Agroklimatologi

RADIASI MATAHARI

(Laporan Praktikum Agroklimatologi)

Fijriani Juli Kartika Purba

1714071005

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

2018

I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bila berbicara mengenai Radiasi Matahari, terdapat satu bagian didalamnya yang disebut Cahaya Tampak. Berbicara mengrnai pengukuran, pengukuran radiasi matahari dengan cahaya tampak (penerangan) satu dengan lain saling membatasi diri (terpisah) meskipun bersumbar sama. Ini disebabkan daerah panjang gelobang yang diamati berbeda.

Oleh karena radiasi matahari dan cahaya tampak bersumber sama. Sangat beralasan bahwa bila radiasi matahari diketahui maka penerangan alami siang hari dapat pula diketahui. Disadari atau tidak, pemanfatanRadiasi Matahari sangat luas dalam kebidupan sehari-hari. Bila ditinjau dari pengelompokan energi, energi radiasi matahari termasuk kepada energi terbarukan (renewable energy).

Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari. Energi radiasi matahari berbentuk

sinar dan gelombang elektromagnetik. Spektrum radiasi matahari sendiri terdiri dari dua yaitu, sinar bergelombang pendek dan sinar bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar

gamma, sinar ultra violet, sedangkan sinar gelombang panjang adalah sinar infra merah.

Jumlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung 4 (empat) faktor. Jarak matahari, Intensitas radiasi matahari, yaitu besar kecilnya sudut datang sinar matahari pada permukaan bumi. Jumlah yang diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut datang. Sinar dengan sudut datang yang miring kurang memberikan energi pada permukaan bumi disebabkan karena energinya tersebar pada permukaan yang luas dan juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan atmosphir yang lebih jauh

ketimbang jika sinar dengan sudut datang yang tegak lurus, Panjang hari (sun duration), yaitu jarak dan lamanya antara matahari terbit dan matahari terbenam, Pengaruh atmosfer. Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi.

Radiasi matahari merupakan salah satu komponen iklim yang cukup berpengaruh dalam menentukan pertumbuhan tanaman ataupun keseluruhan aktivitas mahluk hidup yang ada diatas permukaan bumi. Radiasi matahari membantu tanaman untuk melakukan fotosintesis. Adapun radiasi yang digunakan untuk proses fotosintesis dikenal dengan sebutan PAR (Photosynthetic Acid Radiation).

Cahaya matahari membantu tanaman untuk melakukan fotosintesis. Yang mana fotosintesis adalah suatu proses pembentukan energi oleh tanaman tersebut. Besar kecilnya radiasi matahari sangat berpengaruh pada pertumbuhan tanaman. Hal ini dikarenakan proses fotosintesis merupakn proses pembentukan makanan yang dapat digunakan untuk menunjang pertumbuhan dan juga perkembangan tanaman.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum Radiasi Matahari ini yaitu:

1. Mengetahui bentuk dan alat ukur sinar matahari

2. Memahami penggunaan dan perhitungan intensitas radiasi matahari dan lama penyinaran sinar matahari.

II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Radiasi Matahari

Kamus Besar Bahasa Indonesia Edisi Kedua menyatakan bahwa radiasi adalah pemancaran dan perambatan gelombang yang membawa tenaga melalui ruang atau antara, misal pemancaran dan perambatan gelombang elektromagnetik, gelombang bunyi; gelombang lenting; penyinaran. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa radiasi bukan hanya radiasi nuklir, tetapi juga radiasi lain seperti gelombang radio, gelombang televisi, pancaran sinar matahari, dll. Banyak orang beranggapan bahwa radiasi hanya terkait dengan reaktor nuklir atau bom nuklir.

Yang tidak banyak diketahui sesungguhnya adalah bahwa alam ini juga merupakan pemancar radiasi, bahkan merupakan sumber radiasi satu-satunya bagi orang yang tidak bekerja dengan reaktor nuklir, atau tidak terkena radiasi dari tindakan medis. Dalam hal radiasi nuklir, ketidakstabilan atom atau inti atomlah yang menyebabkan terjadinya pancaran radiasinya.

Radiasi yang dipancarkan alam dapat dikelmpokkan menjadi tiga jenis yaitu radiasi kosmis, radiasi terestrial, dan radiasi internal. Radiasi kosmik beradal dari sumber radiasi yang berada pada benda langit dalam tata surya dalam bentuk partikel berenergi tinggi (sinar kosmis) dan sumber radiasi yang berasal dari unsur radioaktif di dalam kerak bumi yang terbentuk sejak terjadinya bumi.Radiasi internal adalah radiasi yang diterima oleh manusia dari dalam tubuh manusia sendiri, dalam hal ini sumber radiasi masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan, minuman atau udara.

Penerimaan radiasi surya di permukaan bumi sangat bervariasi menurut tempat dan waktu. Menurut tempat khususnya disebabkan oleh perbedaan letak lintang serta keadaan atmosfer terutama awan.

Lama penyinaran akan berpengaruh terhadap aktivitas makhluk hidup misalnya pada manusia dan hewan. Juga akan berpengaruh pada metabolisme yang berlangsung pada tubuh makhluk hidup, misalnya pada tumbuhan. Penyinaran yang lebih lama akan memberi kesempatan yang lebih besar bagi tumbuha tersebut untuk memanfaatkanya melalui proses fotosintesis.

Pergeseran garis edar matahari menyebabkan perubahan panjang hari ( lama penyinaran ) yang diterima pada lokasi-lokasi di permukaan bumi. Perubahan panjang hari tidak begitu besar pada daerah tropis yang dekat dengan garis ekuator. Semakin jauh letak tempat dari garis ekuator maka fluktuasi lama penyinaran akan semakin besar. Radiasi matahari yang diterima permukaan bumi persatun luas dan satuan waktu disebut isolasi atau kadang-kadang disebut radiasi global, yaitu radiasi langsung dari matahari dan radiasi yang tidak langsung ( dari langit ) yang disebabkan oleh hamburan dari partikel atmosfer.

Lama penyinaran akan berpengaruh terhadap aktivitas makhluk hidup, misalnya pada manusia dan hewan. Juga akan berpengaruh terhadap metabolisme yang berlangsung didalam tubuh makhluk hidup, misalnya pada tumbuhan. Penyinaran yang lebih lama akan memberi kesempatan yang lebih besar pada tumbuhan tersebut untuk memanfaatkannya proses fotosintesis.

Radiasi matahari yang diterima oleh bumi akan diterima dengan cara diserap dan tidak tertangkis oleh atmosfer sampai ke permukaan bumi, karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke atmosfer (proses ini biasanya disebut refleksi). Es dan salju merefleksi hamper kebanyakan dari radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi, sedangkan laut merefleksi sangat sedikit.Pada waktu radiasi surya memasuki system atmosfer menuju permukaan bumi (daratan dan lautan), radiasi tersebut akan dipengaruhi oleh gas-gas, aerosol, serta awan yang ada di atmosfer. Sebagian akan diserap dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi berupa radiasi langsung (direct) maupun radiasi baur (diffuse). Radiasi langsung adalah radiasi yang tidak mengalami proses pembauran oleh molekul-molekul udara, uap dan butir-butir air serta debu di atmosfer seperti yang terjadi pada radiasi baur. Jumlah kedua bentuk radiasi ini dikenal dengan “radiasi global”. Alat pengukur radiasi surya yang terpasang pada stasiun-stasiun klimatologi.

Radiasi cahaya dari permukaan benda tersebut akan dipancarkan ke segala arah. Jika radiasi yang dipancarkan oleh benda ini menerpa suatu permukaan lain, maka energi cahaya tersebut dapat diserap, dipantulkan, atau diteruskan oleh permukaan penerima tersebut. Cahaya dapat bergerak melintasi benda padat (misalnya kaca, plastic), cair (misalnya air, minyak), gas (misalnya udara), dan ruang hampa udara atau vakum (misalnya pada ruang angkasa luar). Salah satu ciri cahaya adalah panjang gelombang. Panjang gelombang adalah jarak per siklus gelombang cahaya, biasanya diberi symbol λ .

Secara khusus Campbell Stokes dipergunakan untuk mengukur waktu dan lama matahari bersinar dalam satu hari dimana alat tersebut dipasang. Campbell Stokes terdiri dari beberapa bagian yaitu Bola kaca pejal (umumnya berdiameter 96 mm). Plat logam berbentuk mangkuk, sisi bagian dalamnya bercelah-celah sebagai tempat kartupencatat dan penyanggah tempat bola kaca pejal dilengkapi skala dalam derajat yang sesuai dengan derajat lintang bumi. Bagian Pendiri (stand), Bagian dasar terbuat dari logam yang dapat di-leveling. Kertas pias terdiri dari 3 (tiga) jenis menurut letak matahari. Prinsip kerja Sinar matahari yang datang menuju permukaan bumi, khususnya yang tepat jatuh pada sekeliling permukaan bola kaca pejal akan dipokuskan ke atas permukaan kertas pias yang telah dimasukkan ke celah mangkuk dan meninggalkan jejak bakar sesuai posisi matahari saat itu. Jumlah kumulatif dari jejak titik bakar inilah yang disebut sebagai lamanya matahari bersinar dalam satu hari (satuan jam/menit). Sinar-sinar dengan gelombang lebih panjang dari sinar yang lebih tampak disebut sinar-sinar infra merah dan sinar-sinar ini sebagian besar mengalami penyerapan diatmosfer. Sinar-sinar dengan panjang gelombang lebih pendek dalam spectrum matahari adalah sinar-sinar ultraviolet yang mampu menghasilkan suatu efek fotokimia tertentu. Diantara dua macam berkas radiasi yang tidak kelihatan ini merupakan bagian ynag kelihatan dari spektrum yang diketahui sebagai cahaya matahari dan paling efektif memanasi bumi. Jika sinar-sinar spektrum matahari mencapai bumi sebagian diserap dan dirubah dari gelombang pendek menjadi gelombang panjang yang dikenal sebgai panas. Tenaga yang diperoleh dari cara ini merupakan bahan bakar untuk prose-proses cuaca dan iklim, dan di-transfer baik vertikal maupuan horizontal menimbulkan variasi keadaan temperatur. Akhirnya ini, hilang dengan cara radiasi dari atmosfer keruang angkasa. Radiasi adalah suatu istilah yang berlaku untuk banyak proses yang melibatkan pindahan tenaga oleh gejala gelombang elektromagnetik. Gaya radiatif pemindahan kalor dalam dua pengakuan penting dari yang memimpin dan konvektif gaya (1) tidak ada medium diperlukan dan (2) pindahan tenaga adalah sebanding kepada kuasa ke lima atau keempat dari temperatur menyangkut badan melibatkan.

Ketika kita menyebut iklim dan cuaca sebagian besar ditentukan oleh rejim embun dan temperatur. Sehingga untuk memahami bagaimana rejim ini dibagi-bagikan di atas muka bumi diperlukan untuk menguji anggaran embun dan panas di bawah yang mana sistem atmosfer bumi harus beroperasi.

Hukum penyinaran dasar menekankan bahwa ketika mempertimbangkan radiasi dalam sistem iklim adalah menguntungkan untuk menggunakan dua rejim radiasi yang beda: radiasi gelombang pendek (matahari) yang dipancarkan oleh bumi dan atmosfernya.

Penyinaran yang berasal dari sumber yang ada diluar tubuh dan tidak melekat kita sebut sebagai penyinaran-luar. Apabila sumber penyinaran ada di dalam tubuh, tersebar dalam jaringan, penyinaran kita sebut sebagai penyinaran-dalam. Dengan demikian teknik proteksi radiasi juga akan kita bagi menjadi dua, yaitu teknik proteksi radiasi penyinaran-luar dan teknik proteksi radiasi penyinaran-dalam.

2.2 Unsur-Unsur Radiasi Matahari

Lama penyinaran matahari adalah lamanya matahari bersinar cerah pada permukaan bumi, yang dihitung mulai dari matahari terbit hingga terbenam, dan ditulis dalam satuan jam sampai nilai persepuluhan atau sering ditulis dalam satuan persen terhadap panjang hari maksimum . Lama penyinaran matahari adalah salah satu indikator yang penting di dalam klimatologi. Lama penyinaran matahari akan berpengaruh terhadap aktivitas makhluk hidup, yaitu pada manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan. Pada musim penghujan didominasi penyinaran matahari harian yang pendek sedangkan musim kemarau ditandai dengan banyaknya jumlah hari cerah yang dapat diartikan bahwa lama penyinaran harian yang lebih panjang. Perubahan pola lama penyinaran matahari dapat dijadikan sebagai indikasi awal perubahan komposisi atmosfer yang terkait dengan jumlah uap air di udara maupun senyawa-senyawa polutan. Pada penelitian ini peralatan yang digunakan untuk mengukur lama penyinaran matahari adalah campbell stokes dan kartu pias.

Intensitas cahaya adalah besaran pokok fisika untuk mengukur daya yang dipancarkan oleh suatu sumber cahaya pada arah tertentu per satuan sudut. Satuan SI dari intensitas cahaya adalah Candela (Cd). Dalam bidang optika dan fotometri (fotografi), kemampuan mata manusia hanya sensitif dan dapat melihat cahaya dengan panjang gelombang tertentu (spektrum cahaya tampak) yang diukur dalam besaran pokok.

Kuantitas radiasi adalah jumlah radiasi per satuan waktu per satuan luas, pada suatu titik pengukuran. Alat ukur yang digunakan di bidang aplikasi radiasi dan penelitian biasanya ditekankan untuk dapat menampilkan nilai kuantitas radiasi atau spektrum energi radiasi yang memasukinya. Bila kuantitas radiasi yang mengenai alat ukur semakin tinggi maka jumlah pulsa listrik yang dihasilkannya semakin banyak

III METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat

Kegitan ini dilakukan pada tanggal 17 Maret 2018- 20 Maret 2017, ini dilakukan pada pagi hari saat matahri terbit dan sore hari saat matahari terbenam. Tempat untuk melihat matahari tersebut berada di Jalan Sultan Haji, dan GSG Unila.

3.2 Alat dan Bahan

Alat yang dipakai pada saat melakukan praktikum radiasi matahari yaitu, jam, alat tulis, kalkulator, laptop dan yang paling penting adalah indera penglihatan yaitu mata untuk melihat matahri.

3.3 Langkah Kerja

1. Melihat matahari pada pagi dan sore hari.

2. Lihat jam ketika matahari sudah terlihat dan terbenam.

3. Catat waktunya pada kertas.

4. Lakukan kegitan tersebut secara rutin selama 4 hari.

5. Hitung lama penyinaran, dan persentase lama penyinarannya.

6. Buat tabel dari hasil yang diamati

IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengamatan

Adapun data dari hasil pengamatan radiasi matahari ini yaitu:

Tabel 1. Data Lama Penyinaran dan Panjang Hari

Tanggal	Terbit	Terbenam	Panjang Hari	Lama Penyinaran	% Lama Penyinaran
Tanggal	(WIB)	(WIB)	(JAM)	(JAM)	% Lama Penyinaran
17-Mar-18	05.50	18.10	24	12.01	50.04%
18-Mar-18	06.10	17.50	24	11.06	46.08%
19-Mar-18	06.15	18.05	24	11.015	45.89%
20-Mar-18	06.05	18.20	24	12.025	50.10%

Gambar 1. Grafik Lama Penyinaran (Jam)

Gambar 2. Grafik lama penyinaran (%)

Tabel 2. Data Intensitas Radiasi Matahari

Tanggal	Pukul
Tanggal	06.00	12.00	16.00
17-Mar-18	P = 38	Si = 56	So = 73
18-Mar-18	P' = 40	Si' = 57	So' = 75
19-Mar-18	P'' = 42	Si" = 56	So" = 77
20-Mar-18	P"' = 43

Perhitungan:

1. Tanggal 17 Maret: (P’-P) = 40-38

= 2

2 x 68,784 ^cal/cm²/_hari = 137,568 ^cal/cm²/_hari

2. Tanggal 18 Maret: (P”-P’) =42-40

= 2

2 x 68,784 ^cal/cm²/_hari = 137,568 ^cal/cm²/_har

3. Tanggal 19 Maret: (P”’-P”)= 43-41

= 1

1 x 68,784 ^cal/cm²/_hari = 68,784 ^cal/cm²/_hari

Gambar 3. Grafik Intensitas Radiasi Matahari

4.2 Pembahasan

Pada praktikum ini kita mendapatkan data dari lama penyinaran, yaitu dengan mengetahui terbit dan terbenamnya matahari pada hari itu kemudian kita hitung berapa lama matahari tersebut bersinar. Setelah itu kita juga bisa mengetahui % dari lama penyinaran yaitu dengan menggunakan rumus:

Rumus tersebutlah yang kita gunakan. Semakin besar persen yang dihasilkan artinya semakin lama matahari tersebut bersinar. Apabila persennya sedikit maka itu artinya pencahayaan atau lama penyinarannya hanya sebentar saja.

Dari data intensitas matahari kita bisa menggunakan rumus

(P’-P)=... x 68,784 ^cal/cm²/_hari =...

Dari situ barulah kita bisa membuat grafiknya .

Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan, dan sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan batubara).

Perkembangan teknologi dalam membuat panel surya / solar cell yang lebih baik dari tingkat efisiensi, pembuatan aki yang tahan lama, pembuatan alat elektronik yang dapat menggunakan Direct Current, adalah sangat menjanjikan.

Pada saat ini penggunaan tenaga matahari (solar cell) masih dirasakan mahal karena tidak adanya subsidi. Listrik yang kita gunakan saat ini sebenarnya adalah listrik bersubsidi. Bayangkan pengusahaan/ penambangan minyak tanah, batubara (yang merusak lingkungan), pembuatan pembangkit tenaga listrik uap, distribusi tenaga listrik, yang semuanya dibangun dengan biaya besar.

Kelebihan penggunaan listrik tenaga surya:
* Energi yang terbarukan / tidak pernah habis
* Bersih, ramah lingkungan
* Umur panel surya / solar cell panjang/ investasi jangka panjang
* Praktis, tidak memerlukan perawatan
* Sangat cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia

Panel surya / solar cell sebagai komponen penting pembangkit listrik tenaga surya, mendapatkan tenaga listrik pada pagi sampai sore hari sepanjang ada sinar matahari. Umumnya kita menghitung maksimun sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari adalah 5 jam. Tenaga listrik pada pagi - sore disimpan dalam baterai, sehingga listrik dapat digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.

KESIMPULAN

Berdasarkan pengamatan dalam praktikum agroklimatologi tentang intensitas radiasi surya ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu:

1. Alat yang dapat digunakan untuk mengukur lama penyinaran matahari Campbell Stokes. Bentuknya lengkung panjang, lengkung lurus dan lengkung pendek

2. Rumus untuk mengukur intensitas radiasi matahari adalah

DAFTAR PUSTAKA

Akhadi, M., 2003. Dasar-Dasar Proteksi Radiasi. Rineka Cipta, Jakarta.

Fitter, A. H. and R. K. M. Hay, 1991. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Penerjemah Sri Andani dan E. D. Purbayanti. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Google.com,2009. agroklimatologi. Pengaruh iklim terhadap pertanian.Bandung

Handoko, 2003, Klimatologi Dasar, Bogor: FMIPA-IPB

Kartasapoetra, A. G., 1988. Klimatologi Pengaruh Iklim Terhadap Tanah dan Tanaman. BinaAksara, Jakarta.

Nasir, A. A. dan Y. Koesmaryono. 1990.Pengantar Ilmu Iklim Untuk Pertanian

, Pustaka Jaya, Bogor.

Soegeng, R., 1996. Ionosfer. Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.

Subarjo M.Buku Ajar Meteorologi Dan Klimatologi.Universitas Lampung:Bandar

Lampung

Wisnubroto, S., 2006. Meteorologi Pertanian Indonesia. Mitra Gama Widya, Jakarta.