IV. RADIASI MATAHARI

1. Karakteristik MatahariMatahari adalah gas zat asam yang sangat besar dan menyala.

Naufal (1983) : garis tengah matahari >3 juta km, luas permukaannya 325 kali luas PB (luas PB= 509.951 x 106 km2) beratnya diperkirakan 332 kali berat bumi.

Suhu bagian dalam matahari = 20 juta º C & bagian terluarnya = 6.000º K.

Matahari mrp gumpalan zat yang memancarkan kilatan api setinggi 500.000 km Energi yang dihasilkan = 1.674.000 tenaga kuda per m2. Energi yang dipancarkan = 56 x 1021 cal/menit atau 29 x 1032 cal/tahun & yg sampai di PB ± 2 x 10-9 bagian.

Radiasi matahari merupakan gelombang elektromagnetik yang dibangkitkan dari proses fusi nuklir yang merubah Hidrogen menjadi Helium.

Energi yang dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik =73,5 juta watt per m2 permukaan matahari dan yang sampai ke permukaanterluar atmosfer bumi rata-rata sebesar 1.360 W/m2.

Energi yang sampai pada permukaan daratan dan lautan hanya sekitar setengah dari jumlah energi yang sampai di puncak atau permukaan terluar atmosfer bumi.

Peranan Energi Matahari

Matahari merupakan sumber energi bagi segala aktivitas organisme hidup di PB. Lebih dari 99% dari energi yang dipergunakan untuk berbagai aktivitas di PB berasal dari matahari dan sisanya berasal dari aktivitas vulkanik, proses penghancuran sisa-sisa organisme yang mati, proses fermentasi serta pembakaran fosil yang tersimpan dalam tanah, seperti minyak bumi, batu bara, mineral dll.

Secara global, RM berperan sebagai :

1. Sumber energi utk pembakaran, pemanasan & proses penguapan air

2. Sumber energi untuk berbagai aktivitas atau proses fisika yang terjadi di PB & berperan sebagai energi aktifasi molekul-2 pada suatu benda, shg mampu membangkitkan panas maupun suhu suatu benda.

3. Sumber energi untuk aktivitas kehidupan organisme dalam berbagai proses metabolisme & fotosintesis.

4.3. Perilaku Radiasi Matahari di Permukaan bumi

Dalam perjalanannya ke PB, RM banyak mendapat rintangan-rintangan, diantaranya oleh ATM, PB & vegetasi.

Σ energi matahari yang sampai di PB (Rs) secara umum ditentukan oleh transparansi atmosfer (q) maupun besarnya tetapan surya (solar constant = Io), sehingga apabila digambarkan dalam bentuk matematis sbb : Rs = q x Io,

dimana : Io = jumlah energi matahari yang sampai di PB, q = trasnparansi atmosfer dan Io = solar constant, yaitu jumlah energi matahari yang sampai pada permukaan terluar atmosfer secara tegak lurus.

Dari persamaan tsb → apabila transparansi atmosfer semakin tinggi, berarti atmosfernya bersih, maka Σ energi yang diterima oleh bumi semakin tinggi, mendekati tetapan matahari.

Apabila di ATM banyak terkandung uap air (awan) atau gas-gas polutan seperti CO, NO2, SO2, CH4 maupun partikulat seperti debu, asap dsb., maka nilai q semakin rendah.

Sebaliknya bila ATM cerah, yaitu bila kandungan awan sangat sedikit, gas-gas rumah kaca juga sedikit, berarti nilai q nya tinggi, maka RM dapat dengan leluasa masuk dan sampai ke PB.

Radiasi matahari sebelum mencapai PB mengalami beberapa hambatan, diantaranya pertama kali oleh atmosfer. Di ATM RM mengalami pengurangan melalui absorbsi dan refleksi.

Demikian juga setelah sampai di permukaan bumi, kehilangan energi juga masih terjadi, diantaranya melalui refleksi, konveksi, konduksi maupun untuk evaporasi

, RM setelah sampai di PB sebagian dipantulkan ke udara dan sisanya diserap oleh permukaan. Bagian energi yang diserap sering disebut radiasi neto. Radisi neto merupakan radiasi bersih yang diterima oleh PB yang akan digunakan untuk energi evaporasi, energi termal dan energi yang disimpan dalam tanah. Bagian energi yang diserap oleh permukaan tersebut selanjutnya akan dipancarkan kembali ke atmosfer dalam bentuk gelombang yang berbeda (yaitu gelombang panjang), proses ini disebut reradiasi atau radiasi balikatau radiasi permukaan bumi. Sifat benda yang mempunyai kemampuan menyerap energi secara maksimal dan memancarkan kembali energi tersebut dalam bentuk gelombang yang lebih tinggi disebut Black body radiation.

Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan sumber cahaya yang bersifat seperti black body dapat dihitung dg rumus Stefan-Boltzman sbb :IB = б T4Dimana : IB = intensitas pancaran cahaya oleh benda yang bersifat black body (W/m2) T = suhu (o K) Б = konstanta Stefan-Boltzman (5,67 x 10-8 W.m-2.oK-4)

Bumi merupakan benda yang bersifat seperti black body dan memancarkan energi pada suhu 288o K, sehingga intensitas pancara cahaya bumi adalah 390 W.m-2.

Matahari ditaksir memancarkan energi cahaya setara black body pada suhu 6.000 oK, sehingga intensitas pancaranya adalah sebesar 73 MW.m-2

Untuk benda atau permukaan yang tidak besifatseperti black body, maka energi yang dipancarkan dihitung dengan rumus : I = e б T4 dimana e = emisivitas (daya pancar) dari permukaan suatu benda.

Untuk kebanyakan permukaan benda bukan buatan manusia, daya pancarnya untuk gelombang panjang berkisar 0,90 – 0,98, untuk black body, e = 1.