Atmosfer bumi memiliki empat lapisan yang berbeda, serta lapisan luar yang tipis yang dapat membentang sejauh 10.000 kilometer (6.214 mil) dari planet tanpa adanya angin matahari. Lapisan atmosfer terendah adalah troposfer , dan lapisan tepat di atasnya adalah stratosfer . Faktor-faktor yang mendefinisikan ini sebagai dua lapisan terpisah meliputi perbedaan tekanan udara, suhu, gradien suhu, kecepatan angin, dan arah angin.
Pergeseran Batas
Batas antara troposfer dan stratosfer disebut tropopause , dan tidak konstan. Jaraknya sekitar delapan kilometer (lima mil) di atas tanah di kutub dan sekitar dua kali lipat di ekuator. Tropopause adalah isoterm – wilayah dengan suhu stabil – di bawahnya semua cuaca planet terjadi. Tropopause biasanya menandai batas atas aktivitas awan; alih-alih naik di atas isoterm ini, awan badai besar biasanya menyebar secara horizontal dalam bentuk landasan.
Awan cumulonimbus yang sangat kuat – badai petir – terkadang dapat menembus lapisan stratosfer yang paling rendah. Aliran udara ke atas yang kuat dalam badai dapat menyebabkan tonjolan di atas awan anvil yang menandai tropopause, fitur yang dikenal sebagai “overshooting top.†Jenis awan tertentu – disebut awan nacreous atau induk mutiara – memang terbentuk di stratosfer, tetapi biasanya hanya pada garis lintang antara 60 dan 90 derajat dan hanya pada musim dingin.
Gradien Suhu
Pola cuaca terjadi di troposfer karena udara di dekat tanah lebih hangat daripada udara di ketinggian yang lebih tinggi; fenomena ini adalah akibat dari fakta bahwa tanah menyerap dan memancarkan panas dari matahari. Karena gradien suhu negatif sehubungan dengan ketinggian ini, udara hangat dapat naik dan menciptakan arus konveksi yang menghasilkan angin dan awan.
Di stratosfer, yang membentang hingga ketinggian sekitar 50 kilometer (31 mil), suhu meningkat seiring ketinggian akibat fakta bahwa lapisan ozon di stratosfer atas menyerap sinar matahari dan memancarkan panas ke bawah. Peningkatan suhu dengan ketinggian di stratosfer – pola yang berlawanan dibandingkan dengan troposfer – menciptakan zona stabil yang mencegah konveksi, yang menjadi alasan mengapa cuaca aktif pada dasarnya dibatasi pada tropopause. Tropopause adalah wilayah suhu konstan di mana arah gradien berubah. Anda dapat menganggapnya sebagai semacam atap untuk cuaca planet kita.
Aktivitas Angin
Kecenderungan naiknya udara yang hangat dan sarat kelembapan dan turunnya udara dingin di troposfer menciptakan angin, awan, dan presipitasi. Karena variasi suhu dan tekanan udara lokal, angin ini bisa tidak teratur dan, kadang-kadang, ekstrim.
Di stratosfer, di mana tekanan udara jauh lebih rendah dan langit-langit udara yang lebih hangat mencegah terbentuknya arus konveksi, kondisinya lebih stabil. Hampir tidak ada turbulensi di sini, yang disebabkan oleh pergerakan udara vertikal, dan angin yang ada, meskipun kuat, stabil dan bertiup ke arah horizontal. Pesawat komersial terbang di stratosfer bawah untuk menghindari turbulensi.
Tekanan Udara Stratosfer
Troposfer mengandung sekitar 75% gas di atmosfer, dan stratosfer, yang memiliki volume lebih besar, mengandung sekitar 19% gas atmosfer. Tekanan udara di stratosfer karenanya lebih rendah: rata-rata, tekanan di stratosfer hanya sekitar 10% atau kurang dari tekanan di permukaan laut.
Lapisan ozon, yang terletak di puncak stratosfer, merupakan salah satu fitur terpenting dari lapisan atmosfer ini. Selain menciptakan langit-langit udara hangat yang mencegah terbentuknya arus konveksi, ia menyaring radiasi ultraviolet dari matahari yang akan merusak kehidupan di permukaan.
cookelma/iStock/Getty Images
