RADIASI SURYAPancaran gelombang elektromagnetk dari surya.Memiliki 2 sifat :a. sebagai gelombang memiliki panjang gelombang

(λ).b. sebagai partikel mengandung energy (E) disebut

foton.Besarnya energy suatu gelombang :E = h c/λ

h = konstanta Planck 6,63 x 10-34 Jsc = kecepatan cahaya 3 x 108 m/s

Contoh : cahaya merah dengan λ =650 nm

E = hc/λ= (6,63 x 10-34 Js) x (3 x 108 m/s) /6,5 x 10-7 m= 3,06 x 10-19 J

Tetapan Radiasi Surya (TRS)jumlah aliran (fluks) radiasi surya yang diterima olehpuncak atmosfer yang tegak lurus dengan surya pada jarakpuncak atmosfer yang tegak lurus dengan surya pada jarakrata-rata surya-bumi.

Nilai TRS = (1,92 – 2,02) cal. cm‐2. min‐1

Pengukuran terakhir : TRS = 1,95 ly. min‐1

1 langley = 1 cal. cm‐2 = 1,36 kW. m‐

1 cal. mm‐1 = 6,97 x 10‐4 W

Hukum-hukum Radiasi•Dibuat berdasarkan konsep benda hitam•Benda hitam = black body = full radiator adalah benda yang dapat menyerap semua radiasi elektromagnetik yangdapat menyerap semua radiasi elektromagnetik yang mengenainya

Hukum Stefan Boltzmann :Hukum Stefan – Boltzmann :F = εσT4

F = jumlah fluks radiasi (ly. min-1 )T = Suhu (K)ε = emisivitasσ = tetapan Stefan – Boltzmann (0,813 x 10-10 ly. min-1 . K-4 )σ tetapan Stefan Boltzmann (0,813 x 10 ly. min . K )

Emisivitas adalah radiasi yang digunakan oleh suatu benda dibandingkan dengan radiasi maksimum yang mungkindibandingkan dengan radiasi maksimum yang mungkin dipancarkan pada λ tertentu pada suhu tertentu.

Pancaran radiasi maksimum yang mungkin terjadi disebut radiasi benda hitam

Hukum Wien: λ = α/THukum Wien: λm = α/T

α = tetapan 0,288 cm oKλm = panjang gelombang dari intensitas radiasi maksimum

Contoh : Surya dengan T = 6000 oKλm – surya = 0,288 cm oK/6000 oK

= 4,8 x 10‐5 cm0 48 nm= 0,48 nm

Esurya = h.c/λ= (6,63 x 10‐34 Js) x (3 x 108 m/s)/ 0,48 nm (6,63 x 10 Js) x (3 x 10 m/s)/ 0,48 nm= 4,14 x 10‐19 Joule

Faktor – faktor yang mempengaruhi Jumlah Radiasi yang diterima Bumi ; Asumsi ; Bumi tidak ada lapisan atmosferBumi ; Asumsi ; Bumi tidak ada lapisan atmosfer

A. Jarak Bumi – Matahari.

4 Juli : jarak rata – rata terjauh 152 x106 km. Jumlah radiasi 1 31 kW m‐2Jumlah radiasi 1,31 kW. m 2  

5 Januari : Jarak rata – rata terpendek 149 x 106 km. pJumlah radiasi 1,40 kW. m‐2 .

Revolusi  Bumi pada Surya dan Rotasi Bumi pada porosnya menciptakan  musim di bumi

Winter Soltice (22 Desember) = hari pertama musim dingin secara astronomis di belahan bumi utara.dingin   secara astronomis di belahan bumi utara.Surya tepat diatas 23,5oLS disebut Tropic of Capricorn.

Summer Soltice (22 Juni) = hari pertama musim panas diSummer Soltice (22 Juni)   hari pertama musim panas di belahan bumi utara secara asrtronomis.Surya tepat diatas 23,5oLU disebut Tropic of Cancer.

Vernal Equinox (21 Maret) = Peralihan ke musim bersemi di b l h b idi belahan bumi utara.

Autumal Equinox (23 September) = Peralihan ke musimAutumal Equinox (23 September) = Peralihan ke musim gugur di belahan bumi utara.

B.  Sudut jatuh Sinar Surya terhadap muka Bumi

• Intensitas Radiasi Surya (IR) pada sudut rendah > sudut• Intensitas Radiasi Surya (IR) pada sudut rendah > sudut tinggi

karena : - yang diserap berkurang oleh yang y g p g y gdipantulkan

- sinar menempuh lapisan atau yang lebih p p y gpanjang

Contoh:

Sudut Jarak Tempuh(Indek)

IR di PermukaanHorizontal( )

10o 1 78%30 o 1 15 65%30 o 1,15 65%70 o 2,92 17%90 o 45 0%90 o 45 0%

C.  Panjang Hari (PH)j g ( )Di daerah tropic terjadi perbedaan PH yang relative lebih kecil ± 12 jam siang , ± 12 jam malam.( lintang rendah 0o – 23,5 o )

Di daerah subtropik dst (lintang tinggi) perbedaan PH (siang‐malam) sangat nyata.

ContohPada saat Winter Soltice (tanggal 22 Desember)Pada saat Winter Soltice (tanggal 22 Desember)‐ di 0o : PH 12 jam

ContohP d t Wi t S lti (t l 22 D b )Pada saat Winter Soltice (tanggal 22 Desember)‐ di 0o : PH 12 jam‐ di 23 5 o LU : PH 10 jam 48 menitdi 23,5 LU : PH 10 jam 48 menit‐ di 23,5 o : PH 13 jam 12 menit‐ di Kutub Utara 90 o LU : PH 6 bulan malam‐ di kutub selatan 90 o LS : PH 6 bulan siang‐ pada Vernal Equinox dan Autumal Equinox : PH 12 jam di  

lsemua latitut.

Efek Atmosfer terhadap Radiasi SuryaM h l i d / ta. Menghalangi, dan/atau,

b. Memantulkan, dan/atau,c Menyerapc. Menyerap

Contoh yang menyerap‐ 02 : radiasi λ 0.12 – 0.18 µm‐ 03 : radiasi λ 0.22 – 0.33 µm, 0.44 – 0.76 µm

d λ‐H2O uap : radiasi λ 0.93, 1.13, 1.42, 1.47 µm‐ CO2 : radiasi λ 2.7 µm

Contoh yang memantulkan : Awan‐ Awan Cirrostratus : 44 – 55 %‐ Awan Stratocumulus : 55 – 88 %

RADIASI BAUR (RB)Campuran dari Radiasi cahaya hamburan dan RadiasiCampuran dari Radiasi cahaya hamburan dan Radiasi cahaya pantulan, yang ditentukan oleh :- Letak lintang

S d t i j t h- Sudut sinar jatuh- Keawanan dan Kekeruhan atmosfer (turbiditas)

Contoh :Pada keadaan cerah, dan sudut jatuh sinar 20o

Radiasi langsung : Radiasi Baur(RL) 6 : 1 (RB)Jik d t j t h 70o C hJika sudut jatuh 70o + CerahRL : RB = 2 : 1

ALBEDO (α)α = (Radiasi yang dipantulkan oleh permukaan/Radiasiα = (Radiasi yang dipantulkan oleh permukaan/Radiasidating pada permukaan) x 100%

α dipengaruhi :- Macam permukaan- Kandungan air permukaanKandungan air permukaan- Sudut Jatuh sinar

M P k (%)

Contoh α beberapa permukaanMacam Permukaan α (%)Permukaan air : Lintang 0o 6

Permukaan air : Lintang 30o (Summer) 6

Permukaan air : Lintang 30o (Winter) 9

Tanah Hitam 5-15Tanah Abu abu Lembab 10 20Tanah Abu-abu Lembab 10-20Tanah Liat Kering 20-35Tanah Berpasir Kering 25-45

Padang Rumput 10-20Padang Rumput 10-20Padang Pasir 25-30Hutan Deciduos 10-20Hutan Konifer 5-15Hutan Konifer 5 15Tanaman 15-25Awan Cumulus 70-90

Awan Stratus 59-84Awan Altostratus 39-59Awan Cirrostratus 44-50

Distribusi Radiasi di Atmosfer

Q = C +A +C +A +(Q+q)(1-α)+(Q+q)αQA Cr+Ar+Ca+Aa+(Q+q)(1 α)+(Q+q)αQA = Radiasi surya yang jatuh dipermukaan horizontal puncak atmosfer (disebut juga nilai angot)

Cr = Radiasi yang dipantulkan dan dipancarkan oleh awan (Cloud)A R di i di t lk d di k k b li l hAr = Radiasi yang dipantulkan dan dipancarkan kembali oleh partikel-partikel atmosfer (atm)Q = Radiasi langsung yang jatuh di permukaan tanahq = Radiasi baur yang jatuh dipermukaan tanahα = AlbedoC = Radiasi yang diabsorbsi oleh awanCa Radiasi yang diabsorbsi oleh awanAa = Radiasi yang diabsorbsi oleh partikel-partikel atmosfer(Q+q)(1-α) = Radiasi yang diserap muka Bumi

Radiasi dan Lama PenyinaranPerkiraan Angstrom (1924)

QS/QA = α + b(n/N)QS QA ( )

QS = Jumlah radiasi surya yang diterima sebenarnya.Q Nil i A tQA = Nilai Angot.n = Lama penyinaran yang diukur di Bumi.N L i k i ki diN = Lama penyinaran maksimum yang mungkin di puncak atmosfer.P hit Bl k B th & P tt (1954) d iPerhitungan Black, Bangthon & Prescott (1954) dari 32 stasiun cuaca :

a = 0,23 dan b =0,48

Menurut McCullock & Glover (1958)

a dipengaruhi massa optic udara yang berbeda-beda berdasarkan letak lintangberdasarkan letak lintangPada lintang 0-60o diperoleh nilai :b = 0,52 & a = 0,29 cos αb 0,52 & a 0,29 cos αα = Lintang suatu tempat

bUntuk Indonesia: a = 0,29 b = 0,59Singapura: a = 0,250 b = 0,476

Bila tidak ada data n dan N, makaQS/QA = 0,803 – 0,340 C – 0,458 C2

(Black, 1956)C = Keawanan rata-rata bulanan dalam decimal

A f C 1 0Atmosfer tertutup awan C = 1,0.

C t h Bil k 50% (0 5) kContoh : Bila keawanan 50% (0,5), maka

QS/QA = 0,803 – 0,340(0,5) – 0,458(0,5)2QS QA ( ) ( )= 0,803 - 0,170 – 0,114= 0,519

Radiasi BumiBumi menyerap gelombang pendek dari radiasi suryaBumi menyerap gelombang pendek dari radiasi surya.Bumi jadi Energi Panasdan dipancarkan ke atmosfer dalam gelombang panjang yang tidaktampak (invisible spectrum).p ( p )80-90% radiasi Bumi diserap oleh atmosfer (terutama H2O dan Uapair).

Pada MalamSaat langit cerah radiasi Bumi dihamburkan dengan bebaskeatas.Saat langit berawan rendah : 1/7 radiasi Bumi dibandingkansaat cerah.

Makin tinggi awan makin tidak efektif menahan panas dari radiasi Bumi.Awan Cirrostratus ( : 80% panas hilang daripada langit cerah.Awan Nimbus ( : panas hilang 14 % daripada langit cerah.

Pada Siang Hari Berawan• Radiasi surya ke Bumi .• Pemanasan Bumi berkurang.• Penyimpanan energy di Bumi berkurang• Penyimpanan energy di Bumi berkurang.• Bila malam tetap berawan, maka suhu udara malam

lebih panaslebih panas

Efek Radiasi terhadap TumbuhanF i i (FS)•Fotosintesis (FS).

•Fotoperiodisme (FP

Untuk FS, diperlukan intensitas radiasi > daripada untuk FP.

Sampai intensitas cahaya tertentu FS naik, sampai mencapai jenuh cahayamencapai jenuh cahaya

•Tanaman senang cahaya titik jenuh mencapai 2500 ƒc.•Tanaman senang naungan titik jenuh cahaya < 1000 ƒc•Tanaman senang naungan titik jenuh cahaya < 1000 ƒc.

Fotoperiodisme•Tanggap tanamanan terhadap panjang relatif siang dan malam.AtauAtau•Tanggap tumbuhan terhadap panjang masa terang dan gelapgelap.

Cahaya adalah : Radiasi elektromagnetik sinar yang tampak yaitu dengan panjang gelombang (λ) 0 4 0 7 µmtampak yaitu dengan panjang gelombang (λ) 0,4-0,7 µm (visible light).

Tumbuhan dikelompokan menjadi 3 macam (AllardTumbuhan dikelompokan menjadi 3 macam (Allard & Gardner, 1940)• Tumbuhan hari panjang (Longday Plant) Tumbuhan hari panjang (Longday Plant)

contoh : Lobak, Selada, Bit, Kembang sepatu, Kentang.e g.

• Tumbuhan hari pendek (Shortday Plant)t h A b i A t K t b S i Ubicontoh : Arbei, Aster, Kastuba, Seruni, Ubi

jalar.

• Tumbuhan netral (Neutral Plant)

120 Berbunga Berbunga

100

120Tumbuhan berhari panjangTumbuhan berhari panjang

Berbunga Berbunga

60

80

rbun

ga

40

60

% re

aksi

ber

b

Tumbuhan berhari pendek

0

20

% p

Vegetatif Vegetatif

-20

0

8 10 12 14 16 18

Panjang hari (jam)

Radiasi SuryaDi d h ikli d 1 5 (S ) l bih ti i• Di daerah iklim sedang 1,5x (Summer) lebih tinggidaripada daerah tropis (Best, 1962).

Produktivitas Padi di Petani• Di daerah tropis rata-rata 1,5-1,8 ton/ha.• Di daerah subtropis (Spanyol & Italia) rata-rata 4-5x

ton/ha.

Produktivitas Padi di Kebun Percobaan• Di daerah tropis 5 ton/ha.• Di daerah subtropis (Bologna, Italia) 12,5 ton/ha.