Laporan Pratikum Agroklimatologi Acara II Radiasi Surya

LAPORAN PRATIKUM AGROKLIMATOLOGI

ACARA II

RADIASI SURYA

Nama               : Anggi Kusumah

NPM                : E1D017102

Prodi                : Agribisnis

Shift                 : Kamis, Jam 08.00 Wib

Kelompok        : 2

Dosen               : Prof. Dr. Ir. Priyono Prawito, M. Sc.

Ko-ass              : 1. Prayoga Dhuha Brahmanto
                               (E1F015011)

                           2. Inggri Dayana

                               (E1F016005)

LABORATORIUM ILMU TANAH

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS BENGKULU

2018

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

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.

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.

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.

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 5000^oK.

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.

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.

1.2  Tujuan

a)    Menentukan intensitas radiasi surya dan lama penyinaran pada suatu hari.

b)    Menghitung data intensitas dan lama penyinaran surya untuk perioda selama satu bulan dan memperkirakan fluktuasi tahunannya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Unsur cuaca dan iklim ialah radiasi matahari, temperatur udara, tekanan udara, penguapan, kelembaban udara, keawanan,presipitasi, dan beberapa unsur iklim lain yang kurang penting. Unsur-unsur cuaca dan iklim ini tidak tetap pada setiap saat dan tempat, selalu berubah-ubauh tergantung pada faktor-faktor fisis di alam yang disebut faktor pengendali cuaca. Faktor pengendali cuaca ini ada yang bersifat permanen dan ada yang bersifat sementar.(Guslim, 2009)

Matahari adalah sumber energi pada peristiwa yang terjadi dalam atmosfer yang dianggap penting bagi sumber kehidupan. Energi matahari merupakan penyebab utama perubahan pergerakan atmosfer sehingga dapat dianggap   sebagai pengendali iklim dan cuaca yang besar.(Trewartha, 2009)

Lama penyinaran adalah periode (dalam jam) matahari bersinar cerah. Faktor yang menentukan lama penyinaran adalah penutupan awan, semakin lama penutupan awan maka lama penyinaran berkurang. Jadi, lama penyinaran memang sangat ditentukan oleh keadaan awannya. Sebagai contoh, kita tahu bahwa keadaan matahari menyinari Indonesia sekitar 11-12 jam, namun lama penyinaran maksimumnya sekitar 8 jam. Untuk menentukan lama penyinaran ini ada alat ukur yang digunakan, bernama alat ukur Cambell Stokes. Penggunaannya adalah dengan melihat keadaan kertas pias sampai terbakar.

(Infonta, 2010)

            Energi matahari ialah sumber energi terbesar di permukaan bumi, yaitu sekitar 99,9% dari energi total dan hanya sebagian kecil dihasilkan oleh panas dari tanah, letusan gunung berapi dan proses penghancuran mineral-mineral radioaktif serta hasil pembakaran bahan organik. Namun apabila ditinjau dari segi klimatologis, energi yang bukan berasal dari matahari kurang berarti. Energi matahari ialah penyebab utama semua kegiatan perubahan maupun pergerakan di atmosfer. Oleh karena itu, penyebaran energi radiasi matahari di permukaan bumi merupakan faktor pengendali cuaca dan iklim yang terpenting. Radiasi matahari yang sampai ke bumi tidak seluruhnya dapat diserap oleh permukaan bumi, yaitu sekitar 50% saja, 20% diserap oleh atmosfer dan sisanya sekitar 30% dipantulkan kembali. Namun hal tersebut tergantung pada kondisi atmosfer pada saat tersebut. Radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi mempunyai beberapa pengaruh, antara lain:

1.        Pada tanaman hijau, berperan sebagai energi dalam proses fotosintesa sehingga mempengaruhi kecepatan pertumbuhan tanaman. Proses fotosintesa merupakan aktivitas utama bagi tanaman berhijau daun dalam selama pertumbuhannya.

2.        Mempengaruhi kecepatan transpirasi tanaman.

3.        Pada keadaan kritis pertumbuhan tanaman, tingkat energi radiasi yang tinggi dapat mengakibatkan terjadinya pembakaran.

4.        Mempengaruhi perubahan unsur cuaca lain, seperti: suhu, kelembaban, angin, dll (Arifin, 2010).

Pergerakan semu matahari saat solstice, ketika matahari berada di atas katulistiwa di bulan Juni dan September memberikan efek pancaran sinar matahari semakin lama dan panas yang sangat berpengaruh terhadap kehidupan masyarakat. Lama penyinaran matahari dan intensitas radiasi matahari menunjukkan kondisi riil pergerakan semu matahari (Yuliatmajaya, 2009).

            Energi yang dihasilkan oleh matahari terdiri atas berbagai bentuk radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat diketahui melalui frekuensi atau panjang gelombangnya. Semua gelombang elektromagnetik yang dpancarkan akan merambat dalam ruang angkasa dengan kecepatan sama, yakni dengan kecepatan spektrum cahaya Dengan meneliti spektrum sebuah bintang, seorang astronom akan dapat mengetahui suhu bintang. Tidak mendekat ke matahari atau bintang dengan berpedoman pada spektrum radiasi benda hitam. Pada siang hari, kita akan merasa lebih nyaman memakai baju berwarna putih daripada baju berwarna hitam. Namun, pada malam hari yang dingin kita akan merasa lebih hangat apabila mengenakan baju berwarna hitam daripada baju berwarna putih. Hal itu menunjukkan bahwa permukaan yang gelap merupakan penyerap dan pemancar kalor yang baik dan permukaan yang berwarna putih atau mengkilap merupakan penyerap dan pemancar kalor yang buruk (Kangarda, 2013).

            Lama Penyinaran Matahari (LPM) merupakan salah satu indikator yang penting di dalam klimatologi. Sinar matahari akan menggerakkan reaksireaksi fotokimia di atmosfer (misalnya reaksi pembentukan ozon), menghasilkan uap air yang sangat dibutuhkan untuk terjadinya hujan, menjaga agar suhu atmosfer tetap hangat, dan lain sebagainya. Penelitian yang dilakukan di Semarang pada tahun 2005-2007 menyimpulkan bahwa peningkatan persentasi lama penyinaran matahari dan penyusutan intensitas radiasi matahari disebabkan oleh efek rumah kaca yang diakibatkan oleh semakin banyaknya gas-gas polutan, serta semakin berkurangnya ruang hijau yang berganti dengan pemukiman dan industri (Yuliatmaja, 2009).

            Berdasarkan definisi yang dikeluarkan oleh WMO bahwa lama penyinaran matahari (LPM) didefinisikan sebagai kekuatan insolasi yang melebihi batas 120 W/m2 (WMO, 2008).

            Unsur-unsur iklim antara lain suhu udara, kelembapan udara, curah hujan, tekanan udara, angin, dan lama penyinaran matahari. Unsur-unsur ini berbeda dari waktu ke waktu serta dari tempat ke tempat lain disebabkan oleh adanya unsur pengendali-pengendali iklim (Supriyanto, 2010).

            Angin dan suhu mempengaruhi jalan dan luasnya zat pencemaran udara. Dalam keadaan normal udara dekat permukaan tanah dihangatkan oleh panas yang dipancarkan dari tanah. Udara itu kemudian naik sambil membawa zat pencemar keatas kemudian dihembuskan oleh angin di udara bagian atas. Jika terjadi inversi suhu, udara yang hangat akan berada diatas udara dingin seperti suat loteng. Pada dasarnya suhu tinggi merangsang pembentukan Co dan O. Jika camporan ekuilibrim pada suhu tinggi tiba-tiba didinginkan, Co akan tetap berada didalam campuran yang telah didingankan tersebut karena dibutuhkan waktu yang lama untuk mencapai ekuilibrium yang baru pada suhu rendah (Sari,2012).

Suhu tanah merupakan hasil dari keseluruhan radiasi yang merupakan kombinasi emisi panjang gelombang dan aliran panas dalam tanah. Suhu tanah juga disebut intensitas panas dalam tanah dengan satuan derajat celcius, derajat farenheit, derajat Kelvin dan lain-lain. Suhu tanah berpengaruh terhadap penyerapan air. Makin rendah suhu, makin sedikit air yang di serap oleh akar, karena itulah penurunan suhu tanah mendadak dapat menyebabkan kelayuan tanaman (Soleh,2013).

            Suhu tanah biasanya diamati pada kedalaman 5, 10, 20, 50, dan 100 cm. Untuk keperluan ini telah dibuat termometer   sesuai dengan kedalamannya. Pengukuran suhu tanah dilakukan pada tanah yang tertutup oleh rumput maupun tanah yang terbuka. Pengukuran biasanya dilakukan dalam areal stasiun pengamatan. Areal tidak boleh ternaungi dan tergenang air, hal ini harus dihindari. Termometer dilindungi dengan pagar kawat dan dijaga agar tanah disekitarnya tidak terganggu. Prinsip kerja termometer tanah hampir sama dengan termometer biasa, hanya bentuk dan panjangnya berbeda. Pengukuran suhu tanah lebih teliti daripada suhu udara. Perubahannya lambat sesuai dengan sifat kerapatan tanah yang lebih besar daripada udara (Sumini,2013).

Suhu dipermukaan bumi ini menurun dengan bertambahnya ketinggian dan sebaran suhu dipermukaan bumi ini dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain: (1) jumlah radiasi yang diterima perhari, permusim, dan pertahun. (2) pengaruh daratan dan lautan. (3) pengruh lintang; (4) pengaruh elevasi, dan (5) pengaruh angin (Purnawanto,2012).

BAB III

BAHAN DAN METODE

3.2   Bahan dan Alat

Bahan dan alat yang digunakan pada proses pengamatan  adalah sebagai berikut:

a)     Campbell Stokes   

b)     Pias masing-masing alat

c)      Data hasil pengukuran satu bulan

d)     Alat tulis (Pena, Pensil, Buku Penuntun)

3.3   Prosedur Kerja

1.             Dipasang alat campbell stokes di tempat yang telah di tentukan Co-Ass.

2.             Alat harus benar-benar diletakkan horizontal. Ini dapat dilakukan dengan mengatur ketinggian setiap sudut tiang penopang alat yang telah diatur dengan melihat water-pas yang terpasang

3.             Setelah selesai pemasangan alat kemudian dipasang pias yang sesuai. Untuk campbell stokes piasnya harus disesuaikan dengan periode musim setempat. Pias lengkung panjang di gunakan ketika panjang hari adalah relatif panjang, sebaliknya pias lengkung pendek. Pias lurus di gunakan di saat surya memberikan sinarnya dalam jangka waktu harian lebih pendek

4.             Dihitung lama penyinaran surya terekam pada hari pengukuran

5.             Diatat keadaan kejernihan langit hari itu

6.             Dibahas data yang diperoleh dengan mempertimbangkan catatan tersebut

7.             Menghitung total energi radiasi selama satu tahun

8.             Menghitung mana lebih besar jika di bandingkan jumlah energi radiasi di terima di lintang tinggi

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.  Hasil

Data : 1,5 cm/hari

            1 Bulan (30 hari)

            1 Tahun (365 hari)

            42 hari hujan dalam 1 tahun

Perhitungan :   Lama penyinaran selama 1 bulan (30 hari)

                       

                        Jadi, lama penyinaran selama 1 bulan yaitu 45 cm/bulan

                        Lama penyinaran selama 1 tahun (365 hari) dengan hujan 42 hari

                        365 hari – 42 hari = 323 hari

                       

                        Jadi, lama penyinaran selama 1 tahun yaitu 484,5 cm/tahun

                       

4.2  Pembahasan

          Praktikum kali ini membahas tentang radiasi surya, yang salah satu unsurnya adalah lama penyinaran surya. Lama penyinaran surya diukur dengan alat yang bernama Campbell Stokes. Campbell Stokes terdiri dari 3 unsur utama yaitu bola kristal, besi penyangga, dan kertas pias yang terdiri dari 3 macam (lengkung pendek, lurus, dan lengkung panjang). Masing-masing kertas pias digunakan dalam waktu tertentu, seperti kertas pias lengkung panjang digunakan pada Lintang Utara yang panjang harinya relatif panjang, sebaliknya dengan kertas pias lengkung pendek. Sedangkan kertas pias lurus digunakan saat matahari berada tepat diatas pengamat (equator).

          Setelah dilakukan pengamatan lama penyinaran surya dengan menggunakan kertas pias lengkung panjang pada 3^o LS. Didapat hasil bahwa kertas pias terbakar hampir sempurna, yang artinya terdapat bagian kertas pias yang terbakar hingga membolongkan kertas pias, tapi terdapat sedikit bagian yang hanya terbakar tapi tidak menembus kertas pias. Hal ini dikarenakan oleh keadaan langit yang tidak jernih atau berawan, sehingga penyinaran matahari sampai ke bumi sering tertutup oleh awan dan tidak mendapatkan cahaya matahari penuh/sempurna. Kertas pias yang terbakar tidak membentuk barisan yang lurus kesamping, melainkan agak membelok ke bawah. Hal ini mungkin disebabkan oleh kesalahan pengamat saat memposisikan Campbell Stokes yang kurang tepat, sehingga cahaya yang dipantulkan dari kristal kaca tidak lurus terhadap arah kertas pias. Intensitas lama penyinaran yang terekam, hal ini tampak pada pembakaran kertas pias yang terbakar setengah dari garis waktu setengah jam.

Jumlah energi radiasi pada lintang rendah lebih rendah jika dibandingkan dengan jumlah energi radiasi pada lintang tinggi. Hal ini dikarenakan pada daerah tropis yang sering mempunyai banyak awan panjang hari sering berkurang. Bahkan dapat terjadi hari tanpa penyinaran sama sekali pada suatu waktu.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

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

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

2.             Radiasi matahari yang dipancarkan ke bumi tergantung oleh jarak matahari dan juga intensitas matahari (besar kecilnya cahaya matahari dipancarkan).

3.             Radiasi surya yang diukur berdasarkan jumlah energi radiasi yang dipancarkan dalam sehari sebarapa besar intensitas dan lamanya peyinaran energi tersebut. Radiasi yang dikeluarkan dipengaruhi oleh Jarak dari matahari, Intensitas radiasi matahri, Lama penyinaran matahari/panjang hari/duration, dan Atmosfer.

4.             Radiasi surya memegang peranan penting dari berbagai sumber energy lain yang dimanfaatkan manusia.

5.             Alat yang dapat digunakan untuk mengukur lama penyinaran matahari Campbell Stokes.

5.2  Saran

Pada kegiatan praktikum ini, sebaiknya alat dan bahan yang akan digunakan di persiapkan terlebih dahulu, agar praktikan dapat berjalan dengan baik. Dan untuk para praktikan agar mempersiapkan diri materi-materi yang akan dipraktekkan, agar dalam kegiatan praktikum tidak terhambat.

DAFTAR PUSTAKA

Guslim. 2009. Agroklimatologi. USU Press. Medan

Kartasapoetra, A.G. 2004. Klimatologi : Pengaruh iklim Terhadap Tanah dan
           Tanaman Edisi Revisi. Bumi Aksara. Jakarta.

Trewartha G. T dan L. H. Horn. 2009. Pengantar Iklim Edisi Kelima. UGM
           Pres. Yogyakarta.

Guntara. 2013. Pengertian dan Klasifikasi Radiasi Matahari.http://www.guntara.com. diakses 9 Desember 2013 pukul 19.00

Handoko.1993.Klimatologi Dasar.IPB.Bogor.

Turyanti, 2006.  Agroklimatologi. PT Taja Grafindo Persada.Universitas Kediri. Kediri.