Jabarkan Komposisi dari Atmosfer Bumi

Atmosfer mengandung campuran gas-gas yang lebih dikenal dengan nama udara dan menutupi seluruh permukaan bumi. Campuran gas-gas ini menyatakan komposisi dari atmosfer bumi. Atmosfer tersusun dari komposisi nitrogen, oksigen, argon, dan karbon dioksida serta gas-gas lainnya. Komposisi nitrogen di dalam atmosfer adalah 78 % dari keseluruhan gas penyusun atmosfer. Komposisi oksigen sebesar 21 %, argon  0,9 %, dan karbon dioksida 0,03 %. Selebihnya merupakan gas-gas lain seperti helium, hidrogen, xenon, ozon, uap air, dan partikel debu atau aerosol. Massa atmosfer sekitar 5 x 1018 kg dengan 75 % dari total massa berada di lapisan troposfer. Semakin tinggi lapisan atmosfer maka massanya semakin kecil dan tekanan atmosfer juga semakin kecil.

Unsur-unsur udara yang menyusun atmosfer memiliki tingkat ketahanan yang berbeda untuk tetap berada di atmosfer. Berdasarkan lamanya suatu gas dapat bertahan di udara, gas atmosfer dapat dibedakan menjadi gas permanen, gas semi permanen dan gas variabel. Gas permanen dapay bertahan dalam waktu tinggal sangat lama, misalnya waktu tinggal Helium yang mencapai 2 juta tahun. Gas semi permanen memiliki waktu tinggal berkisar antara beberapa bulan sampai beberapa tahun. Contoh gas semi permanen ialah Karbon monoksida selama 0,35 tahun, dan hidrokarbon selama 3 tahun. Gas variabel hanya memiliki kemampuan waktu tinggal dari beberapa hari sampai beberapa minggu. Unsur-unsur yang termasuk dalam gas variabel adalah gas yang aktif secara kimia dengan siklus yang dipengaruhi oleh siklus air dan cuaca. Contoh gas variabel adalah uap air (10 hari), sulfur monoksida (5 hari) dan Nitrogen monoksida (1–4 hari).

Bagian bawah dari atmosfer bumi dibatasi oleh daratan, samudera, sungai, danau, es, dan permukaan salju. Gas pembentuk atmosfer disebut udara. Udara adalah campuran berbagai unsur dan senyawa kimia sehingga udara menjadi beragam. Keberagaman terjadi biasanya karena kandungan uap air dan susunan masing-masing bagian dari sisa udara (disebut udara kering).

Nitrogen bereaksi lambat, tetapi merupakan bagian penting dari kehidupan sehingga keseimbangan nitrogen di udara, di laut dan di dalam bumi sangat dipengaruhi oleh makhluk hidup. Karbondioksida yang berlimpah dari sinar matahari membuat karbohidrat dengan hasil sampingan oksigen (fotosintesis). Oksigen terakumulasi di udara kemudian berkembang makhluk yang membutuhkan oksigen. Gas nitrogen merupakan gas yang paling banyak terdapat dalam lapisan udara atau atmosfer bumi. Salah satu sumbernya yaitu berasal dari pembakaran sisa-sisa pertanian dan akibat letusan gunung api. Gas lain yang cukup banyak dalam lapisan udara atau atmosfer adalah oksigen. Oksigen antara lain berasal dari hasil proses fotosintesis pada tumbuhan yang berdaun hijau. Dalam proses fotosintesis, tumbuhan menyerap gas karbondioksida dari udara dan mengeluarkan oksigen. Gas karbondioksida secara alami besaral dari pernapasan mahkluk hidup, yaitu hewan dan manusia. Serta secara buatan gas karbondioksida berasal dari asap pembakaran industri, asap kendaraan bermotor, kebakaran hutan, dan lain-lain.

Selain keempat gas tersebut di atas ada beberapa gas lain yang terdapat di dalam atmosfer, yaitu di antaranya ozon. Walaupun ozon ini jumlahnya sangat sedikit namun sangat berguna bagi kehidupan di bumi, karena ozon yang dapat menyerap sinar ultra violet yang dipancarkan sinar matahari sehingga jumlahnya sudah sangat berkurang ketika sampai di permukaan bumi. Apabila radiasi ultra violet ini tidak terserap oleh ozon, maka akan menimbulkan malapetaka bagi kehidupan mahkluk hidup yang ada di bumi. Radiasi ini di antaranya dapat membakar kulit mahkluk hidup, memecahkan kulit pembuluh darah, dan menimbulkan penyakit kanker kulit.

Selain unsur pembentuk yang berupa gas, udara juga mengandung partikel padat dan cair, yang begitu kecilnya sehingga gerakan udara dapat mengimbangi kecenderungan partikel tersebut jatuh ke tanah. Partikel itu dapat berasal dari debu yang terangkat oleh angin, partikel garam laut, ataupun hasil pembakaran dan pengolahan dalam industri. Berdasarkan pengalaman sehari-hari kita mengetahui bahwa suhu udara berubah-ubah dari waktu ke waktu; pagi yang sejuk diikuti oleh sore hari yang panas, dan musim dingin yang dingin diikuti musim panas yang panas dalam suatu daur yang tetap. Suhu menjadi beragam dari tempat ke tempat pada waktu yang sama. Pada wilayah yang lintang rendah lebih panas daripada wilayah pada lintang yang lebih tinggi dan daerah yang rendah lebih panas daripada pegunungan tinggi.

Bumi secara keseluruhan selama setahun penuh, suhu rata-rata di dekat tanah pada muka laut (suhu permukaan) adalah 15 °C (288°K, 59 °F). Rata-rata keseluruhan sepanjang tahun turun menurut ketinggian. Namun, kira-kira di atas 17 km (40.000 kaki) penurunan suhu berhenti. Lapisan atmosfer dengan suhu yang rata-rata berkurang menurut ketinggian, disebut troposfer, lapisan diatasnya denagn suhu tetap atau meningkat disebut stratosfer. Pada permukaan di antara troposfer dan stratosfer (kadang-kadang berupa lapisan peralihan) disebut tropopause. Daerah di mana cuaca terjadi adalah bagian terbawah atmosfer, yang disebut troposfer (daerah inilah yang menjadi perhatian bagi para ahli meteorologi).

Troposfer memiliki sifat penting, yaitu bahwa secara umum temperatur berkurang terhadap ketinggian. Di atas troposfer adalah stratosfer yang dicirikan oleh bertambahnya temperatur terhadap ketinggian. Diskontinuitas yang membedakan troposfer dengan stratosfer adalah lapisan tropopause. Pada troposfer campuran gas-gas terdiri dari 78% nitrogen dan 21% oksigen (persen dalam volume). Sisanya sebesar 1% adalah campuran gas yang terdiri dari gas argon, karbondioksida, dan gas-gas lainnya. Campuran gas-gas tanpa uap-air disebut sebagai udara kering, dan campuran gas-gas tanpa terkecuali disebut sebagai udara lembap.

Pesawat ruang angkasa, atmosfer dan orbit

Proses masuk-kembali dari orbit dimulai pada 122 km (400.000 ft).

Ketinggian minimal untuk orbit stabil dimulai sekitar 350 km (220 mil) di atas permukaan laut rata-rata, jadi untuk melakukan penerbangan angkasa orbital nyata, sebuah pesawat harus terbang lebih tinggi dan (yang lebih penting) lebih cepat dari yang dibutuhkan untuk penerbangan angkasa sub-orbital.

Mencapai orbit membutuhkan kecepatan tinggi. Sebuah pesawat belum mencapai orbit sampai ia memutari Bumi begitu cepat sehingga gaya sentifugal ke atas membatalkan gaya grafitasi ke bawah pesawat. Setelah mencapai di luar atmosfer, sebuah pesawat memasuki orbit harus berputar ke samping dan melanjutkan pendorongan roketnya untuk mencapai kecepatan yang dibutuhkan; untuk orbit Bumi rendah, kecepatannya sekitar 7,9 km/s (28.400 km/jam — 18.000 mill/jam). Oleh karena itu, mencapai ketinggian yang dibutuhkan merupakan langkah pertama untuk mencapai orbit.

Energi yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan untuk orbit bumi rendah 32MJ/kg sekitar dua puluh kali energi yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian dasar 10 kJ/km/kg.