Radiadi Surya

LAPORAN KLIMATOLOGI

RADIASI SURYA

ACARA II

Disusun  oleh :

Nama NPM CO-AST

: : :

OLA ELVERI E1B010006

PRODI KEHUTANAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS BENGKULU

2010

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

  Radiasi surya merupakan sumber energi utama kehidupan di muka bumi ini. Setiap waktu hampir terjadi perubahan penerimaan energi radiasi surya yang dapat mengaktifkan melekul gas atmosfer sehingga terjadilah pembentukan cuaca. Iklim adalah keadaan unsur cuaca rata-rata dalam waktu yang relatif panjang, dengan unsur-unsur sebagai berikut: radiasi surya, suhu udara, kelembaban nisbi udara, tekanan udara, angin, curah hujan, evapotranspirasi dan keawanan.

Radiasi surya merupakan unsur iklim/cuaca utama yang akan mempengaruhi keadaan unsur iklim/cuaca lainnya. Perbedaan penerimaan radiasi surya antar tempat di permukaan bumi akan menciptakan pola angin yang selanjutnya akan berpengaruh terhadap kondisi curah hujan, suhu udara, kelembaban nisbi udara, dan lain-lain.

          Radiasi matahari sejak dulu sampai sekarang tak habis-habis dibicarakan dan ditulis. Dahulu yang sangat populer dibahas mengenai iklim dan pengunaan untuk pemanasan/mengeringkan, penguapan dan pencahayaan alami dalam bangunan di siang hari.
Sekarang tidak hanya permasalahan itu saja, tapi sudah sangat berkembang, seperti berkaitan dengan permasalahan cuaca, atmosfir, pertanian, kehutanan, perikanan, peternakan, pengairan, lingkungan hidup, kesehatan, bangunan, kesehatan dan berbagai kegunaan yang sangat praktis. Orang juga mempelajari ketersediaan radiasi matahari dengan berbagai cara dan pemodelan.

Berbicara mengenai model pada radiasi matahari yang dibahas disini adalah model matematis. Model matematis yang disusun diharapkan: Pertama, Model lebih baik dari model terdahulu, baik untuk menghitung radiasi pada langit bening maupun keadaan langit sembarang di berbagai tempat (lintang dan bujur). Kedua, Model yang disusun, mudah dibuat dengan program ecxel, yang telah tersedia pada komputer. Ketiga, Model dapat dengan mudah dipakai para pemakai dan para perancang alat untuk memperkirakan ketersediaan radiasi matahari baik sebagai sumber energi atau alat/bahan pelindung radiasi matahari yang menimpa benda tersbut, baik secara langsung maupun tak langsung.

Bila model tidak ada, maka harapan/keinginan tersebut tidak dapat terlaksana. Berdasarkan keadaan tersebut, disusun model matematis radiasi matahari langit bening dan keadaan langit sembarang 15 LU – 15 LS. Catatan: Bila yang dibicarakan mengenai “radiasi yang dipancarkan”, disebut “radiasi matahari”. Bila yang dibicarakan mengenai “sumber yang memancarkan radiasi matahari” disebut “surya”.

1.2 TUJUAN

Menentukan intensitas radiasi dan lama penyinaran surya pada satu hari. Menghitung data intensitas dan lama penyinaran surya untuk periode selama satu bulan dan memperkirakan fluktuasi tahunannya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

    II.            1. Pengertian.

1.      Radiasi surya adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari. Ada beberapa radiasi solar, yang terpenting: radiasi elektromagnetik (yg berhubungan dengan listrik dan magnet).
Radiasi elektromagnetik bisa dibedakan menjadi dua yaitu :
radiasi yang terlihat oleh mata kita (visible radiation) (cahaya)

2.      Radiasi yang dapat kita rasakan (kulit, wajah), namanya radiasi infra merah.
panjang gelombang radiasi inframerah lebih panjang daripada panjang gelombang cahaya(visible radiation) Gelombang elektromagnetik menyebar dalam bentuk 3 dimensi (volumen), seperti halnya gelombang yang tersebar membentuk sebuah bola (esfera).

Dalam hal ini, volumen di sekitar gelombang elektromagnetik bisa berbentuk: benda keras, cairan, gas, tapi bisa juga kekosongan (vacuum). Radiasi matahari yang diterima oleh bumi kita (energi matahari) akan diterima dengan cara sebagai berikut,

1.      Diserap oleh aerosol* & awan di atmosfer bumi yang akhirnya menjadi panas. Radiasi yang terserap ini menyebabkan naiknya temperatur gas-gas dan aerosol-aerosol. aerosol= kumpulan cairan kecil atau partikel-partikel solid yang menyebar dalam suatu gas, seperti uap air di atmosfir, debu-debu angkasa, etc.

2.      Ditangkis oleh atmosfer (oleh gas2 dan aerosol-aerosol), dalam hal ini radiasi ditangkis dan disebarkan ke segala penjuru. Sebagian radiasi menuju kembali ke angkasa, sebagian sampai ke permukaan bumi. Penangkisan dan penyerapan radiasi bisa terjadi di segala lapisan atmosfir, yang paling sering lapisan bawah di mana massa atmosfir lebih terkonsentrasi.

3.      Radiasi yang tidak tertangkis maupun terserap oleh atmosfir, sampai ke permukaan bumi. Karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit.

4.      Radiasi yang sampai ke permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh bumi. Di lautan, penyerapan ini sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan di daratan, hanya pada level yang lebih tipis. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan bumi menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut

    II.            2. Peranan matahari terhadap tumbuhan dan organisme berklorofil

Tidak diragukan bahwa tumbuhan dan organisme memegang peran utama dalam menjadikan bumi sebagai tempat yang dapat dihuni. Tumbuhan membersihkan udara untuk kita, menjaga suhu bumi tetap konstan, dan menjaga keseimbangan proporsi gas-gas di atmosfer.
Oksigen yang kita hirup di udara dihasilkan oleh tumbuhan. Bagian penting dari makanan kita juga disediakan oleh tumbuhan. Setiap tahun, seluruh tumbuhan di muka bumi dapat menghasilkan zat-zat atau bahan-bahan sebanyak 200 miliar ton. Berbeda dari sel manusia dan hewan, sel tumbuhan dan organisme berklorofil dapat memanfaatkan langsung energi matahari. Tumbuhan dan organisme berklorofil mengubah energi matahari menjadi energi kimia dan menyimpannya sebagai nutrisi dengan cara yang sangat khusus.

Proses ini disebut "fotosintesis".  Fotosintesis merupakan proses biologi yang dilakukan tanaman dan organisme berklorofil untuk menunjang proses hidupnya yakni dengan memproduksi gula (karbohidrat) pada tumbuhan hijau dengan bantuan energi sinar matahari, yang melalui sel-sel yang ber-respirasi, energi tersebut akan dikonversi menjadi energi ATP sehingga dapat digunakan bagi pertumbuhannya. Reaksi umum dari proses fotosintesis adalah :
6 H2O + 6 CO2 C6H12O6 + 6 O2 Cahaya.

Proses fotosintesis adalah reaksi yang hanya akan terjadi dengan keberadaan sinar matahari, baik kualitas maupun kuantitasnya. Hasil dari fotosintesis seperti yang sudah tersebut di atas adalah C6H12O6 atau dengan sebutan umum yaitu gula (karbohidrat).

    II.            3. Peranan matahari terhadap keberlangsungan ekosistem.

Karbohidrat merupakan jenis molekul yang paling banyak ditemukan di alam. Karbohidrat terbentuk pada proses fotosintesis sehingga merupakan senyawa perantara awal dalam penyatuan karbon dioksida, hidrogen, oksigen, dan energi matahari kedalam bentuk hayati. Pengubahan energi matahari menjadi energi kimia dalam reaksi biomolekul menjadikan karbohidrat sebagai sumber utama energi metabolit untuk organisme hidup. Dari karbohidrat hasil fotosintesis dalam tanaman inilah yang merupakan dasar dari perkembangan kehidupan makhluk hidup dalam suatu ekosistem yang kemudian masuk pada piramida makanan dan rantai makanan dalam suatu ekosistem yang dapat dijelaskan sebagai berikut : 

1.      Komunitas dari suatu ekosistem berinteraksi satu sama lain dan juga berinteraksi dengan lingkungan abiotik. Interaksi suatu organisme dengan lingkungannya terjadi untuk kelangsungan hidupnya. Kelangsungan hidup organisme memerlukan energi.

2.      Energi untuk kegiatan hidup diperoleh dari bahan organik yang disebut energi kimia. Bahan organik dalam komponen biotik awalnya terbentuk dengan bantuan energi cahaya matahari dan unsur-unsur hara, seperti karbon dan nitrogen.

3.      Bahan organik yang mengandung energi dan unsur-unsur kimia ditransfer dari suatu organisme ke organisme lain melalui interaksi makan dan dimakan. Peristiwa makan dan dimakan antar organisme dalam suatu ekosistem membentuk struktur trofik yang terdiri dari tingkat-tingkat trofik dimana setiap tingkat trofik merupakan kumpulan berbagai organisme dengan sumber makanan tertentu.

4.      Tingkat trofik pertama adalah kelompok organisme autotrof yaitu organisme yang dapat membuat bahan organik sendiri dengan bantuan cahaya matahari yaitu tumbuhan dan fitoplankton. Organisme autotrof disebut Produsen. Produsen pada ekosistem darat adalah tumbuhan hijau sedangkan pada ekosistem perairan adalah fitoplankton, ganggang dan tumbuhan air.

5.      Tingkat trofik kedua dari struktur trofik suatu ekosistem ditempati oleh berbagai organisme yang tidak dapat membuat bahan organik sendiri. Organisme tersebut tergolong organisme heterotrof. Bahan organik diperoleh dengan memakan organisme atau sisa-sisa organisme lain sehingga organisme heterotrof disebut juga konsumen. Pada tingkat trofik kedua dari struktur trofik suatu ekosestem adalah Konsumen primer (herbivora).

    II.            4.Intensitas Cahaya Matahari.

Cahaya matahari merupakan sumber utama energi bagi kehidupan, tanpa adanya cahaya matahari kehidupan tidak akan ada lagi pertumbuhan tanaman ternyata pengaruh cahaya selain ditentukan oleh kualitasnya ternyata ditentukan intensitasnya (Hari Suseno, 1976).
Intensitas cahaya berpengaruh nyata terhadap sifat morfologi tanaman. Tanaman yang mendapatkan cahaya matahari dengan intensitas yang tinggi menyebabkan lilit batang tumbuh lebih cepat, susunan pembuluh kayu lebih sempurna, internodianya lebih pendek, daun lebih tebal, tetapi ukurannya lebih kecil dibanding dengan tanaman yang terlindung.
Beberapa effek dari cahaya matahari yang penuh (yang melebihi) kebutuhan optimum dapat menyebabkan layu, fotosistesi lambat, laju respirasi meningkat tetapi cenderung mempertinggi daya tahan tanaman. Intensitas cahaya yang tinggi di daerah tropis tidak seluruhnya dapat digunakan oleh tanaman.

Energi cahaya matahari yang digunakan oleh tanaman dalam proses fotosintesis berkisar antar 0,5 – 2,0 % dari jumlah total energi yang tersedia. Sehingga hasil fotosintesis berkurang apabila intensitas cahaya kurang dari batas optimum yang dibutuhkan oleh tanaman, yang tergantung pada jenis tanaman (Leopold & Kriedemann, 1975) hal ini juga berlaku terhadap jenis-jenis anggrek. Pemberian naungan pada tanaman baik secara alami & buatan, akan berarti mengurangi intensitas cahaya yang diterima oleh tanaman tersebut, hal ini akan mempengruhi pertumbuhan maupun hasil tanaman.

Tanaman yang kurang mendapatkan cahaya matahari akan mempunyai akar yang pendek, cahaya matahari penuh menghasilkan akar lebih panjang dan lebih bercabang. Begitu juga diperkuat ole menyatakan bahwa tanaman anggrek yang cukup sinar matahari perakaran akan berkembang lebih baik, jumlah akar akan banyak, ukurannya besar dan banyak bercabang.
Akar keluarnya lebih awal, jadi tidak seberapa jauh dari puncak tanaman jenis anggrek monopodial seperti Vanda, Bila cahaya matahari kurang, karena tanaman anggrek berada dalam keadaan terlalu teduh, maka proses assimilasi akan berkurang, sehingga hidratarang sebagai hasil proses tersebut juga kurang jumlahnya.

    II.            5.Radiasi matahari untuk pengeringan produk pertanian.

Energi surya dapat dimanfaatkan ke dalam dua bentuk yaitu pemanfaatan secara termal dan pemanfaatan untuk listrik. Pada bidang pertanian pemanfaatan energi surya termal biasa digunakan pada proses pengeringan bahan pertanian. Pengeringan bisa dilakukan secara alami (penjemuran) maupun secara buatan Terdapat berbagai tipe pengering surya yang telah berkembang saat ini, salah satunya adalah pengeringan yang menggunakan kolektor berbentuk bangunan yang disebut dengan efek rumah kaca ERK) yang telah dikembangkan di IPB oleh Kamaruddin dan para kolega penelitinya sejak tahun 1993 sampai saat ini secara (berkesinambungan.

Pada prinsipnya pengeringan efek rumah kaca yaitu sinar matahari yang memiliki radiasi gelombang panjang masuk untuk kemudian diserap oleh absorber atau komponen lain di dalam bangunan pengering sehingga suhu absorber dan komponen tersebut akan meningkat. Radiasi yang dipancarkan oleh absorber/komponen dalam pengering dalam bentuk gelombang panjang sehingg a sulit untuk menembus dinding transparan. Dengan demikian, terjadi peningkatan suhu udara pengering dan udara dihembuskan melalui produk yang akan dikeringkan. Udara yang telah lembab kemudian dikeluarkan dari bangunan pengering.

    II.            6. Cahaya Matahari Sebagai Sumber Energi.

Matahari merupakan sumber utama energi bagi kehidupan. Energi cahaya matahari masuk ke dalam komponen biotik melalui produsen. Oleh produsen, energi cahaya matahari diubah menjadi energi kima Energi kimia mengalir dari produsen ke konsumen dari berbagai tingkat trofik melalui jalur rantai makanan. Energi kimia yang diperoleh organisme digunakan untuk kegiatan hidupnya sehingga dapat tumbuh dan berkembang. Pertumbuhan dan perkembangan organisme menunjukan energi kimia yang tersimpan dalam organisme tersebut. Jadi, setiap organisme melakukan pemasukan dan penyimpanan energi. Pemasukan dan penyimpanan energi dalam suatu ekosistem disebut sebagai Produktifitas ekosistem.

Produktifitas ekosistem terdiri dari produktifitas primer dan produktifitas sekunder.
Semua organisme memerlukan energi untuk pertumbuhan, pemeliharaan, reproduksi, dan pada beberapa spesies,pengaturan energi suatu ekosistem bergantung pada produktivitas primer. Produktifitas primer adalah kecepatan mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia dalam bentuk bahan organik oleh organisme autotrof. Produktifitas sekunder adalah kecepatan energi kimia mengubah bahan organik menjadi simpanan energi kimia baru oleh organisme heterotrof. Bahan organik yang tersimpan pada organisme atotrof dapat digunakan sebagai makanan bagi organisme heterotrof. Dari makanan tersebut, organisme heterotrof memperoleh energi kimia yang akan digunakan untuk kegiatan kehidupan dan disimpan. Aliran energi dalam ekosistem tersebut sumber utama dan proses pertamanya adalah cahaya matahari. (http://kamaluddin86.blogspot.com/2010/01/peranan-radiasi-matahari-terhadap.html)

BAB III

METODOLOGI

3.1 BAHAN DAN ALAT

Adapun bahan dan alat yang di pergunakan pada saat proses pengamatan adalah sebagai berikut :

o   Solarimeter dan solarigraf

o   Campbell stokes

o   Pias masing-masing alat

o   Data masing-masing alat

o   data hasil pengukuran dalam satu bulan

o   Alat tulis

3.2 PROSEDUR KERJA

o   Pengenalan Stasiun

q  Memilih stasiun klimatologi. Melihat ukuran stasiun. Mengamati penutup tanah stasun. Setelah itu mengamati tata letak alat-alat di dalam stasiun.

q  Memperhatikan lingkungan disekitar stasiun. mengamati bagaimanan keadaan bangunan, pepohonan, dan penghalang lainnya yang bias mengganggu proser pengmatan berlangsung. setalah itu memperhatikan berapa kira-kira jaraknya.

o   Pengenalan Alat

q  Mengamati setiap alat yang dipergunakan, baik yang di stasiun maupun yang terdapat di laboratorium agroklimat.

q  Mencatat nama-nama alat, sensor, dan bagaimanan cara kerja alat tersebut.

o   Cara Kerja Alat campbell Stokes

q  Memasang alat sambell stokes di tempat yang telah di tentukan oleh Co-Asi ten Memasang alat dengan benar yaitu harus benar-benar terletak horizontal. Kegiatan ini dilakukan dengan mengatur ketinggian setiapa sudut tiang penopang alat yang diatur dengan melihat water-pas yang terpasang.

q  Memasang pias yang sesuai. dengan periode musim setempat. Pias lengkung panjang digunakan ketika panjang hari adalah relatip panjang, Sebaliknya pias lengkung pendek. pias lurus duguakan di saat surya hany memberikan sinarnya dalam jangka waktu harian lebih pendek

q  Menghitung intensitas radiasi dan lama penyinaran surya terekam pada hari pengukuran.

q  Mencatat keadaan kejernihan langit hari itu.

q  Membahas data yang yang diperoleh dengan mempertimbangkan catatan yang telah diamati.

q  Menghitug total energy radiasi selama satu tahun membandingkan jumlah energy radiasi yang diterima di lantai tinggi.

BAB IV

HASIL PENGAMATAN

Adapun hasil pengamatan yang boleh di lampirkan pada laporan berikut ini adalah mengamati dan memperhatikan berbagai macam alat klimatologi sedang di stasiun manual, disini pengamat akan mengukur lama penyinaran dengan mengunakan Campbell stokes.

Campbell stokes adalah alat untuk mengukur intensitas dan lama penyinaran matahari sesuai denga keterangan pada Bab II. Dengan menggunakan alat ini pengamat mampu mengamati seberapa besar intensitas dan lama penyinaran matahari menyinari permukaan bumi pada saat praktikum berlangsung. Untuk pengamatan penyinaran matahari, dimulai pada pagi hari pada jam 12:00-13:00 WIB. Dari hasil kegiatan tersebut maka diperoleh data hasil peyinaran yaitu, yang terbakar pada kertas ukur intensitas cahaya sebesar 25 menit selama 50 menit sesuai dengan ketentuan yang disepakati. Pembakaran tersebut dapat dikatakan belum sempurna karena hanya sebagian saja yang terbakar pada kertas ukur tersebut. Ketidak sempurnaan tersebut dapat terjadi karena dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain :

q  Waktu pengamatan dilakukan pada pagi hari sehingga hasil yang didapat tidak efisien, karena sinar matahari pada saat pagi hari tidak begitu panas karena dipengaruhi oleh kelembapan udara atau lapisan atmosfer masih tertutup embun dan awan.

q  Tidak tersedianya tempat yang memadai yaitu tempat dimana tidak tertutupi oleh bangunan maupun pepohonan yang dapat menutupi penyinaran matahari.

q  Waktu yang digunakan untuk proses pengamatan tidak cukup atau terlalu sedikit waktunya sehingga hasil yang didapat tidak begitu maksimal. 

Kesempurnaan penyinaran matahari jatuh pada tanggal 23 bulan maret dimana posisi matahari berada di atas khatulistiwa dan tidak menutup kemungkinan pada tanggal 25 maret (pada saat praktikum berlangsung) penyinaran matahari masih berada di sekitar khatulistiwa atau tidak jauh dari garis khatulistiwa sehingga penyinaran yang disampaikan matahari ke permukaan bumi cukup lumayan panas pada saat itu sehingga hasil yang diperoleh dapat memadahi walaupun tidak sesuai yang diinginkan sebagaimana diterangkan diatas.

BAB V

PEMBAHASAN

Kegiatan praktikum yang berjudul Radiasi Surya berlangsung di halaman Lep. Ilmu tanah pada hari Rabu tanggal 10 november 2010 pukul 12:00-13:00  WIB, sesuai dengan ketentuan yang telah diterapkan oleh pihak pengelolah praktikum agroklimatologi. Dari hasil pengamata yang telah dilkaukan selama praktikum berlangsung sesuai pada Bab IV, maka penulis mencoba membahasnya pada Bab pembahasan berikut ini.

Intensitas radiasi sangat berpengaruh sekali bagi segala jenis tumbuhan, karena intensitas cahaya membantu pertumbuhan pada setiap tanaman untuk berpoosintesis, memasak zat-zat kimia yang ada pada daun untuk dijadikan menjadi cadangan makanan dan membantu pertumbuhan sel-sel tanaman pada permukaan kulit batang dan daun. Intensitas radiasi merupakan gelombang elektromatik atau gelombang pendek. Perlunya pengamatan radiasi surnya ini dipelajari adalah untuk dapat mengetahui seberapa besar intensitas cahaya matahari jatuh kepermukaan bumi menyinari setiap tumbuhan dan terkhususnya adalah tanaman yang dibudidayakan, karena tidak semua jenis tanaman budidaya tahan terhadap radiasi surya.

Selain intensitas radiasi surya, lamanya penyinaran surya juga mempengaruhi bagi tumbuhan, lama penyinaran adalah seberapa lama radiasi surya menyinari permukaan bumi dalam kurung waktu tertentu. Lama penyinaran disetiap garis lintang tidak lah sama dan pada umumnya di aquator perbedaan panjang hari relatife. Semakin lama intensitas cahaya menyinari permukaan bumi maka akan berdampak terhadap tumbuhan baik berdampak positip yaitu semakin banyak udara O2 di keluarkan oleh tumbuhan disebabkan fotosintesis berkepanjangan dan akan berdampak negatip bagi tumbuhan yaitu kekeringan bagi daun karena lamanya penyinaran memaksa tanaman untuk berpotosintesis hingga kandungan air semakin lama semakin habis sehingga mengkibatkan kekeringan terhadap daun.

BAB VI

PENUTUP

1. KESIMPULAN

Dari hasil kegiatan praktikum yang berjudul radiasi surya maka penulis dapat menyimpulkan beberapa hasil laporan yang diperoleh, yaitu :

1.      Radiasi surya adalah energy matahri yang disampaikan dalam bentuk glombang eloktromatik atau gelombang pendek yang membantu proses fotosintesis tumbuhan.

2.      Lama penyinaran adalah seberapa lama intensitas radiasi matahari menynari permukaan bumi dalam kurun waktu tertentu dan merupkan hal terpenting bagi penyinaran pada setiap tumbuhan.

3.       Pada praktikum ini peserta praktikum di ajak untuk mengetahui seberapa besar intensitas matahari menyinari permukaan bumi pada saat praktikum melalui alat bentu yaitu Campbell stokes.

DAFTAR PUSATAKA

Nurmuin, S. 2008. Penuntun Praktikum Agroklimatologi. Laboratorium Agroklimatologi. UNIB. Bengkul

Hoesin, Haslizen. (1983). “Simulasi Matematis Radiasi Matahari di Indonesia”. LFN-LIPI, Bandung. Agustus.

Hoesin, Haslizen. (2000). “Model Matematis Radiasi Matahari Langit Bening dan Langit Sembarang”. Teknik Industri – Tak Teknik, Universitas ARS Internasional, Bandung, November.

http://kamaluddin86.blogspot.com/2010/01/peranan-radiasi-matahari-terhadap.html