosfer dapat diartikan daerah perairan yang mengikuti bentuk bumi yang bulat. Daerah perairan ini meliputi samudera, laut, danau, sungai, gletser, air tanah, dan uap air yang terdapat di atmosfer. Diperkirakan hampir tiga perempat atau 75 % muka bumi tertutup oleh air. Jadi dapat dikatakan bumi kita ini adalah planet air.  Air di bumi memiliki jumlah yang tetap dan senantiasa bergerak dalam suatu lingkaran peredaran yang disebut dengan siklus hidrologi, siklus air atau daur hidrologi.Persentase luas permukaan laut dan luas permukaan daratan Di belahan bumi utara dan selatan. 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. 

Energi matahari yang datang di permukaan bumi menyebabkan penguapan air ke bagian atmosfer. Kemudian di atmosfer uap air ini mengalami kondensasi dan selanjutnya akan jatuh sebagai hujan. Pemanasan oleh sinar matahari menyebabkan suhu air laut di darah tropis lebih panas dibandingkan suhu air laut yang terletak di belahan bumi lainnya. Akibatnya, timbul arus vertikal ke arah permukaan laut di daerah tropis serta arus ke arah dasar laut di daerah kutub. Adanya arus vertikal ini juga mengakibatkan perbedaan tekanan teanan air laut antara daerah tropis dengan daerah kutub. Perbedaan ini bersamaan dengan perputaran bumi serta arus angin akan menimbulkan arus air di permukaan air laut yang membantu distribusi organisme-organisme di laut. Hidrosfer meliputi samudera, laut, sungai, danau, gletser, salju, air tanah, serta uap air di atmosfer. 

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

Siklus Pendek
Siklus pendek adalah proses peredaran atau daur ulang air dengan urutan sebagai berikut :
1. Penguapan air laut karena pemanasan matahari di permukaan laut
2. Air laut mengalami perubahan bentuk menjadi gas
3. Terjadi kondensasi
4. Pembentukan awan
5. Turun hujan
6. Hujan jatuh di permukaan air laut.
Siklus pendek menghasilkan hujan di atas permukaan air laut.

Siklus Sedang
Siklus sedang adalah proses peredaran atau daur ulang air dengan urutan sebagai berikut :
1. Penguapan air laut
2. Kondensasi
3. Angin menggerakkan uap air menuju daratan
4. Pembentukan awan
5. Turun hujan di daerah daratan
6. Air hujan akan mengalir kembali ke laut melalui sungai

Siklus Panjang
Siklus panjang adalah proses peredaran atau daur ulang air dengan urutan sebagai berikut :
1. Penguapan
2. Sublimasi
3. Terbentuk awan yang mengandung kristal es
4. Angin menggerakan kristal es ke daratan
5. Turun hujan es ( hujan salju)
6. Pembentukan gletser
7. Gletser yang mencair membentuk aliran sungai
8. Air sungai mengalir menuju daratan.

2.      Siklus Hidrologi

Siklus Hidrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfir ke bumi dan kembali ke atmosfir melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air samudera oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara kontinu. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hidrologi terus bergerak secara kontinu dalam tiga cara yang berbeda:

Evaporasi / transpirasi - Air yang ada di laut, di daratan, di sungai, di tanaman, dsb. kemudian akan menguap ke angkasa (atmosfer) dan kemudian akan menjadi awan. Pada keadaan jenuh uap air (awan) itu akan menjadi bintik-bintik air yang selanjutnya akan turun (precipitation) dalam bentuk hujan, salju, es.

Infiltrasi / Perkolasi ke dalam tanah - Air bergerak ke dalam tanah melalui celah-celah dan pori-pori tanah dan batuan menuju muka air tanah. Air dapat bergerak akibat aksi kapiler atau air dapat bergerak secara vertikal atau horizontal dibawah permukaan tanah hingga air tersebut memasuki kembali sistem air permukaan.

Air Permukaan - Air bergerak diatas permukaan tanah dekat dengan aliran utama dan danau; makin landai lahan dan makin sedikit pori-pori tanah, maka aliran permukaan semakin besar. Aliran permukaan tanah dapat dilihat biasanya pada daerah urban. Sungai-sungai bergabung satu sama lain dan membentuk sungai utama yang membawa seluruh air permukaan disekitar daerah aliran sungai menuju laut. Air permukaan, baik yang mengalir maupun yang tergenang (danau, waduk, rawa), dan sebagian air bawah permukaan akan terkumpul dan mengalir membentuk sungai dan berakhir ke laut. Proses perjalanan air di daratan itu terjadi dalam komponen-komponen siklus hidrologi yang membentuk sisten Daerah Aliran Sungai (DAS).Jumlah air di bumi secara keseluruhan relatif tetap, yang berubah adalah wujud dan tempatnya.

3.      Perairan darat dan laut

Pengertian Perairan Darat, Jenis dan Persebarannya.

Sekarang coba perhatikan air sumur, air pompa, air sungai, air empang, air danau, air rawa yang ada di sekitar rumah Anda. Air-air tersebut termasuk dalam bentang perairan darat.  Perairan darat adalah semua bentuk perairan yang terdapat di darat. Bentuk perairan yang terdapat di darat meliputi, mata air, air yang mengalir di permukaan bergerak menuju ke daerah-daerah yang lebih rendah membentuk sungai, danau, rawa dan lain-lain yang memiliki suatu pola aliran yang dinamakan Daerah Aliran Sungai (DAS).

Tata air yang berada di wilayah daratan tersebut dipelajari oleh suatu ilmu yang disebut hidrologi.

a. Danau

Air yang mengisi danau biasanya air tawar, contohnya Danau Toba di Sumatera Utara, Danau Poso di Sulawesi Tengah, dan Riam Kanan di Kalimantan Selatan. Selain air tawar ada juga danau yang airnya asin (memiliki kadar garam tinggi) seperti Danau Kaspia, Danau Laut Mati, Danau Laut Aral, Great Salt dan lain-lain. Mengapa ada danau yang airnya asin? Hal ini terjadi karena di danau terjadi penguapan yang sangat tinggi. Di samping itu air yang masuk ke danau tersebut biasanya tidak berpelepasan atau tidak mengalir lagi ke tempat lain.

Berdasarkan proses kejadiannya danau dibedakan menjadi 6 macam yaitu danau: Tektonik, Vulkanik, Tektono-Vulkanik, Karst, Glasial dan Waduk atauBendungan.

1) Danau Tektonik, yaitu danau yang terjadi akibat adanya peristiwa tektonik seperti gempa. Akibat gempa terjadi proses patahan (fault) pada permukaan tanah. Permukaan tanah yang patah mengalami pemerosotan atau ambles (subsidence) dan menjadi cekung. Selanjutnya bagian yang cekung karena ambles tersebut terisi air dan terbentuklah danau. Danau jenis ini contohnya danau Poso, danau Tempe, danau Tondano, dan danau Towuti di Sulawesi. Danau Singkarak, danau Maninjau, dan danau Takengon di Sumatera.

2) Danau Vulkanik atau danau Kawah, yaitu danau yang terdapat pada kawah lubang kepunden bekas letusan gunung berapi. Ketika gunung meletus batuan yang menutup kawasan kepunden rontok dan meninggalkan bekas lubang di sana. Ketika terjadi hujan lubang tersebut terisi air dan membentuk sebuah danau.

Contoh danau jenis ini ialah danau Kelimutu di Flores, Kawah Bromo, danau gunung Lamongan di Jawa Timur, danau Batur di Bali danau Kerinci di Sumatera Barat serta Kawah gunung Kelud.

3) Danau Tektono-Vulkanik, yaitu danau yang terjadi akibat proses gabungan antara proses vulkanik dengan proses tektonik. Ketika gunung berapi meletus, sebagian tanah / batuan yang menutupi gunung patah dan merosot membentuk cekungan. Selanjutnya cekungan tersebut terisi air dan terbentuklah danau. Contoh danau jenis ini adalah danau Toba di Sumatera Utara.

4) Danau Karst. Danau jenis ini disebut juga Doline, yaitu danau yang terdapat di daerah berbatu kapur. Danau jenis ini terjadi akibat adanya erosi atau pelarutan batu kapur. Bekas erosi mem bentuk cekungan dan cekungan terisi air sehingga terbentuklah danau.

5) Danau Glasial, danau yang terjadi karena adanya erosi gletser. Pencairan es akibat erosi mengisi cekungan-cekungan yang dilewati sehingga terbentuk danau. Contoh danau jenis ini terdapat di perbatasan antara Amerika dengan Kanada yaitu danau Superior, danau Michigan dan danau Ontario.

6) Waduk atau Bendungan, adalah danau yang sengaja dibuat oleh manusia. Pembuatan waduk biasanya berkaitan dengan kepentingan pengadaan listrik tenaga air, perikanan, pertanian dan rekreasi. Contoh danau jenis ini misalnya Saguling, Citarum dan Jatiluhur di Jawa Barat, Riam Kanan dan Riam Kiri di Kalimantan Selatan, Rawa Pening, Kedung Ombo dan Gajah Mungkur di Jawa Tengah.

b. Rawa

Pernahkah Anda melihat/menyaksikan rawa, atau barangkali di sekitar tempat tinggal Anda terdapat rawa. Daerah rawa banyak kita temukan di pantai timur pulau Sumatera dan pantai selatan pulau Kalimantan. Secara ringkas dapat dikatakan bahwa: Rawa atau paya-paya adalah daerah rendah yang selalu tergenang air. Air yang menggenangi rawa bisa berupa air hujan, air sungai maupun dari sumber mata air tanah.

Ada dua jenis rawa yaitu:

1) Rawa yang airnya tidak mengalami pergantian, dan

2) Rawa yang airnya selalu mengalami pergantian.

Rawa jenis pertama tidak memiliki pintu pelepasan air sehingga airnya selalu tergenang. Sedang kan rawa jenis kedua memiliki pintu pelepasan air sehingga airnya berganti. Rawa yang airnya tidak mengalami pergantian memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

1) Airnya asam atau payau, berwarna merah, kurang bagus untuk mengairi tanaman   dan tidak dapat dijadikan air minum. Kadar keasaman air (pH) mencapai 4,5.

2) Karena airnya asam, maka tidak banyak organisme (hewan maupun tumbuh-tumbuhan)yang hidup.

3) Pada bagian dasar rawa umumnya tertutup gambut yang tebal.

Sedangkan rawa yang airnya mengalami pergantian memiliki ciri-ciri yang sebaliknya yaitu:

1) Airnya tidak terlalu asam.

2) Banyak organisme yang hidup seperti cacing tanah, ikan serta tumbuh-tumbuhan rawa seperti eceng gondok, pohon rumbia dan lain-lain.

3) Dapat diolah menjadi lahan pertanian.

c. Air Tanah

Pernahkah Anda perhatikan air yang Anda minum setiap hari, dari manakah air tersebut di peroleh ? Kalau jawaban Anda dari air tanah, maka jawaban Anda betul. Di sekitar kita (di permukaan tanah), dapat kita saksikan adanya air sumur, sungai, danau, rawa dan lain-lain. Sebenarnya di bawah permukaan tanah terdapat kumpulan air yang mempersatukan kumpulan air yang ada di permukaan. Kumpulan air inilah yang disebut air tanah. Jadi benar jika Anda mengatakan bahwa air yang kita minum serta kita gunakan untuk berbagai keperluan sehari-hari adalah air tanah. Pengambilan air tanah dapat dilakukan dengan menimba, memompa atau mengalirkan air dari sebuah mata air. Dimanakah air tanah berada? Air tanah berada pada pori-pori dan celah-celah batuan. Kalau Anda memperhatikan permukaan air sumur, maka akan Anda lihat bahwa dalamnya permukaan air sumur di berbagai tempat tidak sama. Ada daerah tertentu misalnya di daerah pantai atau di pinggir sungai, mungkin cukup menggali 2 meter kita telah memperoleh air tanah, tetapi di daerah gunung mungkin kita perlu menggali hingga kedalaman nya mencapai 10 atau 15 meter untuk memperoleh air tanah. Perbedaan ini disebabkan oleh per bedaan topografi. Perbedaan jenis tanah juga mempengaruhi kedalaman permukaan air tanah. Contohnya di daerah gurun kedalamannya bisa mencapai 50 meter atau lebih, sehingga jarang tumbuh-tumbuhan yang hidup di situ karena akar tumbuhan tidak mampu menjangkau permukaan air. Penyebab lainnya adalah faktor musim. Pada musim kemarau permukaan air tanah akan lebih dalam jika dibandingkan pada musim penghujan.

Ada bermacam-macam jenis air tanah.

1) Menurut letaknya, air tanah dapat dibedakan menjadi dua, yaitu air tanah permukaan (Freatik) dan air tanah dalam.

a) Air tanah permukaan (Freatik) adalah air tanah yang terdapat di atas lapisan tanah / batuan yang tidak tembus air (impermeable). Air yang ada di sumursumur, sungai, danau dan rawa termasuk jenis ini.

b) Air tanah dalam, adalah air tanah yang terdapat di bawah lapisan tanah/ batuan yang tidak tembus air (impermeable). Untuk memperoleh air tanah jenis ini harus dilakukan pengeboran. Sumur bor atau artesis merupakan salah satu contoh sumur yang airnya berasal dari air tanah dalam.

2) Menurut asalnya air tanah dapat dibedakan menjadi air tanah yang berasal dari atmosfer (angkasa) dan air tanah yang berasal dari dalam perut bumi.

a) Air tanah yang berasal dari atmosfer disebut meteoric water, yaitu air tanah ber asal dari hujan dan pencairan salju.

b) Air tanah yang berasal dari dalam bumi misalnya air tanah turbir (yaitu air tanah yang ter simp an di dalam batuan sedimen) dan air tanah juvenil yaitu air tanah yang naik dari magma bila gas-gasnya dibebaskan melalui mata air panas.

Ada 4 wilayah air tanah yaitu:

1) Wilayah yang masih terpengaruh udara. Pada bagian teratas dari permukaan bumi terdapat lapisan tanah yang mengandung air. Karena pengaruh gaya berat (gravitasi), air di wilayah ini akan bebas bergerak ke bawah. Tumbuh-tumbuhan memanfaatkan air pada lapisan ini untuk menopang kelangsungan hidupnya.

2) Wilayah jenuh air. Wilayah inilah yang disebut dengan wilayah kedalaman sumur. Kedalaman wilayah ini tergantung pada topografi, jenis tanah dan musim.

3) Wilayah kapiler udara. Wilayah ini merupakan peralihan antara wilayah terpengaruh udara dengan wilayah jenuh air. Air tanahnya diperoleh dari proses kapilerisasi (perembesan naik) dari wilayah jenuh air.

4) Wilayah air dalam. Wilayah ini berisikan air yang terdapat di bawah tanah/batuan yang tidak tembus air.

4.      SUNGAI, DAERAH ALIRAN SUNGAI dan PEMANFAATAN PERAIRAN DARAT

1. Sungai dan Jenis-jenisnya

Sungai adalah bagian permukaan bumi yang letaknya lebih rendah dari tanah di sekitarnya dan menjadi tempat mengalirnya air tawar menuju ke laut, danau, rawa atau ke sungai yang lain.

Sungai merupakan tempat mengalirnya air tawar. Air yang mengalir lewat sungai bisa berasaldari air hujan, bisa berasal dari mata air atau bisa juga berasal dari es yang mengalir (Gletser). Ke mana air itu mengalir? Air mengalir bisa ke laut, ke danau, ke rawa, ke sungai lain dan bisa juga ke sawah-sawah.

Ada bermacam-macam jenis sungai :

§  Berdasarkan sumber airnya sungai dibedakan menjadi tiga macam yaitu: sungai hujan, sungai gletser dan sungai campuran.

a.       Sungai Hujan, adalah sungai yang airnya berasal dari air hujan atau sumber mata air. Contohnya adalah sungai-sungai yang ada di pulau Jawa dan Nusa Tenggara.

b.      Sungai Gletser, adalah sungai yang airnya berasal dari pencairan es.Contoh sungai yang airnya benar-benar murni berasal dari pencairan es saja (ansich) boleh dikatakan tidak adanamun pada bagian hulu sungai Gangga di India (yang berhulu di Peg.Himalaya) dan hulu sungai Phein di Jerman (yang berhulu di Pegunungan Alpen) dapat  dikatakan sebagai contoh jenis sungai ini.

c.       Sungai Campuran, adalah sungai yang airnya berasal dari pencairan es (gletser), dari hujan, dan dari sumber mata air. Contoh sungai jenis ini adalah sungai Digul dan sungai Mamberamo di Papua (Irian Jaya).

§ Berdasarkan debit airnya (volume airnya), sungai dibedakan menjadi 4 macam yaitu sungai permanen, sungai periodik, sungai episodik, dan sungai ephemeral.

a.     Sungai Permanen, adalah sungai yang debit airnya sepanjang tahun relatif tetap. Contoh sungai jenis ini adalah sungai Kapuas, Kahayan, Barito dan Mahakam di  Kalimantan. Sungai Musi, Batanghari dan Indragiri di Sumatera.

b.    Sungai Periodik, adalah sungai yang pada waktu musim hujan airnya banyak, sedangkan pada musim kemarau airnya kecil. Contoh sungai jenis ini banyak terdapat di pulau Jawa misalnya sungai Bengawan Solo, dan sungai Opak di Jawa Tengah. Sungai Progo dan sungai Code di Daerah Istimewa Yogyakarta serta sungai Brantas di Jawa Timur.

c.     Sungai Episodik, adalah sungai yang pada musim kemarau airnya kering dan pada musim hujan airnya banyak. Contoh sungai jenis ini adalah sungai Kalada di pulau Sumba.

d.    Sungai Ephemeral, adalah sungai yang ada airnya hanya pada saat musim hujan. Pada hakekatnya sungai jenis ini hampir sama dengan jenis episodik, hanya saja pada musim hujan sungai jenis ini airnya belum tentu banyak.

5.      PERAIRAN LAUT

1. Jenis Laut

Ada beberapa jenis laut, menurut cara terjadinya kita mengenal adanya laut Transgresi,laut Ingresi dan laut Regresi.

Laut Transgresi (laut yang meluas), terjadi karena adanya perubahan permukaan laut secara positif (secara meluas). Perubahan permukaan ini terjadi karena naiknya permukaan air laut atau daratannya yang turun, sehingga bagian-bagian daratan yang rendah tergenang air laut. Perubahan ini terjadi pada zaman es. Contoh laut jenis ini adalah laut Jawa, laut Arafuru dan laut Utara.

b.      Laut Ingresi, adalah laut yang terjadi karena adanya penurunan tanah di dasar laut. Oleh karena itu laut ini juga sering disebut laut tanah turun. Penurunan tanah di dasar laut akan membentuk lubuk laut dan palung laut. Lubuk laut atau basin adalah penurunan di dasar laut yang berbentuk bulat. Contohnya lubuk Sulu, lubuk Sulawesi, lubuk Banda dan lubuk Karibia. Sedangkan Palung Laut atau trog adalah penurunan di dasar laut yang bentuknya memanjang. Contohnya palung Mindanau yang dalamnya 1.085 m, palung Sunda yang dalamnya 7.450 m, palung Jepang yang dalamnya 9.433 m serta palung Mariana yang dalamnya 10.683 m (terdalam di dunia).

c.       Laut Regresi, adalah laut yang menyempit. Penyempitan terjadi karena adanya pengendapan oleh batuan (pasir, lumpur dan lain-lain) yang dibawa oleh sungaisungai yang bermuara di laut tersebut. Penyempitan laut banyak terjadi di pantai utara pulau Jawa.

Ø Menurut letaknya, laut dibedakan menjadi tiga yaitu laut tepi, laut pertengahan dan lautpedalaman.

a. Laut tepi (laut pinggir), adalah laut yang terletak di tepi benua (kontinen) dan seolah – olahterpisah dari samudera luas oleh daratan pulau-pulau atau jazirah. Contohnyalaut Cina Selatan dipisahkan oleh kepulauan Indonesia dan kepulauan Filipina.

b. Laut pertengahan,adalah laut yang terletak di antara benua-benua. Lautnya dalamdan mempunyai gugusan pulau-pulau. Contohnya laut Tengah di antara benua Afrika-Asia dan Eropa, laut Es Utara di antara benua Asia dengan Amerika dan lain-lain.

c. Laut pedalaman,adalah laut-laut yang hampir seluruhnya dikelilingi oleh daratan. Contohnya laut Kaspia, laut Hitam dan laut Mati.

Ø Berdasarkan kedalamannya laut dibedakan menjadi 4 wilayah (zona) yaitu: zona Lithoral, zona Neritic, zona Bathyal dan zona Abysal.

Zona Lithoral, adalah wilayah pantai atau pesisir atau shore. Di wilayah ini pada saat air pasang tergenang air dan pada saat air laut surut berubah menjadi daratan. Oleh karena itu wilayah ini sering juga disebut wilayah pasang-surut.

b.      Zona Neritic (wilayah laut dangkal), yaitu dari batas wilayah pasang surut hingga kedalaman 150 m. Pada zona ini masih dapat ditembus oleh sinar matahari sehingga pada wilayah ini paling banyak terdapat berbagai jenis kehidupan baik hewan maupun tumbuh-tumbuhan. Contohnya laut Jawa, laut Natuna, selat Malaka dan laut-laut di sekitar kepulauan Riau.

c.       Zona Bathyal (wilayah laut dalam), adalah wilayah laut yang memiliki kedalaman antara 150 m hingga 1800 m. Wilayah ini tidak dapat tertembus sinar matahari, oleh karena itu kehidupan organismenya tidak sebanyak yang terdapat di wilayah Neritic.

d.      Zone Abyssal (wilayah laut sangat dalam), yaitu wilayah laut yang memiliki kedalaman di atas 1800 m. Di wilayah ini suhunya sangat dingin dan tidak ada tumbuh-tumbuhan. Jenis hewan yang dapat hidup di wilayah ini sangat terbatas.

3. Pembagian wilayah perairan laut di Indonesia

Ada tiga hal yang akan dikupas dalam masalah ini yaitu Batas Laut Nusantara, Batas Landas Kontinen dan Zona Ekonomi Eksklusive (ZEE). Indonesia disebut negara maritim, maksudnya Indonesia sebagai negara kepulauan yang sebagian besar wilayahnya terdiri atas laut. Dengan demikian secara administratif kita memiliki kekhasan dalam hal batas-batas wilayah negara. Hal ini berbeda dengan negaranegara yang terletak di daratan yang hanya memiliki satu jenis batas negara yaitu batas teritorial yang langsung berbatasan dengan negara lain di sekitarnya.Tentang batas perairan suatu negara telah disepakati oleh negara-negara yang tergabung dalam Perserikatan Bangsa-Bangsa (PBB). Sesuai dengan hasil Konferensi Hukum Laut Internasional yang telah disepakati, Indonesia memiliki tiga batas wilayah laut yaitu Batas Laut Teritorial, Batas Landas Kontinen dan Zona Ekonomi Eksklusif (ZEE).

a. Batas Laut TeritorialLaut Nusantara merupakan laut yang berada di antara pulau-pulau yang dibatasi oleh garis dasar pulau tersebut. Sedangkan Batas Laut Teritorial merupakan batas kedaulatan penuh negara Indonesia artinya negara-negara lain tidak diperbolehkan memasuki wilayah ini tanpa izin negara kita. Namun demikian Indonesia juga menyediakan jalur pelayaran sebagai prasarana lalu lintas damai. Di jalur ini Indonesia mempunyai hak penuh untuk memanfaatkan sumberdaya yang terkandung di dalamnya. Batas Laut Teritorial iniditarik sejauh 12 mil laut dari garis pantai yang terjauh menjorok ke laut (1 mil laut = 1,852 km). Penentuan titik pantai yang dijadikan dasar untuk melakukan pengukuran adalah dengan mencari garis pantai yang paling jauh menjorok ke laut. Setelah ketemu kemudian pada garis itu dicari rata-rata pada saat air pasang dengan saat air surut. Garis ini disebut garis dasar. Dari garis dasar inilah kemudian diukur sejauh 12 milke laut untuk menentukan Batas Laut Teritorial.

b. Batas Landas Kontinenadalah bagian dari benua yang terendam oleh air laut. Untuk menentukan apakah dasar laut merupakan kelanjutan dari suatu benua, biasanya dilihat dari struktur batuan pembentuknya (kondisi geologi). Yang paling mudah diamati, landas kontinen memiliki kedalaman tidak boleh lebih dari 150 meter. Sedangkan Batas Landas Kontinen merupakan batas dasar laut yang sumberdaya alamnya dapat dikelola oleh negara yang bersangkutan. Batas Landas Kontinen diukur dari garis dasar ke arah luar paling jauh 200 mil laut. Jika terdapat 2 negara yang berdampingan dalam satu landas kontinen dengan jarakyang kurang dari 200 mil, maka untuk menentukan batas landas kontinen bagi kedua negara tersebut dilakukan dengan cara membagi dua wilayah tersebut yang sama jauhnya dari garis pantai masing-masing. Negara kita terletak pada 2 landas kontinen (landas kontinen Asia di bagian barat dan landas kontinen Australia di bagian timur), maka baik batas Indonesia denganMalaysia dan Thailand (di bagian barat) serta Indonesia dengan Australia (di bagian timur) ke duanya menggunakan Batas Landas Kontinen. Batas Landas Kontinen Indonesia dengan Malaysia dan Thailand di selat Malaka, Batas Landas Kontinen Indonesia dengan Australia di selat Arafuru. Indonesia memiliki hak penuh untuk mengelola sumber alam yang terkandung di dasar laut yang masih dalam wilayah Batas Landas Kontinen dengan tetap menghormati dan tanpa mengganggu jalur lalu lintas pelayaran damai. Hal lain yang perlu diindahkan dandilindungi adalah kepentingan-kepentingan yang menyangkut masalah: pertahanan keamanan, perhubungan, telekomunikasi dan transmisi listrik bawah laut, perikanan, penelitian ilmiah dan cagar alam.

c. Zona Ekonomi Eksklusif (ZEE) adalah daerah-daerah yang berbatasan dengan laut bebas seperti sebelah selatan pulau Jawa dan sebelah barat pulau Sumatera yang berbatasan dengan Samudera Hindia atau Maluku Utara yang berbatasan dengan Samudera Pasifik. ZEE diukur sejauh 200 mil laut dari garis pantai yang paling jauh menjorok ke laut (garis dasar). Di wilayah ini Indonesia memiliki hak dan kesempatan yang pertama untuk mengelola sumber daya alam yang terdapat di dalamnya dengan tanpa mengganggu jalur lalu lintas damai yang terdapat di wilayah tersebut. Di luar ZEE adalah laut bebas yang siapapun boleh memanfaatkannya sepanjang iamampu.

demikian hasil tangkapan siap dipasarkan, atau bahkan kapal dapat langsung berlayar menuju negara tempat tujuan ekspor.