BAB IPendahuluan1.1 Latar BelakangMatahari adalah salah satu hal yang penting dalam hidup kita. Ketika siang hari kita menengadahkan muka kita ke langit, maka kita bisa melihat sinarnya yang menyilaukan. Matahari merupakan energi terbesar yang ada di bumi, sehingga bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik. Selain itu, dalam kehidupan sehari-hari matahari juga memiliki peran yang sangat penting, misalnya jika kita mencuci pakaian dan kita ingin memakainya lagi, tentu kita harus menjemurnya di bawah sinar matahari,sehingga dalam beberapa jam pakaian kita akan kering. Pakaian yang dijemur di bawah sinar matahari tentu lebih cepat kering dibandingkan dengan pakaian yang dijemur di dalam rumah atau tidak terkena sinar matahari. Hal ini merupakan salah satu proses perpindahan kalor yaitu secara radiasi (memancar).Radiasi matahari merupakan salah satu komponen iklim yang cukup berpengaruh dalam menentukan pertumbuhan tanaman ataupun keseluruhan aktivitas mahluk hidup yang ada diatas permukaan bumi. Radiasi matahari membantu tanaman untuk melakukan fotosintesis. Sekitar 99,9% energi panas yang diperlukan untuk proses proses yang terjadi di dalam sistem bumi - atmosfer berasal dari matahari. Setiap menit matahari meradiasikan energi sekitar 56x1026 kal. Begitu banyak manfaat matahari bagi kehidupan makhluk hidup di muka bumi ini. Oleh karena itu penulis membuat makalah ini agar lebih mengetahui mengenai matahari (struktur dan mekanisme radiasi).

1.2 Rumusan Masalah1.2.1 Bagaimana struktur dan lapisan matahari?

1.2.2 Bagaimana mekanisme reaksi inti di matahari?

1.2.3 Bagaimana spektrum radiasi oleh matahari?

1.2.4 Bagaimana mekanisme rambatan energi radiasi matahari ke permukaan bumi?1.3 Tujuan

1.3.1 Mengetahui struktur dan lapisan matahari.

1.3.2 Mengetahui mekanisme reaksi inti di matahari.

1.3.3 Mengetahui spektrum radiasi oleh matahari.

1.3.4 Mengetahui mekanisme rambatan energi radiasi matahari ke permukaan bumi.

BAB II

Pembahasan

2.1 Struktur dan Lapisan MatahariMatahari merupakan salah satu bintang di dalam Galaksi Bima Sakti yang mempunyai fungsi dan peranan paling penting di dalam struktur tata surya. Hal itu disebabkan matahari merupakan bagian dari tata surya yang mempunyai ukuran, massa, volume, temperatur, dan gravitasi yang paling besar, sehingga matahari mempunyai pengaruh yang sangat besar pula terhadap benda-benda angkasa yang beredar mengelilinginya.Matahari mempunyai garis tengah sekitar 1.392.000 km atau sekitar 109 kali garis tengah bumi. Massa atau berat totalnya sekitar 332.000 kali bumi, volumenya diperkirakan 1.300.000 kali bumi dan temperatur di permukaannya sekitar 6.0000C, sedangkan temperatur di pusatnya sekitar 15.000.000 0 C.

Struktur Matahari:Anonim (2009), menyebutkan bahwa struktur matahari terdiri atas:1. Inti MatahariInti adalah area terdalam dari Matahari yang memiliki suhu sekitar 15 juta oC.Berdasarkan perbandingan diameter, bagian inti berukuran seperempat jarak dari pusat ke permukaan dan 1/64 total volume Matahari. Kepadatannya adalah sekitar 150 g/cm3. Suhu dan tekanan yang sedemikian tingginya memungkinkan adanya pemecahanatom-atommenjadielektron, proton, dan neutron.

Sementara itu, energi panas di dalam inti menyebabkan pergerakan elektron dan proton sangat cepat dan bertabrakan satu dengan yang lain menyebabkan reaksi fusi nuklir. Inti Matahari adalah tempat berlangsungnya reaksi fusi nuklir helium menjadi hidrogen.Energi hasil reaksi termonuklir di inti berupasinar gammadanneutrino memberi tenaga sangat besar sekaligus menghasilkan seluruh energi panas dan cahayayang diterima di Bumi.Energi tersebut dibawa keluar dari Matahari melaluiradiasi.2. Zona Radiatif

Zona radiatif adalah daerah yang menyelubungi inti Matahari.Energi dari inti dalam bentuk radiasi berkumpul di daerah ini sebelum diteruskan ke bagian Matahari yang lebih luar.Kepadatan zona radiatif adalah sekitar 20 g/cm3dengan suhu dari bagian dalam ke luar antara 7 juta hingga 2 juta derajat Celcius.Suhu dan densitas zona radiatif masih cukup tinggi, namun tidak memungkinkan terjadinya reaksi fusi nuklir.3. Zona Konvektif

Zona konvektif adalah lapisan di mana suhu mulai menurun.Suhu zona konvektif adalah sekitar 2 juta0C. Energi dari inti Matahari membutuhkan waktu 170.000 tahun untuk mencapai zona konvektif.Saat berada di zona konvektif, pergerakan atom akan terjadi secarakonveksidi area sepanjang beberapa ratus kilometer yang tersusun atas sel-sel gas raksasa yang terus bersirkulasi.4. FotosferFotosfer atau permukaan Matahari meliputi wilayah setebal 500kilometerdengan suhu sekitar 5.500 derajat Celcius (10.000 derajat Fahrenheit). Sebagian besar radiasi matahari akan diobservasi di fotosfer menjadi sinar matahari di bumi dalam waktu 8 menit setelah meninggalkan matahari.

5. Kromosfer

Kromosfer merupakan lapisan gas di atas fotoser yang tebalnya sekitar l6.000 km. Oleh karena itu, kromosfer sering disebut lapisan atmosfer matahari. suhu kromosfer diperkirakan sekitar 4.000 derajat celcius. Makin ke atas. suhu kromosfer makin tinggi. Pada lapisan yang paling atas.,suhu kromosfer diperkirakan mencapai 10.000 0C. Warna dari kromosfer biasanya tidak terlihat karena tertutup cahaya yang begitu terang yang dihasilkan fotosfer. Kromosfer hanya dapat dilihat pada saat terjadi gerhana matahari total. Pada saat itu. Kromosfer tampak seperti gelang atau cincin yang berwarna merah.6. Korona

Korona merupakan lapisan terluar dari Matahari. Lapisan ini berwarnaputih, namun hanya dapat dilihat saat terjadi gerhana karena cahaya yang dipancarkan tidak sekuat bagian Matahari yang lebih dalam. Saat gerhana total terjadi, korona terlihat membentuk mahkota cahaya berwarna putih di sekeliling Matahari. Lapisan korona memiliki suhu yang lebih tinggi dari bagian dalam Matahari dengan rata-rata 2 juta derajat Fahrenheit, namun di beberapa bagian bisa mencapai suhu 5 juta derajat Fahrenheit.7. Bintik Matahari

Bintik Matahari adalah granula-granula cembung kecil yang ditemukan di bagian fotosfer Matahari dengan jumlah yang tak terhitung.Bintik Matahari tercipta saat garis medan magnet Matahari menembus bagian fotosfer.Ukuran bintik Matahari dapat lebih besar daripada Bumi.Bintik Matahari memiliki daerah yang gelap bernamaumbra, yang dikelilingi oleh daerah yang lebih terang disebutpenumbra.Warna bintik Matahari terlihat lebih gelap karena suhunya yang jauh lebih rendah dari fotosfer.Suhu di daerah umbra adalah sekitar 2.200C sedangkan di daerah penumbra adalah 3.500C.8. Granula

Gumpalan matahari (granula) adalah gumpalan gas yang terdapat di permukaan matahari. Granula terbentuk diperkirakan karena adanya perbedaan suhu yang sangat besar antara daerah panas dan daerah dingin di permukaan matahari. Gumpalan itu memiliki garis tengah ratusan kilometer dan bertahan hanya beberapa menit, seolah-olah gumpalan itu tampak berjalan. Pengaruh granula di bumi adalah terjadinya gangguan terhadap perubahan cuaca di bumi.9. Lidah api (prominensa)Prominensa adalah salah satu ciri khas Matahari, berupa bagian Matahari menyerupai lidah api yang sangat besar dan terang yang mencuat keluar dari bagian permukaan serta seringkali berbentukloop(putaran).

Prominensa berisi materi dengan massa mencapai 100 miliar kg. Prominensa terjadi di lapisan fotosfer Matahari dan bergerak keluar menuju korona Matahari.Plasma prominensa bergerak di sepanjangmedan magnetMatahari.Pergerakan semburan korona tersebut terjadi pada kecepatan yang sangat tinggi, yaitu antara 20 ribu m/s hingga 3,2 juta km/s.Pergerakan tersebut juga menyebabkan peningkatan suhu hingga puluhan juta derajat dalam waktu singkat.

2.2 Mekanisme Reaksi Inti di MatahariEnergi yang diradiasikan oleh Matahari ke ruang angkasa terbentuk pada bagian inti Matahari. Energi ini terbentuk bukan merupakan hasil pembakaran, karena proses pembakaran selalu melibatkan reaksi antara oksigen dan bahan kimia lain untuk membentuk senyawa. Akan tetapi suhu di bagian inti Matahari sangatlah tinggi dan tidak memungkinkan untuk terbentuknya senyawa di sana. Selain itu energi yang dihasilkan dari proses pembakaran biasanya sangat kecil, sehingga tidak cocok dengan kenyataan bahwa energi Matahari yang diradiasikan amatlah besar.Para ahli telah bersepakat bahwa energi yang terbentuk pada inti Matahari dihasilkan dari suatu proses reaksi inti (nuklir) yang biasa disebut reaksi fusi (reaksi penggabungan) inti-inti hidrogen membentuk inti helium. Reaksi fusi nuklir ini diperkirakan meliputi tiga tahapan yang disebut rantai proton-proton, yang dapat dituliskan dalam bentuk persamaan reaksi seperti berikut (Hoesin, 1983):11H 11H 12H 10e v 0,42 MeV(perlahan-lahan)(1)

12 H 11H 23He 5,49 MeV(cepat)(2)

23 He 23He 24He 2 11H 12,86 MeV(cepat)(3)

disini 11 H adalah inti hidrogen (proton), 42 He adalah inti helium, 10e adalah positron (elektron bermuatan positif).Jika persamaan reaksi (1) dan (2) dikalikan dengan dua dan hasilnya dijumlahkan dengan persamaan reaksi (3), maka akan didapatkan reaksi akhir yang dapat dituliskan dalam persamaan reaksi berikut :11H 11H 11H 11H 24He 2(10e) 2 v 2 26,7 MeVatau4 11H 24He 2(10e) 2 v 2 26,7 MeV(4)

dari reaksi inti (4), ternyata massa 42 He lebih kecil dari massa 4 11 H , jaditerdapat massa yang hilang. Sesuai dengan teori relativitas Einstein, massa tersebut tidak hilang begitu saja, melainkan diubah menjadi bentuk energi, menurut persamaan kesetaraan massa dan energi berikut ini ;E m c2(5)

dimana E adalah energi yang dihasilkan, m adalah massa yang hilang, dan c adalah kecepatan rambat cahaya yang nilainya 3 x 108 m/s.Setiap detik pada inti Matahari 630 juta ton hidrogen ( 11 H ) diubah menjadi 625,4 juta ton helium 42 He dengan membebaskan energi yang setara dengan 4,6 juta ton. Dengan berkurangnya massa matahari sebesar 4,6 juta ton/sekon maka diprediksi Matahari masih dapat memancarkan energi sekitar 5 milyar tahun lagi.Setiap menit Matahari meradiasikan energi sebesar 56 x 1026 kalori. Energi Matahari persatuan luas yang jatuh pada permukaan bersimetri bola yang memotong Bumi dengan Matahari terletak di pusatnya, dan jari-jari bola 150 juta kilometer (jarak rata-rata Bumi Matahari), dapat dihitung seperti berikut (Petterssen, 1997):S Erad(6)

4 R2

S 561026kal.menit 1

4 151012 cm2

S 2,0 kal.cm2 .menit 1 S 2,0 langley / menitS disebut juga konstanta MatahariDengan demikian energi radiasi Matahari yang diterima Bumi yang berjari-jari 6370 km dapat dihitung seperti berikut :E r 2 S(6)

B

3,14 637106 cm2 2 kal.cm2 .menit 1 2,55 1018 kal.menit 1 3,67 1021 kal.hari1 Energi sebesar ini cukup untuk menciptakan 100 juta badai guruh (petir) atau 100 milyar tornado.2.3 Spektrum Radiasi oleh MatahariSpektrum radiasi oleh matahari (elektromagnetik) terdiri dari semua rentang frekuensi dan panjang gelombang. Gelombang eletromagnetik dapat merambat pada kondisi vakum maupun tidak vakum. Dalam kondisi vakum, sifat gelombang lebih menonjol. Sedangkan pada saat gelombang tersebut berinteraksi dengan atom atau molekul, maka gelombang tersebut berperilaku seperti berkas korpuskul (partikel kecil) yang dinamai foton (photon) atau kuanta cahaya (quanta) (Petterssen, 1997).Spektrum elektromagnetik mengatur tipe energi berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya. Puncak panjang gelombang (m, dalam nm) dari radiasi yang dipancarkan suatu objek tergantung pada suhu objek tersebut sesuai dengan Hukum Pergeseran Wien:

m = 2897000 / Tdengan T suhu permukaan dalam K. Matahari yang T 6000 K memancarkan energi yang maksimum pada panjang gelombang m = 480 nm. Pancaran energi matahari mencakup keseluruhan spektrum elektromagnet, tetapi atmosfer bumi hanya transparan untuk sebagian cahaya inframerah dan ultraviolet dan keseluruhan cahaya tampak; sehingga spektrum yang sampai ke permukaan bumi terkonsentrasi pada gelombang dengan panjang antara 300 3000 nm (Hoesin, 1983).Sebagian besar energy radiasi matahari terletak pada selang panjang gelombang 300 3000 nm tersebut dan dikenal dengan istilah radiasi gelombang pendek (short-wave radiation). Ini membedakannya dengan energi radiasi yang dipancarkan oleh sebagian besar benda-benda di permukaan bumi (yang memiliki suhu permukaan sekitar 300 K) yang terletak pada selang panjang gelombang 3000 100000 nm yang dikenal dengan istilah radiasi gelombang panjang (long-wave radiation) atau kadang disebut radiasi terestrial atau termal (Nurmuin, 2008).

Secara garis besar, spektrum radiasi matahari dibagi menjadi ultra violet (100 380 nm), cahaya tampak (380 780 nm), dan infra merah (780 2500 nm). Bagian spektrum infra merah dari radiasi gelombang pendek dengan panjang gelombang kurang dari 3000 nm dinamai infra merah dekat (near infrared, NIR); untuk membedakan dengan spekrum infra merah yang berasal dari radiasi gelombang panjang yang dinamai infra merah jauh (far infra red, FIR).

Pada spektrum cahaya tampak terdapat berbagai macam warna; misal violet ( = 400 nm), biru ( = 500 nm), hijau ( = 550 nm ), kuning ( = 600 nm), oranyemerah ( = 650 nm), dan merah ( = 700 nm). Spektrum dengan panjang gelombang antara 400 700 nm (secara garis besar sama dengan cahaya tampak) sering disebut dengan istilah photosynthetically active radiation (PAR) (Nurmuin, 2008).

2.4 Mekanisme Rambatan Energi Radiasi Matahari ke Permukaan BumiRadiasi adalah suatu proses perambatan energi (panas) dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang tanpa memerlukan zat perantara. Energi Matahari bisa sampai ke permukaan Bumi adalah dengan cara radiasi (pancaran), hal ini karena diantara Bumi dan Matahari terdapat ruang hampa (tidak ada zat perantara). Sedangkan gelombang elektromagnetik adalah suatu bentuk gelombang yang dirambatkan dalam bentuk komponen medan listrik dan medan magnet, sehingga dapat merambat dengan kecepatan yang sangat tinggi dan tanpa memerlukan zat atau medium perantara.Energi Matahari yang jatuh ke permukaan Bumi berbentuk gelombang elektromagnetik yang menjalar dengan kecepatan cahaya sebesar 3 x 108 m/s. Jika Matahari dianggap sebagai benda hitam (memiliki nilai emisivitas sama dengan 1), maka temperatur radiasi efektifnya dapat diperkirakan dari hukum Stefan Boltzman. Hukum ini menyatakan bahwa fluks radiasi sebuah benda hitam berbanding lurus dengan pangkat empat temperatur mutlaknya, yakni (Nurmuin, 2008):F T 4

dimana F adalah fluks radiasi Matahari, T adalah temperatur mutlak, adalah tetapan Stefan-Boltzman yang nilainya 8,14 x 10-11 ly.menit-1.K-4 (1 ly = 1 langley = 1 kalori/cm2).Tiap menit Matahari meradiasikan energi sebesar 56 x 1026 kalori, sedangkan luas permukaan Matahari adalah 6,093 x 1022 cm2, maka fluks radiasi Matahari dapat dihitung seperti berikut : 561026 kalori / menitF6,093 1022 cm2F 9,2 104 ly / menitDengan demikian temperatur radiasi efektif Matahari dapat diperkirakan sebesar;T 4 F

9,2 104 ly / menit

T4 8,14 1011 ly / menit.K 4T 5800 KPada waktu radiasi matahari memasuki sistem atmosfer menuju permukaan bumi (darat dan laut), radiasi tersebut akan dipengaruhi oleh gas-gas aerosol, serta awan yang ada di atmosfer. Sebagian radiasi akan dipantulkan kembali ke angkasa, sebagian akan diserap dan sisanya diteruskan kepermukaan bumi berupa radiasi langsung (dircet) maupun radiasi baur (diffuse). Jumlah kedua bentuk radiasi ini dikenal dengan Radiasi Global. Alat pengukur radiasi matahari adalah Solarimeter atau Radiometer (Nurmuin, 2008).Penerimaan radiasi matahari dipermukaan Bumi sangat bervariasi bergantung pada tempat dan waktu. Menurut tempat, khususnya disebabkan oleh perbedaan letak lintang serta keadaan atmosfir, terutama awan. Pada skala mikro, arah lereng sangat menentukan jumlah radiasi yang diterima. Menurut waktu, perbedaan radiasi terjadi dalam sehari maupun secara musiman, karena sebaran energi radiasi menurut panjang gelombang sekitar m, maka secara umum dapat dikatakan bahwa panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi (Nurmuin, 2008).BAB IIIPenutup

3.1Kesimpulan

Matahari merupakan salah satu bintang di dalam Galaksi Bima Sakti yang mempunyai fungsi dan peranan paling penting di dalam struktur tata surya Struktur dan fungsi lapisan matahari:1. Inti matahari, berfungsi sebagai tempat berlangsungnya reaksi fusi nuklir helium menjadi hidrogen.2. Zona radiatif, berfungsi sebagai tempat berkumpulnya energi dari inti yang berbentuk radiasi sebelum diteruskan ke bagian Matahari yang lebih luar.3. Zona konvektif, berfungsi sebagai tempat di mana energi dialirkan melalui proses konveksi.4. Fotosfer, berfungsi mengobservasi sebagian besar radiasi matahari menjadi sinar matahari di bumi dalam waktu 8 menit setelah meninggalkan matahari. 5. Kromosfer6. Korona7. Bintik matahari

8. Granula

9. Lidah api mekanisme reaksi inti di matahariEnergi yang diradiasikan oleh Matahari ke ruang angkasa terbentuk pada bagian inti Matahari. Dimana energi tersebut dihasilkan dari suatu proses reaksi inti (nuklir) yang biasa disebut reaksi fusi (reaksi penggabungan) inti-inti hidrogen membentuk inti helium. Reaksi fusi nuklir ini diperkirakan meliputi tiga tahapan yang disebut rantai proton-proton. spektrum radiasi oleh matahariSecara garis besar, spektrum radiasi matahari dibagi menjadi ultra violet (100 380 nm), cahaya tampak (380 780 nm), dan infra merah (780 2500 nm). mekanisme rambatan energi radiasi matahari ke permukaan bumiRadiasi adalah suatu proses perambatan energi (panas) dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang tanpa memerlukan zat perantara. Pada waktu radiasi matahari memasuki sistem atmosfer menuju permukaan bumi (darat dan laut), radiasi tersebut akan dipengaruhi oleh gas-gas aerosol, serta awan yang ada di atmosfer. Sebagian radiasi akan dipantulkan kembali ke angkasa, sebagian akan diserap dan sisanya diteruskan kepermukaan bumi berupa radiasi langsung (dircet) maupun radiasi baur (diffuse). Jumlah kedua bentuk radiasi ini dikenal dengan Radiasi Global.3.2 Saran

Saran saya, sebaiknya pemerintah lebih baik lagi dalam memanfaatkan energi matahari sebagai energi utama. Misalnya: PLTS, agar kebutuhan masyarakat khususnya berkaitan dengan listrik di Indonesia dapat dipenuhi dengan baik, sehingga tidak ada lagi pemadaman bergilir di setiap daerah di Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Klimatologi. http:/ /74 .125.153.132/search?q=cache: TUoi8Fs5PS0J: sophiadwiratna. unpad.ac.id. Diakses tanggal 25 Agustus 2014.

Hoesin, Haslizen. (1983). Simulasi Matematis Radiasi Matahari di Indonesia. Bandung: LFN-LIPI.Nurmuin, S. 2008. Penuntun Praktikum Agroklimatologi. Laboratorium Agroklimatologi. UNIB. BengkulPetterssen, S., 1997. Introduction To Meteorology. Second Edition. Mc-Graw Hill Book Company, Inc., New York.8