RADIASI SURYA

RADIASI SURYA

Pancaran Radiasi Surya

 Radiasi surya (surya = matahari) sumber energi

utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang

menentukan keadaan cuaca dan iklim di

atmosfer bumi.

 Permukaan matahari bersuhu 6000 K, dengan

jarak dari bumi 150 juta Km

 Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360

Wm2, yang sampai ke permukaan bumi

setengah dari yang diterima di puncak atmosfer.

 Rata-rata 30% radiasi yang sampai dipermukaan

bumi dipantulkan kembali ke angkasa luar.

Karakteristik Radiasi Surya dan Bumi

 Setiap benda di alam yang bersuhu 0 K (-273

o C) memancarkan radiasi berbanding lurus

dengan pangkat empat suhu permukaannya

(Hukum Stefan – Boltzman)

F = ε σ T4

F = Pancaran RAdiasi (Wm2)

ε = emisivitas permukaan, bernilai satu untuk

benda hitam (black body radiation),

sedangkan untuk benda-benda alam berkisar

0.9-1.0)

σ = tetapan Stefan – Boltzman (5.67 10-8 Wm2)

T = Suhu permukaan (K)

Sistem Kesetimbangan Panas di Bumi

Kenaikan suhu rata-rata bumi

selama 157 tahun terakhir

Radiasi Gelombang pendek dan

panjang

 Panjang gelombang semakin pendek bila suhu

permukaan yang memancarkan radiasi tersebut

lebih tinggi

 Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran

panjang gelombang antara 0.3 – 4.0 μm

 Bumi suhu 300 K (27oC) memancarkan radiasi

dengan panjang gelombang 4 – 120 μm,

 Karena panjang gelombang radiasi surya relatif

pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya

maka disebut radiasi gelombang pendek.

 Radiasi bumu/benda-benda yang ada dibumi

disebut radiasi gelombang panjang.

Penerimaan Radiasi Surya di

Permukaan Bumi

 Bervariasi menurut tenpat dan

Waktu

 Skala makro menurut tempat

ditentukan oleh letak lintang dan

keadaan atmosfer terutama awan

 Skala mikro arah lereng menentukan

jumlah radiasi surya yang diteima

Faktor yang mempengaruhi penerimaan

radiasi surya secara makro







 Jarak antara matahari dan Bumi

 Panjang hari dan sudut datang

 Pengaruh atmosfer bumi

Neraca Energi pada Permukaan Bumi

 Neraca energi pada permukaan bumi



Qn = Qs + Ql – Qs – Ql

Qn = Radiasi Netto (Wm2)

Qs dan Qs = radiasi surya yang datang dan keluar (Wm2)

Ql dan Ql = radiasi gelombang panjang yang datang dan keluar (Wm2)

 Radiasi surya (Qs) bernilai 0 pada malam hari, radiasi netto (Qn)

bernilai negatif.

 Siang hari Qs jauh lebih besar sehingga Qn positif.

 Qn yang positif akan digunakan untuk memanaskan udara (H),

penguapan (λE), pemanasan tanah/lautan (G) dan kurang dari 5 %

untuk fotosintesis (berlakiu bila tidak ada adveksi

panas/pemindahan panas secara horisontal)

Konsentrasi beberapa gas rumah kaca

selama 2000 tahun terakhir

Komponen radiative

forcing dari manusia

dan alam

(radiasi matahari).

 Perbandingan antara radiasi gelombang pendek (surya)

yang dipantulkan dengan yang datang disebut albedo

permukaan

 Di Atmosfer, uap air dan CO2 adalah penyerap radiasi

gelombang panjang utama. Energi radiasi yang diserap

oleh kedua gas tersebut dipancarkan kembali ke

permukaan bumi diiringi dengan peningkatan suhu udara

(efek rumah kaca = green house effect).

 Seperti rumah kaca, radiasi surya mampu menembus

atap kaca karena energinya besar, sedangkan radiasi

gelombang panjang dari dalam rumah kaca tidak mampu

menembus atap kaca sehingga terjadi penimbunan

energi yang berlebihan dalam rumah kaca tersebut yang

meningkatkan suhu udara.

 Gas Rumah Kaca (GRK) = uap air, CO2 dan methane)

dapat menyebabkan pemanasan global

Model iklim dengan dan tanpa memasukkan

faktor manusia

Pengukur Radiasi Matahari

Sunshine Pyranometer - SPN1



•Global (Total) and Diffuse irradiance in W.m-2

•WMO sunshine threshold: 120 W.m-2 direct

beam

•No moving parts, shade rings or motorised

tracking



The new Sunshine Pyranometer is a patented,

meteorological class instrument for measuring

global and diffuse radiation and sunshine

duration

Cahaya

 Faktor esensial pertumbuhan dan

perkembangan tanaman

 Cahaya memegang peranan

penting dalam proses fisiologis

tanaman, terutama fotosintesis,

respirasi, dan transpirasi

 Fotosintesis : sebagai sumber

energi bagi reaksi cahaya, fotolisis

air menghasilkan daya asimilasi

(ATP dan NADPH2)

 Cahaya matahari ditangkap daun sebagai

foton

 Tidak semua radiasi matahari mampu

diserap tanaman, cahaya tampak, dg

panjang gelombang 400 s/d 700 nm

 Faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi

yang sampai ke bumi: sudut datang,

panjang hari, komposis atmosfer

 Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk

fotosintesis, 75-85% untuk memanaskan

daun dan transpirasi

 Peranan cahaya dalam respirasi,

fotorespirasi, menaikkan suhu

 Peranan cahaya dalam transpirasi,

transpirasi stomater, mekanisme

bukaan stomata

 Kebutuhan intensitas cahaya

berbeda untuk setiap jenis tanaman,

dikenal tiga tipe tanaman C3, C4,

CAM

 C3 memiliki titik kompensasi cahaya

rendah, dibatasi oleh tingginya

fotorespirasi

 C4 memiliki titik kompensasi cahaya

tinggi, sampai cahaya terik, tidak dibatasi

oleh fotorespirasi

 Besaran yang menggambarkan banyak

sedikitnya radiasi matahari yang mampu

diserap tanaman:ild

 ILD kritik dan ILD optimum, ILD kritik

menyebabkan pertumbuhan tanaman

90% maksimum. ILD optimum

menyebabkan pertumbuhan tanaman

(CGR) maksimum

 ILD optimum setiap jenis tanaman berbeda

tergantung morfologi daun

 Faktor eksternal juga mempengaruhi nilai ild

optimum, misalnya jarak tanam (kerapatan

tanaman) maupun sistem tanam

 Faktor eksternal mempengaruhi radiasi yang

diserap dan nilai ILD optimum, melalui efek

penaungan (mutual shading)

 Penaungan: distribusi cahaya dalam tajuk tidak

merata, ada daun yang bersifat parasit terhadap

fotosintat yang dihasilkan daun yang lain, NAR

rendah, CGR rendah, telah tercapai titik

kompensasi cahaya, ILD telah melampaui nilai

optimumnya

 Kaitannya dengan ILD optimum setiap

jenis tanaman perlu dilakukan kajian

mengenai jarak tanam yang menyebabkan

tercapainya ILD optimum tersebut.

Pengaturan jarah tanam ditentukan oleh

tingkat kesuburan lahan maupun habitus

tanaman (morfologi tanaman)

 Penentuan kerapatan tanaman

dipengaruhi juga oleh hasil ekonomis yang

akan diambil dari pertanaman.

 Hasil ekonomis tanaman berupa biji (produk

reproduktif yang lain). Kalo dibuat grafik hub

antara kerapatan dengan hasil, kurve berbentuk

parabolik, ada nilai LAI optimum. Peningkatan

kerapatan tanaman setelah LAI optimum,

menimbulkan penurunan hasil. Hasil fotosintesis

digunakan lebih banyak untuk keperluan

vegetatif

 Hasil ekonomis tanaman berupa bagian vegetatif

tanaman, grafik hub antara kerapatan dengan

hasil berbentuk asimtotik. Jarak tanam dibuat

serapat mungkin supaya penyerapan radiasi

maksimum cepat tercapai, dapat dikatakan tidak

ada LAI optimum

Faktor yang Menentukan Besarnya

Radiasi Matahari ke Bumi

 Sudut datang matahari (dari suatu titik

tertentu di bumi)

 Panjang hari

 Keadaan atmosfer (kandungan debu dan

uap air)

 Panjang hari sering menjadi faktor

pembatas pertumbuhan di daerah sub-

tropik

 Keberadaan radiasi, sering terbatas di

sub-tropik pada musim tertentu, sehingga

kekurangan radiasi matahari merupakan

kendala utama pertanian di sub-tropik

 Panjang hari di daerah tropik tidak terlalu

menimbulkan masalah (bukan faktor

pembatas), relatif konstan, 12 jam/hari

 Yang sering menjadi faktor pembatas

adalah masalah kelebihan radiasi

(intensitas matahari)

Naungan

 Merupakan salah satu alternatif untuk

mengatasi intensitas cahaya yang terlalu

tinggi.

 Pemberian naungan dilakukan pada

budidaya tanaman yang umumnya

termasuk kelompok C3 maupun dalam

fase pembibitan

 Pada fase bibit, semua jenis tanaman

tidak tahan IC penuh, butuh 30-40%,

diatasi dengan naungan

 Pada tanaman kelompok C3, naungan

tidak hanya diperlukan pada fase bibit

saja, tetapi sepanjang siklus hidup

tanaman

 Meskipun dengan semakin dewasa umur

tanaman, intensitas naungan semakin

dikurangi

 Naungan selain diperlukan untuk

mengurangi intensitas cahaya yang

sampai ke tanaman pokok, juga

dimanfaatkan sebagai salah satu metode

pengendalian gulma

 Di bawah penaung, bersih dari gulma

terutama rumputan

 Semakin jauh dari penaung, gulma mulai

tumbuh semakin cepat

 Titik kompensasi gulma rumputan dapat

ditentukan sama dengan IC pada batas

mulai ada pertumbuhan gulma

 Tumbuhan tumbuh ditempat dg IC lebih

tinggi dari titik kompensasi (sebelum

tercapai titik jenuh), hasil fotosintesis

cukup untuk respirasi dan sisanya untuk

pertumbuhan

Dampak pemberian naungan

terhadap iklim mikro

 Mengurangi IC di sekitar sebesar 30-40%

 Mengurangi aliran udara disekitar tajuk

 Kelembaban udara disekitar tajuk lebih

stabil (60-70%)

 Mengurangi laju evapotranspirasi

 Terjadi keseimbangan antara ketersediaan

air dengan tingkat transpirasi tanaman

Hasil penelitian pada tembakau



Dampak pemberian naungan pada

pertanaman tembakau :

 Laju transpirasi tanaman tembakau

menurun sebesar 45,6%

 Evapotranspirasi tanah menurun sebesar

60%

 Kadar air daun meningkat

 Total luas daun tembakau meningkat 40%

Tanaman muda

 Memerlukan intensitas cahaya

relatif rendah

 IC terlalu rendah aktifitas

fotosintesis menurun, suplai KH

dan auxin untuk pertumbuhan

akar menurun, bibit yang

kekurangan IC memiliki

perakaran yang tidak

berkembang

 IC terlalu tinggi : fotooksidasi

meningkat, suhu tinggi,

kelembaban rendah, kematian

daun (daun terbakar)

 Penelitian pada penyetekan kakao: stek

kakao mampu berakar dengan baik kalau

mendapatkan intensitas cahaya 20% lebih

rendah dari IC penuh (stek kakao diberi

naungan dengan intensitas sedang)

 Penelitian pada pembibitan karet: bibit

karet mampu berakar dengan baik kalau

mendapatkan IC 50%

 Penelitian pada penyetekan vanili: bibit

vanili mampu berakar dengan baik kalau

mendapatkan IC 30%-50%

 Naungan dapat menghindari fluktuasi

temperatur yang tinggi dan kadar air

tanah

 Naungan dapat digunakan sebagai

saranan konservasi tanah, karena

meningkatkan jumlah pori penyedia air

tanah (melalui pengaturan temperatur dan

evaporasi)

 Besar kecilnya fotosintesis tergantung

pada temperatur, suplai air, unsur-unsur

hara, sifat morfologis tanaman. Puncak

fotosintesis terkait dengan besarnya sinar

dan temperatur

Kekurangan Air Diatasi dg

naungan



 Naungan mengurangi volume kecepatan

aliran permukaan dan meningkatkan air

tersedia bagi tanaman

Pengaruh lingkungan (Tekanan)

 Pengaruh merusak yang dipaksakan,

dikendalikan oleh lingkungan

 Respon adaptasi, dikendalikan oleh

tanaman

 Kerusakan: kematian sebagian organ

maupun keseluruhan tanaman, penurunan

pertumbuhan karena kelainan fisiologis

 Kerusakan: resistensi tanaman terhadap

tekanan lingkungan berkurang

 Respon beradaptasi, merupakan

pengendali yang halus terhadap resistensi

 Resistensi bisa elastis (terbalikkan)

maupun plastis (tidak terbalikkan)

 Resistensi elastis, efek mekanisme

fisiologis (lebih besifat fisiologis)

 Resistensi plastis, efek adaptasi morfologis

 Tekanan cahaya bisa menimbulkan respon

fisiologis (dalam aktivitas fotosintesis)

maupun respon morfologis (berubahnya

ukuran daun dll)

 Kedua respon tsb memerlukan fleksibilitas

fenotipe

Respon Morfologi

 Makromorfologi: tinggi tanaman, diameter

tanaman, sudut percabangan, jumlah daun, luas

daun dll

 Mikromorfologi: kandungan klorofil daun,

ketebalan daun dll

 Tinggi tanaman lebih cepat naik di tempat

teduh, diameter tanaman lebih cepat naik di

tempat tanpa naungan, sudut percabangan lebih

besar ditempat ternaungi, luas daun lebih besar

di tempat ternaungi, begitu juga dengan jumlah

daun

 Kandungan klorofil lebih tinggi di tempat terang,

ketebalan daun lebih tinggi di tempat terang