SOAL

1. Jelaskan radiasi surya dan kualitas energi !

2. Jelaskan mengenai cahaya & peranannya dalam neraca energi di permukaan bumi !

3. Jelaskan hukum-hukum radiasi !

4. Jelaskan faktor-faktor yang berpengaruh pada jumlah radiasi !

5. Jelaskan peranan awan terhadap radiasi surya !

6. Jelaskan fotoperiodisme tanaman (definisi, klasifikasi tanaman, aplikasi) !

7. Jelaskan peranan radiasi bagi tanaman !

8. Jelaskan 3 proses penting dalam fotosintesis !

9. Jelaskan tentang Albedo !

JAWABAN

1. Radiasi surya 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.

Kualitas energi suatu radiasi tergantung pada:

Tetapan irradiasi

Jarak bumi ke matahari

Perubahan jarak bumi dan matahari menimbulkan variasi terhadap penerimaan

energi matahari.

Keberadaab benda-benda di atmosfer.

Radiasi yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan

uap air yang ada di atmosfer, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya

diteruskan ke permukaan bumi.

2. Neraca energi adalah cabang keilmuan yang mempelajari kesetimbangan energi

dalam sebuah sistem. Neraca energi dibuat berdasarkan pada hukum pertama

termodinamika. Hukum pertama menyatakan kekekalan energi, yaitu energi tidak

dapat dimusnahkan atau dibuat, hanya dapat diubah bentuknya. Perumusan dari

neraca energi suatu sistem mirip dengan perumusan neraca massa. Namun

demikian, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu suatu sistem dapat

berupa sistem tertutup namun tidak terisolasi (tidak dapat terjadi perpindahan massa

namun dapat terjadi perpindahan panas) dan hanya terdapat satu neraca energi untuk

suatu sistem (tidak seperti neraca massa yang memungkinkan adanya beberapa

neraca komponen). Suatu neraca energi memiliki persamaan:

Energi masuk = Energi keluar + Energi akumulasi

Tidak seperti neraca massa yang memiliki variabel produksi, neraca energi tidak

memiliki variabel produksi. Hal ini disebabkan energi tidak dapat diproduksi, hanya

dapat diubah bentuknya. Namun demikian, bila terdapat suatu jenis energi

diabaikan, misalnya bila neraca dibuat dengan hanya memperhitungkan energi kalor

saja, maka persamaan neraca energi akan menjadi

Kalor masuk + Kalor produksi = Kalor keluar + Kalor akumulasi

dengan Kalor produksi bernilai negatif jika kalor dikonsumsi. Neraca energi

digunakan secara luas pada bidang ilmu murni seperti fisika, biologi, kimia dan

geografi.

3. Hukum-hukum radiasi

Hukum Kirchhoff

Hukum Kirchhoff tentang radiasi termal adalah pernyataan umum dalam

menghitung emisi dan absorpsi objek yang dipanaskan. Hukum Kirchhoff

menyatakan bahwa pada keseimbangan termal, tingkat emisi suatu benda atau

permukaan setara dengan jumlah penyerapannya. Penyerapan (absorptivitas)

yang dimaksud adalah fraksi cahaya (atau energi) yang diserap suatu benda atau

permukaan.

a(l) + r(l) + T(l) = 1

Hukum Kirchhoff memiliki kesimpulan bahwa emisivitas tidak bisa melebihi

jumlah energi yang diserap (berdasarkan hukum kekekalan energi), sehingga

tidak mungkin suatu benda memancarkan energi radiasi yang lebih besar

dibandingkan benda hitam sempurna pada kesetimbangan.

Hukum Planck

Max Planck memiliki gagasan bahwa radiasi elektromagnet bersifat diskret

(suatu benda hanya dapat memancarkan atau menyerap radiasi elektromagnet

dalam ukuran atau partikel-partikel kecil dengan nilai tertentu. Partikel energi

itu dinamakan kuantum. Besar energi dalam satu partikel (kuantum ataupun

foton) bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang radiasinya, sesuai

dengan persamaan :

E=h x f atau E=h x c/a

E adalah radiasi

h adalah tetapan Planck = 6,63 x 10-34

pernyataan tersebut menyatakan bahwa energi foton berbanding terbalik dengan

panjang gelombang.

Hukum Pergeseran Wien

Semakin tinggi intensitas radiasi yang dipancarkan maka panjang gelombang

akan bergeser ke arah panjang gelombang yang lebih pandek.

lm x T = 2,898 x 10 -3 mK

lm adalah panjang gelombang saat intensitas maksimum (m)

T adalah suhu mutlak

2,898 x 10 -3 adalah tetapan Wien

Hukum Stefan Boltzmann

Jika suatu benda hitam memancarkan kalor, maka intensitas pemancaran kalor

tersebut sebanding-laras dengan pangkat empat dari temperature absolute.

F = s T4

F adalah fluks radiasi

s adalah konstanta Stefan Boltzmann = 0,813 x 10-10 kalcm-2s-1

4. Jumlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung 4 (empat) faktor,

yaitu:

Jarak matahari. Setiap perubahan jarak bumi dan matahari menimbulkan variasi

terhadap penerimaan energi matahari.

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.

Panjang hari (sun duration), yaitu jarak dan lamanya antara matahari terbit dan

matahari terbenam.

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.

5. Awan memiliki peran terhadap radiasi surya, peran tersebut berpengaruh pada

datangnya sinar radiasi dan saat dipantulkannya sinar radiasi tersebut. Tipe awan

dan ketebalan awan mempengaruhi suhu di bumi. Peranan tersebut adalah

mengurangi tinggi suhu pada saat siang hari dan mencegah agar suhu pada saat

malam hari tidah terlalu dingin (rendah).

6. Fotoperodisme adalah respon tumbuhan terhadap lamanya penyinaran (panjang

pendeknya hari) yang dapat merangsang pembungaan. Istilah fotoperodisme

digunakan untuk fenomena dimana fase perkembangan tumbuhan dipengaruhi oleh

lama penyinaran yang diterima oleh tumbuhan tesebut. Beberapa jenis tumbuhan

perkembangannya sangat dipengaruhi oleh lamanya penyinaran, terutama dengan

kapan tumbuhan tersebut akan memasuki fase generatifnya, misalnya pembungaan.

Berdasarkan panjang hari, tumbuhan dapat dibedakan menjadi empat macam, yaitu:

Tumbuhan hari pendek, tumbuhan yang berbunga jika terkena penyinaran

kurang dari 12 jam sehari. Tumbuhan hari pendek contohnya krisan, jagung,

kedelai, anggrek, dan bunga matahari.

Tumbuhan hari panjang, tumbuhan yang berbunga jika terkena penyinaran lebih

dari 12 jam (14 – 16 jam) sehari. Tumbuhan hari panjang, contohnya kembang

sepatu, bit gula, selada, dan tembakau. Tumbuhan hari sedang, tumbuhan yang

berbunga jika terkena penyinaran kira-kira 12 jam sehari.

Tumbuhan hari sedang contohnya kacang dan tebu. Tumbuhan hari netral,

tumbuhan yang tidak responsif terhadap panjang hari untuk pembungaannya.

Tumbuhan hari netral, tumbuhan yang tidak responsif terhadap panjang hari

untuk pembungaannya. Tumbuhan hari netral contohnya mentimun, padi, wortel

liar, dan kapas.

Aplikasi fotoperiodismo antara lain: introduksi tanaman, sebagai pengendali

pembungaan dengan penggunaan pencahayaan buatan dan berperan dalam

pemuliaan tanaman.

7. Tanaman juga memerlukan radiasi surya dalam melakukan Fotoenergi dan

Fotostimulus.

Fotoenergi yaitu fotosintesis, adalah proses pembentukan zat makanan (glukosa)

pada tumbuhan yang menggunakan zat hara, air dan karbondioksida dengan

bantuan sinar matahari.

Fotostimulus yaitu

Proses penggerakan

Proses pembentukan, seperti pemanjangan batang, perluasan daun,

pembentukan pigmen, klorofil, dll.

8. Tiga proses penting dalam fotositesis:

Difusi CO2 (dipengaruhi oleh konsentrasi CO2 sedangkan secara tidak langsung

radiasi juga berpengaruh)

Fotokimia (penggantian energi radiasi ke energi kimia)

Biokimia (dipengaruhi oleh suhu)

9. Albedo merupakan sebuah besaran yang menggambarkan perbandingan antara sinar

Matahari yang tiba di permukaan bumi dan yang dipantulkan kembali ke angkasa

dengan terjadi perubahan panjang gelombang (outgoing longwave radiation).

Perbedaan panjang gelombang antara yang datang dan yang dipantulkan dapat

dikaitkan dengan seberapa besar energi matahari yang diserap oleh permukaan

bumi.

Permukaan yang berbentuk padat memberikan nilai albedo yang lebih besar

dibandingkan dengan permukaan yang bersifat lembut. Albedo umumnya dikaitkan

dengan perubahan iklim lokal, dan perlu dipahami dalam menganalisis perubahan

tata guna lahan (land use). Pada umumnya, daerah perkotaan memiliki nilai albedo

yang lebih besar dibandingkan dengan daerah pertanian maupun perhutanan,

sehingga "hot island" selalu merupakan kasus serius di daerah perkotaan

Albedo dari benda menggambarkan panjang lebar cahaya, digambarkan

sebagai perbandingan panjang lebar yang dicerminkan ke dalam radiasi

elektromagnetis. Ini relatifitas gram unit permukaan atau badan difusi. Berasal dari

dari bahasa latin yang berarti "putih".