Dampak dari Efek Rumah Kaca dan Keseimbangan Energi

Mungkin banyak yang beranggapan bahwa efek rumah kaca adalah biang kerok dari global warming. Tapi mungkin ga banyak yang sadar kalau efek rumah kaca ga terjadi di atmosfer, kehidupan di muka bumi mungkin ga akan secerah sekarang. Untuk memahami peran efek rumah kaca pada kehidupan di bumi, kita harus ngerti tentang keseimbangan energi dulu.

Bumi mendapat energi dari matahari. Daya yang diberikan matahari adalah sekitar 1400 Joule setiap detiknya. Nilai ini disebut solar constant. Jelas, nilai ini adalah rata-rata per tahun dan berubah setiap tahunnya tergantung pada aktifitas permukaan matahari dan posisi bumi relatif dengan matahari. Akan tetapi, bumi juga mengeluarkan radiasi yang kira-kira setara dengan energi yang diterimanya. Hal ini disebut keseimbangan energi, di mana energi masuk=energi keluar. Kata 'kira-kira' sengaja saya buat bold karena sebenarnya bumi memberikan radiasi lebih sedikit dari yang ia terima. Material di permukaan bumi menyerap sebagian radiasi dan juga memantulkan radiasi yang ia terima. Perbandingan antara radiasi yang dipantulkan dengan radiasi yang diterima oleh suatu material disebut albedo. Nilai albedo bumi dalam satu tahun rata-rata adalah 30%. Akan tetapi, karena kita fokus dengan efek rumah kaca, kita asumsikan saja bahwa peran albedo di bumi tidak terlalu berpengaruh. Dengan kata lain, albedo=100%. 

Sekarang baru kita masuk pada dampak rumah kaca. Radiasi yang dipantulkan dan dipancarkan oleh bumi tidak seluruhnya keluar dari bumi. Sebagian dari mereka terpantulkan kembali ke bumi. Hal ini disebut efek rumah kaca. Hal ini terjadi melalui fenomena resonansi, yaitu bergetarnya sebuah benda yang memiliki frekuensi yang sama. Radiasi yang dipantulkan dari permukaan bumi, terutama pada spektrum infrared, memiliki frekuensi yang sama dengan gas rumah kaca. Sehingga, radiasi ini akan diserap oleh gas rumah kaca dan dipantulkan ke segala arah, termasuk ke permukaan bumi. Gas rumah kaca dapat berupa: CH4, uap air, CO2 dan N2O. Hal ini mengakibatkan bumi menerima radiasi lebih banyak dibandingkan dengan radiasi yang dipancarkan, dengan kata lain mengakibatkan gangguan pada keseimbangan energi. Karena inilah suhu pada permukaan bumi meningkat. 

http://www.solarlightaustralia.com.au/2013/02/21/calculating-greenhouse-emissions/

Akan tetapi, tanpa adanya efek rumah kaca, kehidupan di bumi akan membeku. Tanpa adanya efek rumah kaca, radiasi yang dipantulkan oleh material pada permukaan bumi ditambah dengan radiasi yang dihasilkan oleh bumi sendiri (radiasi alami dari material di bawah permukaan bumi) akan 100% meninggalkan bumi. Hal ini juga akan mengakibatkan ketidakseimbangan energi karena bumi akan memancarkan radiasi lebih banyak dari energi yang diterima bumi. Kehilangan energi akan membuat suhu bumi turun menjadi -18ºC (perhitungan para fisikawan gambut di NASA). Pada suhu yang sedingin hati mantan ini, rasanya sulit bagi kehidupan di bumi untuk bertahan lama. Suhu optimal tubuh sendiri adalah 36-37ºC. Berada pada lingkungan dengan suhu -18ºC, manusia akan mati secara termodinamis.

Jadi, efek rumah kaca pada satu sisi menyelamatkan kehidupan manusia. Pada sisi yang lain, efek rumah kaca yang berlebihan akan meningkatkan suhu bumi. Hal yang dapat kita lakukan adalah mengurangi konsentrasi gas rumah kaca untuk mengurangi dampak rumah kaca yang berlebihan.