Assalamualaikum Wr. Wb. Kenalin nih nama aku Retno Sundari, Mahasiswi Prodi Agroekoteknologi, Fakultas BioIndustri, Universitas Trilogi.
Hai everyone, gimana kabarnya nih ???. Nah kali ini aku bakalan share ke kalian semua ttg Radiasi Matahari. Yuk bagi kalian yg mau mendalami ttg Radiasi Matahari atau biasa disebut Radiasi Surya bisa disimak dari ringkasan materi ini.
Radiasi Surya atau Radiasi Matahari
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.
Pengukuran radiasi surya yang sampai dipermukaan bumi di pengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain oleh kedudukan surya terhadap bumi, kebersihan langit termasuk keawanan dan lokasi titik pengukuran itu sendiri. Radiasi surya yang diukur adalah jumlah energi radiasi yang sampai di permukaan bumi dalam bentuk intensitas dan lama penyinaran dalam sehari, sebulan atau setahun atau untuk periode waktu tertentu yang diinginkan.
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 inframerah. Setiap perubahan jarak bumi dan matahari menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi matahari. 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 Excel, 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.
Fungsi Energi Matahari Dalam Pertanian
Matahari merupakan sumber energi utama bagi seluruh makhluk hidup di bumi. Matahari merupakan sumber energi panas tak terbatas yang memberikan peran penting dalam kehidupan semua makhluk di bumi. Matahari berperan penting untuk kehidupan manusia, tumbuhan, hewan, maupun mikroorganisme. Dalam kegiatan manusia sehari hari, matahari memberikan manfaat dalam proses pengeringan, sumber energi listrik tenaga surya, untuk kesehatan tubuh, menghangatkan tubuh, dan lain sebagainya. Bagi tumbuhan, matahari berfungsi dalam proses pertumbuhan dan fotosintesis. Hal ini tentu penting bagi petani. Petani menginginkan tumbuhan mereka dapat tumbuh dengan baik. Sehingga matahari memiliki manfaat dan peran utama. Berikut manfaat manfaat matahari untuk petani :
1. Mengeringkan tanah
Tanah yang basah akan susah untuk diolah oleh petani. Cahaya matahari membantu mengeringkan tanah, sehingga petani dapat dengan mudah menjadikannya lahan tanam. Beberapa jenis tumbuhan tumbuh dengan lebih subur di tanah yang kering. Selain itu, dengan tanah yang kering petani dapat menanam biji bijian dengan mudah. Biji yang tertanam di tanah kering juga akan terhindar dari resiko pembusukan akibat lembab.
2. Fotosintesis tumbuhan
Tumbuhan memerlukan cahaya matahari untuk membantu proses fotosintesis. Fotosintesis berfungsi untuk tumbuhan bernafas, tumbuh, membuat makanan dan menyimpan cadangan makanan. Hasil dari proses fotosintesis ini salah satunya adalah oksigen yang digunakan manusia bernafas. Semakin baik proses fotosintesis pada tumbuhan, maka akan semakin baik pertumbuhannya dan hal tersebut akan menguntungkan petani. Petani tidak perlu memberikan zat – zat kimia berbahaya untuk meningkatkan pertumbuhan tanamannya.
3. Menjaga temperatur tumbuhan
Sinar matahari juga membantu menyeimbangkan temperatur tumbuhan. Dengan cahaya matahari yang cukup, tumbuhan akan lebih sulit membusuk dalam keadaan lembab. Ini yang akan mempertahankan tumbuhan tetap hidup meskipun terkena air hujan. Jika tumbuhan dapat terus tumbuh dan hidup, petani juga akan senang dan dapat memperoleh hasil panen. Namun jika tumbuhan terlalu lembab dan membusuk mati, hasil panen petani juga akan berkurang.
4. Memberikan warna pada tumbuhan
Sinar matahari dalam proses fotosintesis dapat meningkatkan klorofil yang memberikan warna hijau pada tumbuhan. Hal ini akan memberikan warna hijau yang segar dan bagus pada tumbuhannya. Sehingga sayuran tersebut selain mengandung khasiat nutrisi yang baik juga. Tumbuhan juga akan tumbuh lebih tinggi, lebih lebat, dan cepat berbunga.
Radiasi: pemindahan energi/kalor dari permukaan matahari ke suatu tempat di permukaan bumi yang dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Radiasi surya dapat dinyatakan dalam berbagai komponen dan tiap komponen memiliki efek yang berbeda terhadap suatu permukaan.
Komponen-komponen tersebut meliputi:
A. Intensitas radiasi
B. Kualitas radiasi
C. Panjang hari dan lama penyinaran
A. Intensitas Radiasi
Benda hitam merupakan suatu benda dimana radiasi kalor yang datang akan diserap seluruhnya, lubang kecil pada sebuah dinding yang berongga dapat dianggap sebagai benda hitam yang sempurna.
Intensitas Radiasi Benda Hitam
Gelombang-gelombang elektromagnetik di dalam dinding berongga mempunyai panjang gelombang yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena molekul-molekul yang memancarkan gelombang ini bergerak dengan percepatan yang berbeda-beda.
Gambar di atas melukiskan grafik distribusi intensitas, Iλ radiasi benda hitam persatuan interval panjang gelombang, sebagai fungsi panjang gelombang. Pada gambar ada 4 buah kurva masing – masing untuk suhu benda hitam: 6000 K, 5.000 K, 4000 K, dan 3000 K.
Intensitas total yang dipancarkan benda hitam dapat dihitung dengan menghitung luas dibawah Iλ sebagai fungsi λ. Besarnya intensitas total ini diperoleh dari rumus Stefan-Boltzman dengan mengambil e=1, (untuk benda hitam):
I = σT4
Tiap kurva mempunyai satu nilai maksimum yang terjadi pada panjang gelombang yang dinamakan λmaks.
Teori Planck
Untuk menjelaskan formula yang memenuhi semua data percobaan spektrum benda hitam. Planck mengemukakan dua anggapan tentang sifat dasar getaran molekul-molekul dalam dinding-dinding rongga benda hitam. Getaran-getaran molekul yang memancarkan radiasi hanya dapat memiliki satuan-satuan energi diskrit dar harga En, yang diberikan oleh:
En = nhf
Keterangan:
N = 1,2,3 … (jumlah kuanta)
h = tetapan Planck (6,626.10-34 Js)
f = frekuensi foton (Hz)
Energi tiap-tiap pancaran dinyatakan:
Keterangan:
c = kecepatan cahaya (3.108 m/s)
λ = panjang gelombang (m)
Radiasi Kalor
Bila benda menyerap energi radiasi, maka benda itu akan memancarkan energi yang diserap ke lingkungannya. Benda yang mudah menyerap banyak energi radiasi akan mudah pula memancarkan banyak energi radiasi. Stefan-Boltzman menemukan bahwa jumlah energi yang dipancarkan suatu permukaan benda persatuan luas per satuan waktu sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya.
Keterangan:
P = daya (watt)
A = luas permukaan benda (m2)
W = energi persatuan luas persatuan waktu (watt / m2)
e = emisivitas
T = suhu mutlak (K)
σ = tetapan Stefan-Boltzman (5,67 . 10-8 watt m2 K4)
B. Kualitas Radiasi
Raleigh dan Jeans mempelajari sifat termal dari benda hitam sempurna, untuk memperoleh distribusi energi :pancar untuk berbagai panjang gelombang sebagai fungsi dari suhu mutlak T. Dari hasil eksperimennya tampak bahwa intensitas pancaran maksimum terletak pada daerah infra merah untuk suhu yang tidak terlalu tinggi dan akan menggeser ke daerah cahaya tampak apabiia suhu dinaikkan. Jadi panjang gelombang maksimum berbanding terbalik dengan suhu mutlaknya (Hukum Pergeseran Wien).
λm . T = C
Keterangan:
λm = panjang gelombang maksimum (m)
T = suhu mutlak (K)
C = tetapan Wien = 2,9 . 10-3 m.k
Apabila panjang gelombang cahaya bintang atau matahari yang berintensitas maksimum diketahui, maka suhu permukaan matahari atau bintang dapat ditentukan.
Radiasi Gelombang Pendek dan Panjang
Panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi. Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran panjang gelombang antara 0.3 – 4.0 μm. Bumi suhu 300 K memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 4 – 120 μm, Karena panjang gelombang radiasi surya relatif pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya maka disebut radiasi gelombang pendek. Radiasi bumi/ benda-benda yang ada dibumi disebut radiasi gelombang panjang.
C. Panjang hari dan lama penyinaran
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.
Panjang hari (N): periode mulai terbit sampai terbenamnya surya dan merupakan lama penyinaran maksimum yang dapat dicapai surya. Lama penyinaran (n): lama surya bersinar cerah bila intensitas yang dipancarkan paling rendah 0.3 cal cm-2 min-1. Semakin lama matahari bersinar semakin tinggi fluks energi yang diterima oleh suatu tempat dipermukaan bumi dan ini menandakan kualitas energi yang diserap. Jumlah radiasi atau energi yang diserap permukaan bumi mempengaruhi laju pertumbuhan sehingga menentukan tinggi rendahnya produksi yang akan di hasilkan.
Suhu dan panas berbeda. Suhu lebih mengacu pada energi kinetik suatu benda. Panas merupakan bentuk energi. Energi suatu benda tidak selalu dapat dicerminkan dari suhu benda tersebut, misalnya panas laten. Energi panas tergantung pada massa (m), kapasitas panas spesifik (c) dan perubahan suhu (Δ T)
Pengukuran suhu sering dipakai sebagai acuan untuk menginterpretasi unsur-unsur cuaca karena suhu mengambarkan tingkatan energi materi baik secara fase cair, padat maupun gas. Suhu didefinisikan sebagai pergerakan molekul suatu benda dan pergerakan molekulnya menggambarkan suhu dari benda tersebut. Ini berarti semakin cepat pergerakan molekul suatu benda semakin tinggi suhunya atau sebaliknya. Dalam membicarakan mengenai suhu pada dasarnya tidak bisa lepas dari membicarakan tentang panas.
Suhu menggambarkan energi kinetik rata-rata dari pergerakan molekul suatu benda sedangkan panas menggambarkan total panas yang dikandung oleh benda tersebut. Untuk menjelaskan atau mengukur panas diperlukan cara yang rumit (misalnya dengan kalorimeter) sehingga kadang-kadang orang lebih familiar mengukur suhu untuk menggambarkan panas tersebut. Panas lebih fokus pada jumlah energi yang terkandung dalam suatu sistem sedangkan suhu menggambarkan rataan dari sistem tersebut.
Suhu udara merupakan manifestasi dari panas terasa. Suhu udara di ukur menggunakan Termometer dengan skala celcius, Fahrenheit, Reamur, Centrigrade dan Kelvin.
Konversi dari Celcius:
F = 9/5 * C + 32
R = 4/5 * C
K = (C + 273)
Di Indonesia pengukuran suhu udara dilakukan tiga kali sehari yaitu jam 07.30, jam 13.30 dan jam 17.30.
Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu di suatu daerah
1. Sudut datang sinar matahari
Semakin tegak sudut datang sinar matahari maka energi panas yang diterima semakin besar.
2.Cerah tidaknya cahaya
Semakin cerah cuaca, energi yang sampai ke permukaan bumi semakin banyak.
3. Lamanya penyinaran matahari
Daerah yang lebih lama menerima radiasi maka daerah tersebut akan semakin panas.
4. Letak lintang
Semakin dekat dengan ekuator, suhu udara semakin panas
5. Ketinggian tempat
Semakin mendekati daerah pantai maka suhu udara akan semakin panas. Dan semakin mendekati daerah pegunungan akan semakin dingin.
Hasil pengukuran suhu udara Badan Meteorologi dan Geofisika , keadaan udara di Indonesia dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Temperatur udara harian di pantai cukup tinggi, yakni sekitar 26C dengan temperatur tertinggi terjadi sekitar pukul 14.00 dan temperatur terendah sekitar 24C terjadi sekitar pukul 04.00 dini hari.
2. Amplitudo harian relatif kecil (selisih temperatur udara tertinggi & terendah dalam satu hari).
3. Amplitudo tahunan relatif kecil. Amplitudo tahunan rata-rata hanya 1C karena lamanya siang dan malam hampir sama.
Secara umum proses perpindahan panas terjadi antara dua permukaan dikelompokkan dalam 4 bentuk, yaitu :
Konduksi, Konveksi atau Turbulensi, Radiasi, dan Adveksi
Fungsi suhu vertikal sangat penting dalam kegiatan di bidang pertanian sehingga dapat di klasifikasikan zona-zona suhu kaitannya dengan pertumbuhan tanaman dan pengembangan pertanian.
Variasi suhu secara vertikal
Di Indonesia rata-rata penurunan suhu udara menurut ketinggian sekitar 5-6 oC untuk tiap kenaikan 1000 m. Keadaan tersebut dikarenakan faktor:
a. Udara merupakan penyimpanan panas yang terburuk, sehingga suhu udara sangat dipengaruhi oleh permukaan bumi.
b. Lautan memiliki luasan dan kapasitas panas yang lebih besar daripada daratan, sehingga pengaruh lautan lebih dominan.
Berkaitan dengan Iklim Junghun
Junghun membagi wilayah tropik Indonesia menjadi 4 kelompok zona suhu yaitu :
1. Zona panas (0-700 m dpl, 26 - 30 oC) : tanaman keras (kelapa, karet, kopi dan tebu. Tanaman pangan (padi, jagung dan kacang-kacangan).
2. Zona sedang (700-1500 m dpl, 23 - 28 oC) : tanaman hortikultura sayuran dan bunga-bungaan, perkebunan teh dan kopi.
3. Zona sejuk (1500-3000 m dpl, 18 - 22 oC) : tanaman pinus dan hutan campuran.
4. Zona dingin, (diatas 3000 m dpl) : wilayah seperti ini bersalju seperti di pegunungan Jayawijaya Papua.
Cukup sekian dari saya, kurang lebihnya mohon maaf, semoga apa yang saya tulis bisa bermanfaat utk kalian semua dan terakhir saya ucapkan Terima Kasih.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Salam Hangat dari Anak Pertanian, HIDUP RAKYAT INDONESIA !!! HIDUP PERTANIAN INDONESIA !!!
Hai everyone, gimana kabarnya nih ???. Nah kali ini aku bakalan share ke kalian semua ttg Radiasi Matahari. Yuk bagi kalian yg mau mendalami ttg Radiasi Matahari atau biasa disebut Radiasi Surya bisa disimak dari ringkasan materi ini.
Radiasi Surya atau Radiasi Matahari
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.
Pengukuran radiasi surya yang sampai dipermukaan bumi di pengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain oleh kedudukan surya terhadap bumi, kebersihan langit termasuk keawanan dan lokasi titik pengukuran itu sendiri. Radiasi surya yang diukur adalah jumlah energi radiasi yang sampai di permukaan bumi dalam bentuk intensitas dan lama penyinaran dalam sehari, sebulan atau setahun atau untuk periode waktu tertentu yang diinginkan.
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 Excel, 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.
Fungsi Energi Matahari Dalam Pertanian
Matahari merupakan sumber energi utama bagi seluruh makhluk hidup di bumi. Matahari merupakan sumber energi panas tak terbatas yang memberikan peran penting dalam kehidupan semua makhluk di bumi. Matahari berperan penting untuk kehidupan manusia, tumbuhan, hewan, maupun mikroorganisme. Dalam kegiatan manusia sehari hari, matahari memberikan manfaat dalam proses pengeringan, sumber energi listrik tenaga surya, untuk kesehatan tubuh, menghangatkan tubuh, dan lain sebagainya. Bagi tumbuhan, matahari berfungsi dalam proses pertumbuhan dan fotosintesis. Hal ini tentu penting bagi petani. Petani menginginkan tumbuhan mereka dapat tumbuh dengan baik. Sehingga matahari memiliki manfaat dan peran utama. Berikut manfaat manfaat matahari untuk petani :
1. Mengeringkan tanah
Tanah yang basah akan susah untuk diolah oleh petani. Cahaya matahari membantu mengeringkan tanah, sehingga petani dapat dengan mudah menjadikannya lahan tanam. Beberapa jenis tumbuhan tumbuh dengan lebih subur di tanah yang kering. Selain itu, dengan tanah yang kering petani dapat menanam biji bijian dengan mudah. Biji yang tertanam di tanah kering juga akan terhindar dari resiko pembusukan akibat lembab.
2. Fotosintesis tumbuhan
Tumbuhan memerlukan cahaya matahari untuk membantu proses fotosintesis. Fotosintesis berfungsi untuk tumbuhan bernafas, tumbuh, membuat makanan dan menyimpan cadangan makanan. Hasil dari proses fotosintesis ini salah satunya adalah oksigen yang digunakan manusia bernafas. Semakin baik proses fotosintesis pada tumbuhan, maka akan semakin baik pertumbuhannya dan hal tersebut akan menguntungkan petani. Petani tidak perlu memberikan zat – zat kimia berbahaya untuk meningkatkan pertumbuhan tanamannya.
3. Menjaga temperatur tumbuhan
Sinar matahari juga membantu menyeimbangkan temperatur tumbuhan. Dengan cahaya matahari yang cukup, tumbuhan akan lebih sulit membusuk dalam keadaan lembab. Ini yang akan mempertahankan tumbuhan tetap hidup meskipun terkena air hujan. Jika tumbuhan dapat terus tumbuh dan hidup, petani juga akan senang dan dapat memperoleh hasil panen. Namun jika tumbuhan terlalu lembab dan membusuk mati, hasil panen petani juga akan berkurang.
4. Memberikan warna pada tumbuhan
Sinar matahari dalam proses fotosintesis dapat meningkatkan klorofil yang memberikan warna hijau pada tumbuhan. Hal ini akan memberikan warna hijau yang segar dan bagus pada tumbuhannya. Sehingga sayuran tersebut selain mengandung khasiat nutrisi yang baik juga. Tumbuhan juga akan tumbuh lebih tinggi, lebih lebat, dan cepat berbunga.
Radiasi: pemindahan energi/kalor dari permukaan matahari ke suatu tempat di permukaan bumi yang dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Radiasi surya dapat dinyatakan dalam berbagai komponen dan tiap komponen memiliki efek yang berbeda terhadap suatu permukaan.
Komponen-komponen tersebut meliputi:
A. Intensitas radiasi
B. Kualitas radiasi
C. Panjang hari dan lama penyinaran
A. Intensitas Radiasi
Benda hitam merupakan suatu benda dimana radiasi kalor yang datang akan diserap seluruhnya, lubang kecil pada sebuah dinding yang berongga dapat dianggap sebagai benda hitam yang sempurna.
Intensitas Radiasi Benda Hitam
Gelombang-gelombang elektromagnetik di dalam dinding berongga mempunyai panjang gelombang yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena molekul-molekul yang memancarkan gelombang ini bergerak dengan percepatan yang berbeda-beda.
Intensitas total yang dipancarkan benda hitam dapat dihitung dengan menghitung luas dibawah Iλ sebagai fungsi λ. Besarnya intensitas total ini diperoleh dari rumus Stefan-Boltzman dengan mengambil e=1, (untuk benda hitam):
I = σT4
Tiap kurva mempunyai satu nilai maksimum yang terjadi pada panjang gelombang yang dinamakan λmaks.
Teori Planck
Untuk menjelaskan formula yang memenuhi semua data percobaan spektrum benda hitam. Planck mengemukakan dua anggapan tentang sifat dasar getaran molekul-molekul dalam dinding-dinding rongga benda hitam. Getaran-getaran molekul yang memancarkan radiasi hanya dapat memiliki satuan-satuan energi diskrit dar harga En, yang diberikan oleh:
En = nhf
Keterangan:
N = 1,2,3 … (jumlah kuanta)
h = tetapan Planck (6,626.10-34 Js)
f = frekuensi foton (Hz)
Energi tiap-tiap pancaran dinyatakan:
c = kecepatan cahaya (3.108 m/s)
λ = panjang gelombang (m)
Radiasi Kalor
Bila benda menyerap energi radiasi, maka benda itu akan memancarkan energi yang diserap ke lingkungannya. Benda yang mudah menyerap banyak energi radiasi akan mudah pula memancarkan banyak energi radiasi. Stefan-Boltzman menemukan bahwa jumlah energi yang dipancarkan suatu permukaan benda persatuan luas per satuan waktu sebanding dengan pangkat empat suhu mutlaknya.
Keterangan:
A = luas permukaan benda (m2)
W = energi persatuan luas persatuan waktu (watt / m2)
e = emisivitas
T = suhu mutlak (K)
σ = tetapan Stefan-Boltzman (5,67 . 10-8 watt m2 K4)
B. Kualitas Radiasi
Raleigh dan Jeans mempelajari sifat termal dari benda hitam sempurna, untuk memperoleh distribusi energi :pancar untuk berbagai panjang gelombang sebagai fungsi dari suhu mutlak T. Dari hasil eksperimennya tampak bahwa intensitas pancaran maksimum terletak pada daerah infra merah untuk suhu yang tidak terlalu tinggi dan akan menggeser ke daerah cahaya tampak apabiia suhu dinaikkan. Jadi panjang gelombang maksimum berbanding terbalik dengan suhu mutlaknya (Hukum Pergeseran Wien).
λm . T = C
Keterangan:
λm = panjang gelombang maksimum (m)
T = suhu mutlak (K)
C = tetapan Wien = 2,9 . 10-3 m.k
Apabila panjang gelombang cahaya bintang atau matahari yang berintensitas maksimum diketahui, maka suhu permukaan matahari atau bintang dapat ditentukan.
Radiasi Gelombang Pendek dan Panjang
Panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi. Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran panjang gelombang antara 0.3 – 4.0 μm. Bumi suhu 300 K memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 4 – 120 μm, Karena panjang gelombang radiasi surya relatif pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya maka disebut radiasi gelombang pendek. Radiasi bumi/ benda-benda yang ada dibumi disebut radiasi gelombang panjang.
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.
Suhu dan panas berbeda. Suhu lebih mengacu pada energi kinetik suatu benda. Panas merupakan bentuk energi. Energi suatu benda tidak selalu dapat dicerminkan dari suhu benda tersebut, misalnya panas laten. Energi panas tergantung pada massa (m), kapasitas panas spesifik (c) dan perubahan suhu (Δ T)
Pengukuran suhu sering dipakai sebagai acuan untuk menginterpretasi unsur-unsur cuaca karena suhu mengambarkan tingkatan energi materi baik secara fase cair, padat maupun gas. Suhu didefinisikan sebagai pergerakan molekul suatu benda dan pergerakan molekulnya menggambarkan suhu dari benda tersebut. Ini berarti semakin cepat pergerakan molekul suatu benda semakin tinggi suhunya atau sebaliknya. Dalam membicarakan mengenai suhu pada dasarnya tidak bisa lepas dari membicarakan tentang panas.
Suhu menggambarkan energi kinetik rata-rata dari pergerakan molekul suatu benda sedangkan panas menggambarkan total panas yang dikandung oleh benda tersebut. Untuk menjelaskan atau mengukur panas diperlukan cara yang rumit (misalnya dengan kalorimeter) sehingga kadang-kadang orang lebih familiar mengukur suhu untuk menggambarkan panas tersebut. Panas lebih fokus pada jumlah energi yang terkandung dalam suatu sistem sedangkan suhu menggambarkan rataan dari sistem tersebut.
Suhu udara merupakan manifestasi dari panas terasa. Suhu udara di ukur menggunakan Termometer dengan skala celcius, Fahrenheit, Reamur, Centrigrade dan Kelvin.
Konversi dari Celcius:
F = 9/5 * C + 32
R = 4/5 * C
K = (C + 273)
Di Indonesia pengukuran suhu udara dilakukan tiga kali sehari yaitu jam 07.30, jam 13.30 dan jam 17.30.
Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu di suatu daerah
1. Sudut datang sinar matahari
Semakin tegak sudut datang sinar matahari maka energi panas yang diterima semakin besar.
2.Cerah tidaknya cahaya
Semakin cerah cuaca, energi yang sampai ke permukaan bumi semakin banyak.
3. Lamanya penyinaran matahari
Daerah yang lebih lama menerima radiasi maka daerah tersebut akan semakin panas.
4. Letak lintang
Semakin dekat dengan ekuator, suhu udara semakin panas
5. Ketinggian tempat
Semakin mendekati daerah pantai maka suhu udara akan semakin panas. Dan semakin mendekati daerah pegunungan akan semakin dingin.
Hasil pengukuran suhu udara Badan Meteorologi dan Geofisika , keadaan udara di Indonesia dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Temperatur udara harian di pantai cukup tinggi, yakni sekitar 26C dengan temperatur tertinggi terjadi sekitar pukul 14.00 dan temperatur terendah sekitar 24C terjadi sekitar pukul 04.00 dini hari.
2. Amplitudo harian relatif kecil (selisih temperatur udara tertinggi & terendah dalam satu hari).
3. Amplitudo tahunan relatif kecil. Amplitudo tahunan rata-rata hanya 1C karena lamanya siang dan malam hampir sama.
Secara umum proses perpindahan panas terjadi antara dua permukaan dikelompokkan dalam 4 bentuk, yaitu :
Konduksi, Konveksi atau Turbulensi, Radiasi, dan Adveksi
Fungsi suhu vertikal sangat penting dalam kegiatan di bidang pertanian sehingga dapat di klasifikasikan zona-zona suhu kaitannya dengan pertumbuhan tanaman dan pengembangan pertanian.
Variasi suhu secara vertikal
Di Indonesia rata-rata penurunan suhu udara menurut ketinggian sekitar 5-6 oC untuk tiap kenaikan 1000 m. Keadaan tersebut dikarenakan faktor:
a. Udara merupakan penyimpanan panas yang terburuk, sehingga suhu udara sangat dipengaruhi oleh permukaan bumi.
b. Lautan memiliki luasan dan kapasitas panas yang lebih besar daripada daratan, sehingga pengaruh lautan lebih dominan.
Berkaitan dengan Iklim Junghun
1. Zona panas (0-700 m dpl, 26 - 30 oC) : tanaman keras (kelapa, karet, kopi dan tebu. Tanaman pangan (padi, jagung dan kacang-kacangan).
2. Zona sedang (700-1500 m dpl, 23 - 28 oC) : tanaman hortikultura sayuran dan bunga-bungaan, perkebunan teh dan kopi.
3. Zona sejuk (1500-3000 m dpl, 18 - 22 oC) : tanaman pinus dan hutan campuran.
4. Zona dingin, (diatas 3000 m dpl) : wilayah seperti ini bersalju seperti di pegunungan Jayawijaya Papua.
Cukup sekian dari saya, kurang lebihnya mohon maaf, semoga apa yang saya tulis bisa bermanfaat utk kalian semua dan terakhir saya ucapkan Terima Kasih.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Salam Hangat dari Anak Pertanian, HIDUP RAKYAT INDONESIA !!! HIDUP PERTANIAN INDONESIA !!!
Komentar
Posting Komentar