Cari Blog Ini

Memuat...

Minggu, 12 Februari 2012

laporan agroklimatologi-radiasi matahari


I.PENDAHULUAN

A.Latar Belakang
Matahari adalah pabrik tenaga nuklir yang dengan memakai proses fusi mengubah sejumlah empat ton massa hidrogen yang banyak terdapat di jagad raya menjadi helium tiap detiknya dan menghasilkan energi dengan laju 1020 kW-Jam/detik. Berbeda dengan proses fusi nuklir yang berbahaya, proses yang terjadi merupakan yang paling bersih dan gratis, selain itu energi ini tidak memerlukan sarana angkutan atau transmisi jarak jauh, tidak berisik serta memiliki potensi yang besar di berbagai lokasi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi.
Energi yang berasal dari matahari merupakan potensi energi terbesar dan terjamin keberadaannya di muka bumi. Berbeda dengan sumber energi lainnya, energi matahari bisa dijumpai diseluruh permukaan bumi. Pemanfaatan radiasi matahari sama sekali tidak menimbulkan polusi ke atmosfer. Perlu diketahui bahwa berbagai sumber energi seperti tenaga angin, bio-fuel, tenaga air sesungguhnya juga berasal dari energi matahari. Pemanfaatan radiasi matahari umumnya terbagi dalam dua jenis, yaitu termal dan photovoltaic.
Energi surya memegang peranan paling penting dari berbagai sumber energi lain yang dimanfaatkan oleh manusia. Energi surya merupakan sumber berbagai sumber energi. Energi surya mengawali terbentuknya sumber energi yang lain dan sumber energi lain akan tercipta selama ada matahari.  Sebagian besar radiasi surya yang masuk ke atmosfer akan diserap oleh mahluk hidup yang memiliki klorofil kemudian menggunakannya untuk membentuk biomassa yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi baik secara langsung maupun melalui pembentukan bahan bakar fosil.  Selain itu, radiasi surya yang jatuh pada permukaan air akan memanaskan dan menguapkan air tersebut sehingga daur hidrologi terbentuk.  Pada topografi permukaan bumi yang berbeda, daur hidrologi yang ada dipermukaan ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi.  Ketidakseragaman radiasi surya di permukaan bumi juga membantu dalam pembentukan pusat-pusat tekanan udara tinggi dan rendah yang mengakibatkan terjadinya angin sebagai sumber energi.  Mengingat kembali hukum Termodinamika I, sumber-sumber energi ini pun dapat diubah menjadi bentuk yang lain seperti listrik, kimia, elektromagnetik, panas, dan lain-lain.
Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu udara dari matahari di suatu daerah adalah, (1) Lamanya penyinaran matahari, (2) Sudut datang sinar matahari. Factor lamanya penyinaran matahari dapat diukur dengan menggunakan salah satu dari tipe Camble Stokes, yang mempunyai prinsip kerja dan bagian-bagian penting tertentu.
Matahari memiliki intensitas yang dapat diukur yaitu dengan menggunakan Aktinograf dan Solarimeter. Dalam menggunakan Aktinograf kita membutuhkan kertas pias, yaitu berupa kertas yang menunjukkan skala intensitas sinar matahari pada garis-garis vertical dan skala intensitas sinar matahari pada garis-garis horizontal untuk menghitung keadaan cuaca dan periode kita menggunakan Planimeter.


B.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.
II.TINJAUAN PUSTAKA

            Sebenarnya radiasi matahari merupakan unsur yang sangat penting dalam bidang pertanian. Pertama, cahaya merupakan sumber energi bagi tanaman hijau yang memalui proses fotosintesa diubah menjadi tenaga kimia. Kedua, radiasi memegang peranan penting sebagai sumber energi dalam proses evaporasi yang menentukan kebutuhan air tanaman (Wisnubroto, 2005).
Intensitas radiasi matahari akan berkurang oleh penyerapan dan pemantulan oleh atmosfer saat sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek (ultraviolet) sedangkan karbondioksida dan uap air menyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang (infra merah). Selain pengurangan radiasi bumi langsung (sorotan) oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan oleh molekul-molekul gas, debu, dan uap air dalam atmosfer(wikipedia, 2008).
Energi surya adalah energi yang dapat dengan mengubah energi panas surya (matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Energi surya menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap, angin, biogas, batubara, dan minyak bumi. Teknik pemanfaatan energi surya mulai muncul pada tahun 1839, ditemukan oleh A.C. Becquerel. Ia menggunakan kristal silikon untuk mengkonversi radiasi matahari, namun sampai pada tahun 1955 metode itu belum banyak dikembangkan (wikipedia, 2008).
Pada tahun 1946 dilakukan perekaman spektrum radiasi matahari untuk yang pertama kali dari ketinggian di atas lapisan ozon. Pada tahun 1949 perekaman dilanjutkan untuk daerah panjang gelombang yang lebih pendek dari ketinggian 100 km. dari eksperimen-eksperimen tersebut diperoleh bahwa untuk daerah panjang gelombang di atas 2900 Angstrom suhu radiasi matahari antara 5500 sampai 6000 oK. Untuk daerah panjang gelombang hingga mencapai sekitar 5000oK (Soegeng, 1996).
Daerah yang menjadi lokasi reaksi nuklir kuat yang menghasilkan keluaran energi maha besar adalah matahari. Di tengahnya berada suatu daerah yang disebut zona radiasi, di mana energi ditransfer oleh radiasi dibanding oleh pemindahan gas/panas. Istilah bagian dalam matahari sering digunakan untuk meliputi keduanya zona pemindahan gas/panas dan radiasi(Chaisson and McMillan, 1996).
Penyinaran atau isolasi adalah penerimaan energi matahari oleh permukaan bumi, bentuknya adalah sinar-sinar bergelombang pendek yang menerobos atmosfer. Sebelum mencapai permukaan bumi sebagian hilang karena absorbsi. Adapun yang berhasil sampai ke bumi kemudian dilepaskan pula melalui refleksi; ini terutama terjadi di kedua daerah kutub bumi dan di dataran-dataran salju serta perairan (Daldjoeni, 1983).
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(Pitts and Sissom, 2001).
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 (Petterssen, 1997).
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 (Seller and Robinson, 1990).
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. (Wiryosimin, 1998).
II.a. Ada tiga macam cara radiasi matahari/surya sampai ke permukaan bumi yaitu:
a. Radiasi langsung (Bearn/Direct Radiation)
Adalah radiasi yang mencapai bumi tanpa perubahan arah atau radiasi yang diterima oleh bumi dalam arah sejajar sinar datang
b. Radiasi hambur (Diffuse Radiation)
Adalah radiasi yang mengalami perubahan akibat pemantulan dan penghamburan.
c. Radiasi total (Global Radiation)
Adalah penjumlahan radiasi langsung dan radiasi hambur.(wikipedia, 2008).
Cahaya difusi semakin penting bilamana cahaya matahari berkurang baik oleh penghalang yang nyata (awan, daun, dll) atau oleh karena penghamburan partikel-partikel atau molekul-molekul di atmosfer. Penghamburan cahaya dipengaruhi oleh kerapatan partikel-partikel tersebut, dan juuga oleh panjang celah cahaya matahari langsung yang melalui atmosfer, keduanya meningkatkan kemungkinan terjadinya penghamburan. Partikel-partikel seperti partikel debu dan asap, dan molekul-molekul seperti uap air, menyebabkan penghamburan yang berbanding terbalik dengan panjang gelombang;fungsi tenaga dari hubungan ini tergantung pada ukuran partikel, tetapi pengaruh netonya mengurangi kandungan cahaya difusi (Fitter dan Hay, 1991).
Distribusi radiasi surya yang tidak merata di muka bumi adalah penyebab utama timbulnya cuaca dan iklim. Tidak saja distribusi energi surya itu yang mengandalkan iklim, tetapi energi surya itu sendiri merupakan suatu unsur vital iklim. Energi itu secara langsung bertanggung jawab atas berlangsungnya proses fotosintesis; periode siang dan malam yang panjangnya bervariasi mempunyai pengaruh besar terhadap pertumbuhan tanaman. Energi surya juga penting pengaruhnya dalam evapotranspirasi (pelepasan air) dan terhadap jumlah kebutuhan tanaman akan air (Trewartha dan Horn, 1999).
Permukaan yang bersifat seperti benda hitam tidak akan memantulkan cahaya radiasi yang diterimanya, oleh karena itu kita sebut sebagai penyerap paling baik atau permukaan hitam. Jadi permukaan yang tidak memantulkan radiasi akan akan terlihat hitam oleh kita karena tidak ada sinar radiasi yang dipantulkan mengenai mata kita (Koestoer, 2003).
II.b. Pengaruh sinar matahari terhadap tanah dan tanaman menurut Kartasapoetra (1988) adalah:
o Terhadap tanah: menaikkan suhu permukaan dan mendorong terjadinya penguapan-penguapan
o Terhadap tanaman: mengatur fotosintesis dan mendorong terjadinya penguapan-penguapan.
            `Alat ukur radiasi memegang peranan yang sangat penting dalam setiap kegiatan yang memanfaatkan radiasi. Dengan alat ini setiap pekerja dapat mengetahui tingkat radiasi di tempat kerja dan dapat mengambil tindakan yang paling tepat untuk menghindari terjadinya penerimaan dosis yang berlebihan. Meskipun dalam setiap pengukuran radiasi hanya mengandalkan pada hasil pembacaan alat, namun sebagai pekerja radiasi tidak boleh begitu saja percaya terhadap informasi hasil pengukuran yang diberikan oleh alat ukur (Akhadi, 1997).
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  (www.beritaiptek.com).
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 (Handoko, 2003).
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 (Benyamin Lakitan, 1994).

III. PELAKSANAAN PRAKTIKUM


A.                Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan di Balai Agro Techno Park (ATP) pada tanggal 27 Mei-28 Mei 2011 dari pukul 17.00 sampai dengan pukul 12.00.

B.                 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada praktikum radiasi matahari adalah luxs meter.

C.                 Cara Kerja
1.      Sensor yang terdapat pada lux meter ditempatkan pada tempat kerja atau di mana pd intensitas cahaya yang akan diukur alat ini akan memberikan hasil pada pembacaan layer panel.

 
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN


A. A.   Hasil

Jam
Intensitas Radiasi Surya (luxs)
17.00
28,72
17.30
816
18.00
2,36
06.00
1685
06.30
3006
07.00
1369 x 10
07.30
429 x 100
08.00
437 x 100
08.30
917 x 100
09.00
2.033 x 10
09.30
631 x 100
10.00
302 x 100
10.30
336  x 100
11.00
241 x 100
11.30
1079 x 100
12.00
1248 x 100


b. Pembahasan

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.
Pada praktikum kali ini kami melakukan pengamatan di ATP yang berada di gelumbang. Pada pengamatan untuk radiasi matahari yang di mulai pada pukul 17.00 mendapatkan hasil antara lain yaitu, untuk intensitas radiasinya yaitu 28,72 lux. Selang waktu 30 menit dari pengamatan pertama dilakukan, pengamatan berikutnya pukul 17.30 mendapatkan hasil yang berbeda dari hasil pengamatan awal yaitu pada suhu maksimalnya berubah menjadi 816 lux, dan di pengamatan terakhir pukul 18.00 intensitas cahaya mataharinya kian sedikit yaitu 2,36 lux.
            Pengamatan pun dilanjutkan pada pagi hari tanggal 28 Mei 2011 pada pukul 06.00 hingga pukul 12.00. Setelah semua kelompok selesai melakukan pengamatan pada masing-masing jam yang telah dibagi di dapati hasil bahwa saat sore hari suhu mengalami perubahan dalam selang waktu yang singkat yaitu 30 menit setelah pengamatan sebelumnya dilakukan. Sedangkan hasil pengamatan yang didapat pada pagi hari hingga siang hari nilai intensitas radiasi mataharinya yang didapat cenderung mengalami peningkatan. Intensias maksimum yang di dapatkan pada pengamatan hari kedua ini terjadi pada pukul 12.00 yaitu 1248 x 100 lux.
 Jumlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung 4 (empat) faktor.:
1.Jarak matahari.
Setiap perubahan jarak bumi dan matahari menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi matahari
2.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.
 3. Panjang hari (sun duration),
 yaitu jarak dan lamanya antara matahari terbit dan matahari terbenam.
4. 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,
Komponen Radiasi Matahari
            Radiasi matahari yang sampai dipermukaan bumi terdiri dari tiga komponen, yaitu langsung, baur dan Global. Radiasi global merupakan gabungan langsung dan baur. Radiasi langsung dapat pula dibagi dua bentuk yaitu radiasi langsung normal dan horizontal. Radiasi langsung normal dan horizontal digunakan bila memperkirakan radiasi pada permukaan datar, miring dan tegak. Permukaan miring meliputi lereng bukit/gunung (pertanian dan perkebunan), plat penadah miring (pengeringan, rumah kaca, pemanas air surya, panel sel surya, atap rumah dll.). Radisi pada permukaan tegak bangunan (dinding). Radiasi pada permukaan datar di pertanian dan perikanan (penguapan di hamparan sawah, bentangan kolam dan bendungan dll). Untuk memperkirakan radiasi pada permukaan miring dan tegak, sudut kemiringan dan orientasi permukaan merupakan factor penentu.
Pemanfaatan
            Pemanfaatan Radiasi matahari dalam hidup dan kehidupan sangat luas. Bila berbicara mutu, maka itu berbicara mengenai Spektral radiasi matahari. Bila spektral radiasi matahari buruk intensitas radiasi matahari berkurang dipermukaan bumi, mutu kehidupan di bumi dipastikan turun.Pada radiasi matahari yang dimanfaatkan adalah energi panas, sedangkan cahaya tampak adalah penerangan. Pemanfaatan radiasi matahari dan cahaya tampak yang sangat dekat dengan hidup dan kehidupan adalah pada sistem bangunan (Danugondho dan Aldy).Diantara sekian banyak kemanfaatan energi panas radiasi matahari baik berupa radiasi langsung normal dan horizontal, radiasi baur, pantul maupun global, yang paling dekat disekitar lingkungan tinggal diantaranya: pengeringan, penguapan dan penghematan energi pada bangunan.
Pengeringan hasil pertanian dan perikanan dengan radiasi matahari telah dikenal sejak lama dalam kehidupan sehari-hari. Bila diketahui ketersediaan energi radiasi (jumlah dan lama) maka dapat diperkirakan lama pengeringan dan ketebalan optimal sesuatu bahan, bila tak mencukupi digunakan energi kovensional, jangan terbalik. Penetapan penggunaan pengeringan dari radiasi matahari, menghemat pemakaian energi konfensional (listrik atau BBM), istilah sekarang disebut hemat (efisiensi). Bila pengeringan menggunakan plat penadah energi matahari, maka untuk mendapatkan energi panas yang optimal pada plat penadah tersebut, permukaannya dimiringkan.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A.Kesimpulan

1. Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari.
2. Radiasi matahari yang sampai dipermukaan bumi terdiri dari tiga komponen, yaitu langsung, baur dan Global.
3. Radiasi matahari yang dimanfaatkan adalah energi panas, sedangkan cahaya tampak adalah penerangan.
4. Radiasi langsung normal dan horizontal digunakan bila memperkirakan radiasi pada permukaan datar, miring dan tegak.
5. Jumlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung 4 (empat) faktor.: Jarak matahari, Intensitas radiasi matahari, Panjang hari (sun duration), Pengaruh atmosfer.


B.Saran

Dalam praktikum, diharapkan para praktikan selalu memperhatikan asisten  yang sedang menjelaskan alat-alat dan cara kerja dari alat-alat tersebut sehinga para praktikan dapat dengan mudah melakukan pengukuran.

DAFTAR PUSTAKA

Wisnubroto, S., 2006. Meteorologi Pertanian Indonesia. Mitra Gama Widya, Jakarta.
Wikipedia.com, 2008. Radiasi Surya. Dikutip dari http://www.wikipedia.com. Diakses
         tanggal 15 Mei 2011.
Soegeng, R., 1996. Ionosfer. Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.
Chaisson, E. and S. McMillan, 1996. Astronomy Today. Second Edition. Prentice Hall, New
         Jersey.
Petterssen, S., 1997. Introduction To Meteorology. Second Edition. Mc-Graw Hill Book
        Company, Inc., New York.
Pitts, D. R., and L. E. Sissom, 2001. Theory and Problems of Heat Transfer. Second Edition.
         McGraw-Hill, New York.
Seller, A. H. and P. J. Robinson, 1990. Contemporary Climatology. Longman Scientific & Technical, New York.
Kartasapoetra, A. G., 1988. Klimatologi Pengaruh Iklim Terhadap Tanah dan Tanaman. Bina
         Aksara, Jakarta.
Handoko, 2003, Klimatologi Dasar, Bogor: FMIPA-IPB.
Lakitan, Benyamin,1994, Dasar-Dasar Klimatologi, Jakarta: PT. Rajawali
        Grafindo Persada.





Tidak ada komentar:

Poskan Komentar