Bumi
Rata-rata tekanan atmosfer di permukaan Bumi adalah 101.325 kPa, dengan ketingggian skala sekitar 5 km. Atmosfer mengandung 78% nitrogen dan 21% oksigen, selebihnya adalah uap air, karbon dioksida, dan molekul gas lainnya. Ketinggian troposfer beragam menurut garis lintang, berkisar antara 8 km di wilayah kutub hingga 17 km di wilayah khatulistiwa, dan beberapa variasi yang diakibatkan oleh faktor musim dan cuaca.
Biosfer Bumi secara perlahan telah memermak komposisi atmosfer. Fotosintesis oksigenik berevolusi, yang membentuk atmosfer nitrogen-oksigen utama saat ini. Peristiwa ini memungkinkan terjadinya proliferasi organisme aerobik, serta pembentukan lapisan ozon yang menghalangi radiasi surya ultraungu memasuki Bumi dan menjamin kelangsungan kehidupan di darat. Fungsi atmosfer lainnya yang penting bagi kehidupan di Bumi
adalah mengangkut uap air, menyediakan gas bernilai guna, membakar meteor berukuran kecil sebelum menghantam permukaan Bumi, dan memoderatori suhu. Fenomena yang terakhir dikenal dengan efek rumah kaca; proses penangkapan energi panas yang dipancarkan dari permukaan Bumi pada atmosfer sehingga meningkatkan suhu rata-rata. Uap air, karbon dioksida, metana, dan ozon merupakan gas
rumah kaca utama pada atmosfer Bumi. Tanpa pemancaran panas ini, suhu rata-rata di permukaan Bumi akan mencapai 18 °C, berbeda jauh dengan suhu rata-rata saat ini (+15 °C), dan kehidupan kemungkinan besar tidak akan bisa bertahan.
Atmosfer Bumi tidak memiliki batas pasti, secara perlahan menipis dan mengabur ke angkasa luar. Tiga perempat massa atmosfer berada pada ketinggian 11 kilometer dari permukaan Bumi. Lapisan terbawah ini disebut dengan troposfer. Energi dari Matahari memanaskan lapisan ini, serta permukaan di bawahnya, yang menyebabkan terjadinya pemuaian udara. Udara pada lapisan ini kemudian bergerak naik dan
digantikan oleh udara dingin dengan kelembaban yang lebih tinggi. Akibatnya, terjadi sirkulasi atmosferik yang memicu pembentukan cuaca dan iklim melalui pendistribusian kembali energi panas.
Dampak utama sirkulasi atmosferik adalah terjadinya angin pasat di wilayah khatulistiwa yang berada pada garis lintang 30° dan angin barat di wilayah-wilayah lintang tengah antara 30° dan 60°. Arus laut juga menjadi faktor penting dalam menentukan iklim, terutama sirkulasi termohalin yang menyebarkan energi panas dari lautan di khatulistiwa ke wilayah kutub.
Uap air yang dihasilkan melalui penguapan di permukaan Bumi diangkut oleh pola sirkulasi di atmosfer. Saat atmosfer melakukan pengangkatan udara hangat dan lembab, uap air akan mengalami kondensasi dan mengendap ke permukaan Bumi melalui proses presipitasi. Air yang diturunkan ke permukaan Bumi dalam bentuk hujan kemudian diangkut menuju ketinggian yang lebih rendah oleh sungai
dan biasanya kembali ke laut atau bermuara di danau. Peristiwa ini disebut dengan siklus air, yang merupakan mekanisme penting untuk mendukung kelangsungan kehidupan di darat dan faktor utama yang menyebabkan erosi di permukaan Bumi pada periode geologi. Pola presipitasi atau curah hujan ini sangat beragam, berkisar dari beberapa meter air per tahun hingga kurang dari satu milimeter. Sirkulasi atmosferik, topologi, dan perbedaan suhu juga menentukan curah hujan rata-rata yang turun di setiap wilayah.
Besar energi surya yang mencapai Bumi akan menurun seiring dengan meningkatnya lintang. Pada lintang yang lebih tinggi, cahaya matahari mencapai permukaan Bumi pada sudut yang lebih rendah dan harus melewati kolom atmosfer yang lebih tebal. Akibatnya, suhu rata-rata di permukaan laut menurun sekitar 0.4 °C per derajat jarak lintang dari khatulistiwa. Bumi bisa dibagi
menjadi zona lintang spesifik berdasarkan perkiraan kesamaan iklim. Pembagian ini berkisar dari wilayah khatulistiwa hingga ke wilayah kutub, yakni zona iklim tropis (atau khatulistiwa), subtropis, iklim sedang, dan kutub. Iklim juga bisa diklasifikasikan menurut suhu dan curah hujan, yang ditandai dengan wilayah iklim dengan massa udara yang seragam. Yang paling umum digunakan
adalah sistem klasifikasi iklim Köppen (dicetuskan oleh Wladimir Köppen). Klasifikasi ini membagi Bumi menjadi lima zona iklim (tropis lembab, kering, lintang tengah lembab, kontinental, dan kutub dingin), yang kemudian dibagi lagi menjadi subjenis yang lebih spesifik.
Di atas troposfer, atmosfer terbagi menjadi stratosfer, mesosfer, dan termosfer. Masing-masing lapisan ini memiliki tingkat lincir berbeda, yang umumnya didasarkan pada tingkat perubahan suhu dan ketinggian. Di luar lapisan ini, terdapat lapisan eksosfer dan magnetosfer, tempat medan magnet Bumi berinteraksi dengan angin surya. Di dalam stratosfer terdapat lapisan ozon, komponen yang berperan melindungi
permukaan Bumi dari sinar ultraungu dan memiliki peran penting bagi kehidupan di Bumi. Garis Kármán, yang dihitung 100 km di atas permukaan Bumi, adalah garis khayal yang membatasi atmosfer dengan luar angkasa.
Energi panas menyebabkan beberapa molekul di tepi luar atmosfer Bumi meningkatkan kecepatan sehingga bisa melepaskan diri dari gravitasi Bumi. Hal ini menyebabkan terjadinya kebocoran atmosfer ke luar angkasa. Hidrogen, yang memiliki berat molekul rendah, bisa mencapai kecepatan lepas yang lebih tinggi dan lebih mudah mengalami kebocoran ke luar angkasa jika dibandingkan dengan gas lainnya. Kebocoran
hidrogen ke luar angkasa mendorong keadaan Bumi dari yang awalnya mengalami reduksi menjadi oksidasi. Fotosintesis menyediakan sumber oksigen bebas bagi kehidupan di Bumi, tetapi ketiadaan agen pereduksi seperti hidrogen menyebabkan meluasnya penyebaran oksigen di atmosfer. Kemampuan hidrogen untuk melepaskan diri dari atmosfer turut memengaruhi sifat kehidupan yang berkembang di
Bumi. Saat ini, atmosfer yang kaya oksigen mengubah hidrogen menjadi air sebelum memiliki kesempatan untuk melepaskan diri. Sebaliknya, sebagian besar peristiwa pelepasan hidrogen terjadi akibat penghancuran metana di atmosfer atas.
Medan magnet Bumi diperkirakan terbentuk karena dipole magnetik, dengan kutub magnet berada pada kutub geografi Bumi. Pada khatulistiwa medan magnet, kekuatan medan magnet di permukaan Bumi mencapai, dengan momen dipole magnet global. Menurut teori dinamo, medan magnet dihasilkan di dalam wilayah inti luar tempat energi panas menciptakan gerakan konveksi material konduksi dan menghasilkan arus listrik. Proses ini pada gilirannya menciptakan
medan magnet Bumi. Gerakan konveksi pada inti Bumi berlangsung dengan tidak teratur; kutub magnet melayang dan secara berkala mengubah arah gaya magnet. Hal ini memicu terjadinya pembalikan medan pada interval tak beraturan, yang berlangsung beberapa kali setiap jutaan tahun. Pembalikan medan terakhir terjadi sekitar 700000 tahun yang lalu.
Medan magnet membentuk lapisan magnetosfer, yang berfungsi membiaskan partikel yang terkandung dalam angin surya. Tepi medan magnet yang mengarah ke Matahari berjarak sekitar 13 kali radius Bumi. Tabrakan antara medan magnet dan angin surya menghasilkan sabuk radiasi Van Allen, yakni area berbentuk torus konsentris dengan partikel bermuatan energi. Saat plasma memasuki atmosfer Bumi pada kutub magnet, maka terbentuklah aurora.
Kala rotasi Bumi yang bersifat relatif terhadap Mataharidisebut hari Matahariadalah 86400 detik dari waktu Matahari rata-rata (86400.0025 SI detik). Karena periode hari Matahari Bumi saat ini lebih panjang dari periode ketika abad ke-19 akibat akselerasi pasang surut, setiap hari bervariasi antara 0 hingga 2 SI ms lebih panjang.
Kala rotasi Bumi yang relatif terhadap bintang tetap, dinamakan "hari bintang" oleh International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS), adalah dari waktu Matahari rata-rata (UT1), atau Kala rotasi Bumi yang relatif terhadap presesi atau pergerakan ekuinoks vernal, dinamakan "hari sideris", adalah dari waktu Matahari rata-rata (UT1). Dengan demikian, hari sideris kira-kira lebih singkat 8.4 ms dari hari