II. RADIASI MATAHARI

II. RADIASI MATAHARI 1. PANCARAN RADIASI MATAHARI 2.KARAKTERISTIK RADIASI MATAHARI DAN BUMI II. RADIASI MATAHARI 3.PENERIMAAN RADIASI MATAHARI DI PERMUKAAN BUMI 4. UNSUR RADIASI MATAHARI 5.NERACA ENERGI PADA PERMUKAAN BUMI 6.ALAT PENGUKUR RADIASI MATAHARI

1. PANCARAN RADIASI MATAHARI gelombang elektromagnitik yang dibangkitkan dari fusi nuklir dengan mengubah atom hidrogen - Helium setiap permukaan matahari yang bersuhu sekitar 6000 K adalah sebesar 73,5 juta watt /m-2  RM   1360 watt m-2 ATM  50% = 680 watt m-2 penguapan (E) Pemanasan udara (H) BMI Pemanasan tanah dan lautan (G) fotosintesis tanaman (P) menentukan keadaan cuaca dan iklim

AWAN Radiasi matahari diluar atmosfer 30% Refleksi dari awan Rn = Rsi + Rli –Rso-Rlo Rn = H + E + G + P AWAN 20% Absorbsi oleh atmosfer Radiasi diffuse Radiasi permukaan (reradiasi) Rsi 50% Pantulan dari tanah Rlo Evaporasi Radiasi dari langit konveksi Rli Rso Konduksi Radiasi bersih Panas mengalir ke tanah

 F =  Ts4 …. (1) KARAKTERISTIK RADIASI MATAHARI DAN BUMI Hukum Stefan – Boltzman setiap benda di alam yang bersuhu permukaan lebih besar dari 0oK ( - 273 oC) memancarkan radiasi yang berbanding lurus dengan pangkat empat suhu permukaannya.  F =  Ts4 …. (1) F : Pancaran radiasi ( W m-2)  : Emisivitas permukaan, bernilai 1 untuk benda hitam, sedang untuk benda-benda alam berkisar antara 0,9 – 1,0  : Tetapan Stefan- Boltzman : 5,67 . 10-8 W m-2 Ts : Suhu permukaan (K)

maks dalam µm dan Ts dalam K Berdasar pada persamaan 1 tersebut, semakin tinggi suhu permukaan, semakin tinggi pula pancaran radiasinya. Tetapi sebaliknya, Wien dalam hukumnya menyatakan bahwa panjang gelombang pada energi maksimum ( maks) makin pendek bila suhu permukaannya lebih tinggi. maks = 2897/Ts maks dalam µm dan Ts dalam K Mengingat suhu permukaan matahari sebesar 6000 K, maka radiasi matahari disebut sebagai radiasi gelombang pendek, karena panjang gelombangnya sebesar 0,48 µm. Sedang bumi yang bersuhu sekitar 300 K (27oC), maka radiasi bumi atau benda-benda yang ada di bumi disebut sebagai radiasi gelombang panjang, karena panjang gelombangnya sebesar 9,66 µm. Kisaran panjang gelombang radiasi matahari adalah 0,3 – 4,0 µm, sedang kisaran panjang gelombang radiasi bumi adalah 4 – 120 µm.

PENERIMAAN RADIASI MATAHARI PAGI,SIANG,SORE DAN MUSIM DI PERMUKAAN BUMI Waktu Tempat Letak lintang PAGI,SIANG,SORE DAN MUSIM 90OLU Kutub 60OLU Temperate 30OLU Ekuator 0O 30OLS Temperate 60OLS Kutub 90OLS

Secara makro, faktor-faktor yang mempengaruhi penerimaan radiasi matahari di permukaan bumi adalah : 1. POSISI MATAHARI 2. TINGKAT TRANSPARANSI ATMOSFER 3.BESARNYA INTENSITAS RADIASI YANG DIPANCARKAN MATAHARI

1. POSISI MATAHARI 3 Juni 4 Juli APHELLION 152,1 x 106 km 1,88 cal cm-2 menit-1 PERIHELLION 147,3 x 106 km 2,01 cal cm-2 menit-1 Satu revolusi bumi (bumi mengelilingi matahari) memerlukan waktu satu tahun atau 365 hari. Oleh karena matahari juga bergerak mengelilingi bintang yang lebih besar, maka bumi tidak kembali ke titik awalnya setelah mengelilingi matahari selama satu tahun. Oleh sebab itu, setiap empat tahun dilakukan penyesuaian waktu atau tanggal dari 28 hari menjadi 29 hari pada bulan Februari yang dikenal dengan tahun kabisat.

AWAN 2. TINGKAT TRANSPARANSI ATMOSFER St CI Rs/Rso = 0,803 – 0,304 C – 0,458 C2 Rs : Radiasi aktual yang diterima Rso : Besarnya radiasi teoritis yang mencapai permukaan bumi dengan tanpa adanya atmosfer C : Rata-rata bulanan pengawanan dalam sepersepuluh

Besarnya intensitas radiasi yang dipancarkan matahari Konstanta matahari b. Pengurangan melalui atmosfer Besarnya intensitas radiasi yang dipancarkan matahari c.Spektrum matahari d. Kejadian dari sudut e. Panjang hari

2,0 langley menit-1 (Johnson, 1954) Konstanta matahari/ solar constant  Laju dimana radiasi matahari diterima di luar atmosfer bumi pada suatu permukaan normal terhadap kejadian radiasi dan pada jarak rata-rata matahari – bumi 150 juta km Baru 2,0 langley menit-1 (Johnson, 1954) Lama 1,94 langley menit-1 Langley merupakan suatu unit energi yang besarnya setara dengan 1 g cal cm-2 1langley menit-1 = 69,7 mili watt cm-2

RADIASI ULTRA VIOLET RADIASI TAMPAK < 0,4 µ berisi sekitar 9% dari total kejadian radiasi – Gunung > RADIASI TAMPAK 0,4 – 0,76 µ - sekitar 41% dari total kejadian radiasi RADIASI MATAHARI RADIASI INFRA MERAH < 0,76 µ berisi sekitar 50% dari total kejadian radiasi – kondisi berawan <

Berbagai jenis warna dan panjang gelombang dari radiasi matahari (Chang, 1974). Jenis warna Interval panjang gelombang (µm). Violet - ungu 0,390 – 0,455 Biru gelap 0,455-0,485 Biru terang 0,485-0,505 Hijau 0,505 – 0,550 Hijau kekuning-kuningan 0,550-0,575 Kuning 0,575-0,585 Jingga 0,585-0,620 Merah 0,620-0,760

PENGARUH SPEKTRUM CAHAYA MATAHARI TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN Panjang gelombang (µm). Aktivitas tanaman > 1,0 Tidak berpengaruh khusus pada tanaman, spektrum ini diserap tanaman dan ditransfer ke dalam panas tanpa berpengaruh dalam proses biokimia 0,76 – 1,0 Berpengaruh pada proses pemanjangan tanaman, fotoperiodisme, perkecambahan, mengontrol proses pembungaan dan pewarnaan buah 0,61 – 0,76 Diserap kuat oleh klorofil 0,51- 0,61 Tidak banyak berperan dalam fotosintesis 0,40 – 0,51 Sangat esensial untuk proses fotosintesis 0,32 – 0,40 Tanaman menjadi kerdil dan daun-daun menjadi tebal dan mengecil 0,28 – 0,32 Mengganggu tanaman karena tanaman terhambat dan bahkan terhenti aktivitasnya < 0,28 Tanaman lebih cepat mengalami kematian

c. Pengurangan melalui atmosfer  1. Penyerapan radiasi surya oleh oksigen Gas penyerap Spektrum terserap Keterangan Oksigen (O2) 0,18 µm 0,20 µm Terjadi pada ketinggian > 85 km Pemecahan O2 terjadi pada ketinggian < 85 km Ozon (O3) 0,20 – 0,30 µm Terjadi pada lap. stratosfer 2. Gas-gas yang berpotensi sebagai penyerap radiasi gelombang panjang yang terjadi pada lapisan troposfer Gas penyerap Spektrum terserap Keterangan H2O 5-8 µm dan 17 – 24 µm Berlangsung di awan dan sekitarnya CO2 4-5 µm dan 11-17 µm Menyebabkan kenaikan suhu atmosfer O3 9-10 µm Berlangsung di lapisan stratosfer

 d. Kejadian dari sudut I = IO sin  HUKUM LAMBERT Besar kecilnya intensitas radiasi matahari yang diterima suatu permukaan sangat ditentukan oleh besar kecilnya sudut datang sinar. Semakin besar sudut datang yang dibentuk antara sinar yang datang dengan bidang permukaan, maka semakin besar pula intensitas radiasi yang diterima oleh permukaan tersebut Sudut datang sinar adalah sudut yang dibentuk antara sinar yang datang dengan bidang permukaan

d. Panjang hari   Menggambarkan lamanya matahari bersinar mulai dari terbit fajar hingga terbenam matahari Hari panjang Apabila suatu daerah menerima penyinaran >12 jam/hari Hari pendek Apabila suatu daerah menerima Penyinaran < 10 jam/hari Tanaman hari panjang Tanaman yang akan berbunga apabila panjang siangharinya > 12 jam – tanaman gandum, kentang, lobak, selada dsb. Tanaman hari netral Tanaman yang mampu berbunga pada hari pendek maupun hari panjang – tanaman jagung, tanaman padi, tanaman kacang2an Tanaman hari pendek Tanaman yang akan berbunga apabila panjang siangharinya <10 jam – tanaman anggrek, ubi jalar dan kedelai

UNSUR-UNSUR RADIASI MATAHARI INTENSITAS RADIASI MATAHARI UNSUR-UNSUR RADIASI MATAHARI PERIODISITAS RADIASI MATAHARI KUALITAS RADIASI MATAHARI

INTENSITAS RADIASI MATAHARI  SUDUT DATANG SINAR Menggambarkan besarnya energi matahari yang diterima pada suatu luasan permukaan per satuan waktu – calori, watt m-2 atau joule TANAMAN C3, C4, CRASSULASE

 PERIODISITAS RADIASI MATAHARI Menggambarkan lamanya matahari bersinar mulai dari terbit fajar hingga terbenam matahari PENUTUPAN AWAN TANAMAN HARI PANJANG TANAMAN HARI PENDEK TANAMAN HARI NETRAL HARI PANJANG DAN HARI PENDEK

 KUALITAS RADIASI MATAHARI  = C/V … (1) SPEKTRUM CAHAYA YANG DIPANCARKAN MATAHARI YANG TERDIRI DARI BERBAGAI PANJANG GELOMBANG PANJANG GELOMBANG MEMPUNYAI HUBUNGAN TERBALIK DENGAN FREKUENSI PERPUTARAN CAHAYA  = C/V … (1)  : Panjang gelombang, c : kecepatan cahaya yang nilainya = 3. 108m detik-1 v : frekuensi perputaran per detik

PLANCK dalam konsep partikelnya  Besarnya energi berbanding lurus dengan frekuensinya E = h x v v = h/E…. (2) E : energi H : konstantan Planck = 6,625 x 10-27 erg V : Frekuensi perputaran dalam cycle detik-1 SEJALAN DENGAN HUKUM WIEN Substitusi 1- 2  = c.h/E

NERACA ENERGI PERMUKAAN Neraca radiasi secara global dibagi 2: 1.Radiasi gelombang pendek ( NERACA RADIASI MATAHARI) 2. Radiasi gelombang panjang ( NERACA RADIASI BUMI)

SOLARIMETER DAN PYRANOMETER Alat pengukur radiasi matahari total

Alat pengukur lama penyinaran matahari CAMPBLE STOKES Alat pengukur lama penyinaran matahari

setiawan_bataviasurvey@yahoo.co.id Staklim Banjarbaru, 2011. Daftar Pustaka Ariffin. 1988. Dasar-dasar Klimatologi Pertanian. FP UB. Handoko. 1994. Klimatologi Dasar. Landasan Pemahaman Fisika Atmosfer dan Unsur-unsur Iklim. Pustaka Jaya. Chang, J. 1974. Climate and Agriculture. An Ecological Survey. Aldine Publishing Company, Chicago. setiawan_bataviasurvey@yahoo.co.id Staklim Banjarbaru, 2011.