Air

Tugas Terstruktur Pengganti Ujian Tengah Semester

Mata Kuliah Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa

Water

Disusun Oleh : Puji Lestari (F03112068)

Mahasiswi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Tanjungpura, Pontianak 2014

Geofisika mencakup studi tentang air sebagai air yang mengalir dan melalui siklus hidrologi.

Air

Air merupakan suatu senyawa yang penting bagi semua makhluk hidup di Bumi, tapi tidak di planet lain. Air merupakan satu-satunya cairan anorganik yang secara alami terdapat di permukaan Bumi dan satu-satunya senyawa kimia yang mengalami tiga perubahan wujud.

           

Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2o. Satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C).

Keadaan air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak umum dalam kondisi normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan antara hidrida-hidrida lain yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik, yang mengisyaratkan bahwa air seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen sulfida. Dengan memperhatikan tabel periodik, terlihat bahwa unsur-unsur yang mengelilingi oksigen adalah nitrogen, flor, dan fosfor, sulfur dan klor. Semua elemen-elemen ini apabila berikatan dengan hidrogen akan menghasilkan gas pada temperatur dan tekanan normal. Alasan mengapa hidrogen berikatan dengan oksigen membentuk fase berkeadaan cair, adalah karena oksigen lebih bersifat elektronegatif ketimbang elemen-elemen lain tersebut (kecuali flor).

Tarikan atom oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada tiap-tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya tarik-menarik listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat masing-masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai ikatan hidrogen.

Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air dapat melarutkan banyak zat kimia, seperti garam, gula, asam, basa, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen (H+) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH-).

Siklus Hidrologi

Air menguap dari lautan dan tanah dan kembali sebagai hujan atau salju, membentuk siklus hidrologi . Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci dari proses siklus hidrologi agar dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, salju, hujan batu, hujan es dan salju (sleet), hujan gerimis atau kabut.

Daur hidrologi sering juga dipakai istilah water cycle atau siklus air. Suatu sirkulasi air yang meliputi gerakan mulai dari laut ke atmosfer, dari atmosfer ke tanah, dan kembali ke laut lagi atau dengan arti lain siklus hidrologi merupakan rangkaian proses berpindahnya air permukaan bumi dari suatu tempat ke tempat lainnya hingga kembali ke tempat asalnya.

Air naik ke udara dari permukaan laut atau dari daratan melalui evaporasi. Air di atmosfer dalam bentuk uap air atau awan bergerak dalam massa yang besar di atas benua dan dipanaskan oleh radiasi tanah. Panas membuat uap air lebih naik lagi sehingga cukup tinggi/dingin untuk terjadi kondensasi. Uap air berubah jadi embun dan seterusnya jadi hujan atau salju. Curahan (precipitation) turun ke bawah, ke daratan atau langsung ke laut. Air yang tiba di daratan kemudian mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali ke laut. Air yang tiba di daratan kemudian mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus kembali ke laut melengkapi siklus air.

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. Siklus hidrologi dibedakan ke dalam tiga jenis yaitu:

1. Siklus Pendek : Air laut menguap kemudian melalui proses kondensasi berubah menjadi butir-butir air yang halus atau awan dan selanjutnya hujan langsung jatuh ke laut dan akan kembali berulang (OCEAN).
2. Siklus Sedang : Air laut menguap lalu dibawa oleh angin menuju daratan dan melalui proses kondensasi berubah menjadi awan lalu jatuh sebagai hujan di daratan dan selanjutnya meresap ke dalam tanah lalu kembali ke laut melalui sungai-sungai atau saluran-saluran air (AIR TANAH).
3. Siklus Panjang : Air laut menguap, setelah menjadi awan melalui proses kondensasi, lalu terbawa oleh angin ke tempat yang lebih tinggi di daratan dan terjadilah hujan salju atau es di pegunungan-pegunungan yang tinggi. Bongkah-bongkah es mengendap di puncak gunung dan karena gaya beratnya meluncur ke tempat yang lebih rendah, mencair terbentuk gletser lalu mengalir melalui sungai-sungai kembali ke laut (GLETSER).

Berat tubuh manusia adalah 66% dari air, menurut Hill dan Kolb. Air adalah pelarut universal untuk hidup, disebut oleh Nobel Laureate A. Szent-Gyorgy sebagai "matriks kehidupan". Air berfungsi untuk menangguhkan sel darah merah untuk membawa oksigen ke sel. Air merupakan pelarut untuk elektrolit dan nutrisi yang dibutuhkan oleh sel-sel, dan membawa zat sisa metabolisme (limbah) tubuh jauh dari sel.

Dengan air sebagai pelarut, tekanan osmotik bertindak untuk mengangkut air yang dibutuhkan ke dalam sel. Dengan sel bermandikan cairan interstitial, difusi kontribusi untuk membawa molekul yang diperlukan ke dalam sel. Ketika mekanisme yang lebih kompleks mengontrol pengangkutan molekul melintasi membran masuk dan keluar dari sel, keberadaan air sebagai media dan pelarut sangat penting.

OCEAN

Air di Bumi merupakan proses yang berkesinambungan dari penguapan dan kondensasi yang disebut siklus hidrologi. Karena lautan menutupi 71% dari permukaan bumi, banyak penguapan berasal dari laut. Frank (sumber dari sebagian data ini) menempatkan kadar air total atmosfer pada 6 x 10¹² m³ . Dengan curah hujan tahunan sebesar 2,25 x 10¹⁴ m³ ini menyiratkan bahwa air di atmosfer bersiklus sekitar 37 kali per tahun. Air dari permukaan kembali ke lautan adalah bagian utama dari pembentukan fisik permukaan benua dalam keseluruhan geofisika dari Bumi.

Air Tanah

Dalam perjalanannya dari atmosfer ke luar, air mengalami banyak interupsi. Sebagian dari air hujan yang turun dari awan menguap sebelum tiba di permukaan bumi, sebagian lagi jatuh di atas daun tumbuh-tumbuhan (intercception) dan menguap dari permukaan daun-daun. Air yang tiba di tanah dapat mengalir terus ke laut, namun ada juga yang meresap dulu ke dalam tanah (infiltration) dan sampai ke lapisan batuan sebagai air tanah.

Lapisan di dalam bumi yang dengan mudah dapat membawa atau menghantar air disebut lapisan pembawa air, pengantar air atau akufir, yang biasanya dapat merupakan penghantar yang baik yaitu lapisan pasir dan kerikil, atau di daerah tertentu, lava dan batu gampil.

Air tanah adalah air yang terdapat dalam lapisan tanah atau bebatuan di bawah permukaan tanah. Air tanah merupakan salah satu sumber daya air. Selain air sungai dan air hujan, air tanah juga mempunyai peranan yang sangat penting terutama dalam menjaga keseimbangan dan ketersediaan bahan baku air untuk kepentingan rumah tangga (domestik) maupun untuk kepentingan industri.

Gletser

Jumlah air yang terdapat di gletser dan lapisan es adalah persentase kecil dari semua air di Bumi, itu merupakan persentase besar dari total air tawar dunia.  Jumlah air terkunci dalam es dan salju hanya sekitar 1,7 persen dari seluruh air di Bumi, namun sebagian besar dari total air tawar di Bumi, sekitar 68,7 persen, diadakan di lapisan es dan gletser.

Gletser yang mengalir plastis massa salju dipadatkan dan es, sering dengan transportasi yang signifikan dari batu dan bahan lainnya. Curah hujan dan akumulasi harus melebihi tingkat pertumbuhan leleh glasial terjadi.

Gletser dapat dipisahkan menjadi dua kategori besar, yaitu Kontinental dan Alpine. Gletser kontinental membentuk lembaran horisontal, membentuk ratusan meter gletser dengan ketebalan tertentu yang meratakan daerah mereka. Gletser Alpine lebih kecil dan topografi yang ada dikendalikan oleh daerah pegunungan, gosok dan merapikan, tetapi tidak melenyapkan fitur topografi yang ada. Gletser Alpine juga tergantung pada perubahan topografi bantuan dan mencair musiman untuk gerakan mereka.

Lembah Alpine menjelajahi dengan tindakan glasial mudah diidentifikasi oleh khas berbentuk U cross section dan keberadaan mereka aneh 'menggantung' lembah di bekas persimpangan sungai saluran glasial.

Gletser adalah sebuah bongkahan es yang besar yang terbentuk di atas permukaan tanah yang merupakan akumulasi endapan salju yang membatu selama kurun waktu yang lama. Saat ini, es abadi menutupi sekitar 10% daratan yang ada di bumi. Meskipun banyak orang yang mengira gletser selalu ada di daerah kutub, sesungguhnya mereka juga bisa berada di daerah pegunungan tinggi di seluruh benua, kecuali Australia, bahkan juga terdapat di pegunungan tinggi di daerah dekat khatulistiwa.