SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG 2017

MATA PELAJARAN/PAKET KEAHLIAN

TEKNIK REHABILITASI DAN REKLAMASI HUTAN

BAB III

KLIMATOLOGI DAN EKOSISTEM HUTAN

DR RINA MARINA MASRI, MP

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN

2017

1

BAB III

KLIMATOLOGI DAN EKOSISTEM HUTAN

(Sumber:https://unhas.ac.id/fahutan/index.php/id/bukuajar.html?download=7%3Aklimatologi)

Manfaat dan Peranan Cuaca/Iklim

Cuaca merupakan peristiwa fisik yang berlangsung di atmosphere pada suatu saat dan

tempat/ruang tertentu, yang dinyatakan dalam berbagai variabel yang disebut unsur-unsur

cuaca. Unsur-unsur tersebut diamati satu atau beberapa kali dalam sehari sebagai data cuaca

diurnal, yang selanjutnya dijadikan data pengamatan dalam setahun sebagai data harian dari

setahun. Jika data pengamatan dikumpulkan selama beberapa tahun yang merupakan data

historis jangka panjang tentang perilaku atmosfer yang mencirikan iklim. Hasil pengamatan

data tersebut merupakan informasi penting pada berbagai bidang, terutama yang berkaitan

dengan kehidupan manusia, seperti kehutanan dan pertanian dalam arti luas, penerbangan,

hidrologi dan pengairan serta kesehatan masyarakat. Adapun manfaat yang dapat diperoleh

dari informasi cuaca/iklim adalah :

1. Sebagai peringatan dini dari dampak negatif yang ditimbulkan oleh cuaca/iklim yang

ekstrim, seperti banjir, kekeringan dan angina kencang.

2. Menyelenggarakan kegiatan atau usaha di bidang teknik, ekonomi dan sosial yang sesuai

dengan ciri dan sifat cuaca/iklim sehingga dapat dihindari kerugian yang diakibatkannya.

3. Melaksanakan kegiatan tersebut sebaiknya memanfaatkan pula teknologi pemanfaatan

sumber daya cuaca/iklim

Istilah dan Batasan Cuaca/Iklim

Cuaca adalah semua proses fisik yang terjadi/berlangsung di atmosfer pada suatu saat dan

tempat tertentu atau nilai sesaat dari atmosfer serta perubahannya dalam jangka pendek di

suatu tempat tertentu di bumi. Pernyataan secara kuantitatif dari cuaca umumnya digunakan

untuk tujuan ilmiah, sedangkan secara kualitatif merupakan pernyataan masyarakat awam

seperti tiupan angina lemah, langit cerah dan cuaca buruk. Cuaca akan dicatat terus menerus

2

pada jam-jam tertentu secara rutin menghasilkan suatu seri data cuaca yang selanjutnya dapat

digunakan menentukan iklim.

Iklim adalah penyebaran cuaca dari waktu ke waktu (hari demi hari, bulan demi bulan dan

tahun demi tahun) dan termasuk nilai rata-rata dan nilai ekstrim (yaitu maksimum dan

minimum) atau keadaan rata-rata cuaca suatu periode yang cukup lama atau daerah yang

cukup luas. Iklim adalah sifat cuaca dalam jangka waktu panjang dan pada daerah yang luas,

maka data cuaca yang digunakan untuk menyusunnya seharusnya dapat mewakili keadaan

atmosfer seluas mungkin di wilayah tersebut. Sifat data cuaca dan iklim adalah data diskontinyu

yang terdiri dari pancaran surya, lama penyinaran surya, presipitasi (hujan, hujan es, salju dan

embun) dan penguapan (evaporasi dan transpirasi). Penyajian data iklim dan cuaca dalam

bentuk nilai akumulasi serta ditampilkan dalam grafik histogram. Data kontinyu yang terdiri dari

suhu, kelembaban, tekanan udara dan angin disajikan dalam angka-angka sesaat atau rata-rata

dan grafiknya dalam bentuk kurva.

Unsur-Unsur dan Pengendali Cuaca/Iklim

Cuaca dan iklim merupakan ramuan dari berbagai unsur dan dalam ilmu fisika disebut besaran.

Unsur-unsur cuaca dan iklim yaitu (a) pancaran surya, bumi dan atmosfer, (b) suhu udara dan

tanah, (c) tekanan udara, (d) angin, (e) kelembaban udara dan tanah, (f) keawanan, (g)

presipitasi, (h) penguapan (evapotranspirasi). Jika salah satu unsur cuaca berubah (terutama

pancaran surya) maka satu atau lebih unsur lain akan berubah, perubahan secara menyeluruh

tersebut dinamakan perubahan cuaca.

Cuaca berubah dari waktu ke waktu karena adanya rotasi dan revolusi bumi. Rotasi bumi akan

menimbulkan siang dan malam hari, sedangkan revolusi bumi akan menimbulkan perubahan

musim. Daerah sub-tropika mengenal adanya 4 musim, yaitu musim panas, musim salju, musim

gugur dan musim semi sedangkan daerah tropika mengenal musim hujan dan kemarau serta

peralihan kedua musim (musim pancaroba).

Iklim akan berbeda di suatu lokasi terhadap lokasi lain. Perubahan dan perbedaan cuaca/iklmi

disebabkan oleh pengendali cuaca/iklim, yaitu (a) altitude (ketinggian tempat), (b) latitude

(lintang), (c) penyebaran daratan dan perairan, (d) daerah-daerah tekanan tinggi dan rendah,

3

(e) arus-arus laut, (f) gangguan-gangguan atmosfer, (g) satu atau lebih unsur cuaca dan iklim

(terutama pancaran surya).

Mekanisme Pembentukan Cuaca/Iklim

Penyerapan energi surya oleh permukaan bumi akan mengaktifkan molekul-molekul gas

atmosfer sehingga terjadi pembentukan cuaca. Perubahan sudut datang surya tiap saat dalam

sehari atau setahun pada suatu lokasi di bumi akan mengakibatkan perubahan jumlah energi

surya. Perubahan tersebut meliputi pemanasan dan pendinginan udara, peningkatan dan

penurunan tekanan udara, gerakan vertikal dan horizontal udara, penguapan dan kondensasi

(pengembunan), pembentukan awan, presipitasi. Interaksi antara unsur-unsur cuaca dengan

faktor pengendalinya akan membentuk cuaca sesaat yang dalam jangka panjang akan

membentuk tipe-tipe iklim.

1.Pancaran Surya 1.Penerimaan Intensitas dan Lama Penyinaran Surya

2.Latitude 2.Suhu Udara

3.Altitude 3.Kelembaban Distribusi/Penyebaran Tipe Cuaca/Iklim

4.Posisi Tempat terhadap lautan

4.Tekanan Udara

5.Pusat Tekanan Tinggi dan rendah

5.Kecepatan dan Arah Angin

6.Aliran massa udara 6.Evaporasi 7.Halangan oleh pegunungan

7.Presipitasi

8.Arus laut 8.Suhu Tanah

9.Satu atau lebih unsur cuaca/iklim

Gambar . Mekanisme Pembentukan Cuaca/Iklim (Threwarta, G.T., 1968)

4

Cabang-Cabang Meteorologi/Klimatologi

Ilmu tentang cuaca disebut meteorology dan ilmu tentang iklim disebut klimatologi. Kedua ilmu

tersebut adalah ilmu pengetahuan fisika yang membahas tentang proses dan gejala serta

penyebarannya menurut ruang dan waktu yang terjadi di atmosfer bumi.

Kedua cabang ilmu tersebut terlepas satu sama lain, tetapi keduanya sulit dipisahkan.

Meteorologi lebih menekankan pada proses terjadinya cuaca (penyebab terjadi hujan lebat,

suhu ekstrim, awan), sedangkan klimatologi lebih menekankan pada penyebaran dari hasil

proses tersebut (misalnya penyebaran suhu udara, curah hujan, frekuensi terjadinya banjir dan

kekeringan) baik harian maupun tahunan.

Cabang-cabang Meteorologi/Klimatologi yaitu Klimatograf, Meteorologi/Klimatologi Fisik,

Meteorologi/Klimatologi Dinamik dan Meteorologi/Klimatologi Terapan (pertanian, peternakan,

perikanan, kelautan dan kehutanan). Ruang lingkup Klimatologi disajikan pada bagan :

KLIMATOLOGI

Klimatografi Klimatologi Fisik Klimatologi Dinamika

Klimatologi

PENDEKATAN ANALISIS

Deskriptif Statistik Matematik Sinoptik

Ruang

Mikroklimatologi Mesoklimatologi Makroklimatologi

Gambar. Ruang Lingkup Klimatologi

Hubungan antara Cuaca/Iklim dengan Kehutanan/Pertanian

Ruang lingkup klimatologi pertanian terbentang antara lapisan tanah sedalam perakaran

tanaman hingga lapisan udara tertinggi yang berhubungan dengan penyebaran biji, spora,

tepung sari dan serangga. Ruang lingkup klimatologi di bidang kehutanan dapat dimulai dari

beberapa meter di bawah permukaan tanah sampai beberapa meter di atas permukaan tajuk

5

pohon. Hubungan iklim dengan vegetasi hutan secara makro dapat dilihat dengan jelas pada

penyebaran tipe/formasi hutan di dunia berdasarkan letak lintangnya. Keadaan lingkungan

buatan (penghalang angina, naungan, irigasi, rumah kaca, gudang tempat penyimpanan

produksi pertanian dan kandang ternak) juga harus diperhatikan selain iklim alami.

Hubungan antara cuaca/iklim dengan kehutanan/pertanian dapat diperhatikan sebagai berikut :

1. Hutan

Cuaca/iklim dapat mempengaruhi kondisi dan penyebaran vegetasi hutan dari satu

tempat ke tempat lain. Vegetasi hutan pada daerah tropis adalah yang paling tinggi

keragamannya dan semakin ke kutub pertumbuhan dan penyebaran vegetasi hutan

semakin dibatasi.

2. Tanah

Tanah adalah hasil pelapukan batuan selama periode waktu lama yang diakibatkan oleh

perubahan cuaca. Cuaca/iklim dapat mempengaruhi sifat-sifat kimia dan fisika tanah

serta organisme yang ada di dalamnya.

6

3. Tanaman

Tanaman dimulai dari fase perkecambahan, fase vegetative, generative dan panen serta

pasca panen dipengaruhi oleh lingkungan. Kualitas produksi tanaman yang dipanen

pada musim hujan sangat berbeda jika dipanen pada musim kemarau. Faktor-faktor

iklim dapat berperan mencegah terjadinya kebakaran hutan. Contoh musim kemarau

yang pendek, dengan ada hujan dapat mencegah terjadinya kebakaran hutan atau

padang rumput.

4. Peternakan

Cuaca/iklim dapat berpengaruh langsung terhadap ternak, contohnya ternak sapi perah

agar hasil susunya berkualitas dan berkuantitas maka biasanya dipelihara di daerah

pegunungan. Pengaruh secara langsung melalui makanan ternak yang berasal dari

hijauan dan biji-bijian. Penyebaran geografis ternak, seperti kerbau dan sapi. Contoh

kerbau lebih banyak ditemukan pada daerah basah, banyak hujan dan daerah rawa. Sapi

tumbuh baik jika diternakkan di tempat yang agak kering.

7

5. Hama dan Penyakit

Kondisi iklim pada musim hujan menjadi lembab sehingga banyak tanaman diserang

penyakit sedangkan pada musim kemarau diserang hama. Tinggi rendahnya populasi

hama dan penyakit bergantung pada keadaan lingkungan. Keadaan lembab

menyebabkan jumlah penyakit akan optimum sedangkan keadaan suhu yang tinggi serta

kering maka jumlah hama optimum. Cuaca/iklim dapat mempengaruhi organisme hama

atau penyakit dan tanaman yang terserang. Proteksi terhadap hama dan penyakit

dengan menggunakan pestisida harus diketahui ketepatan waktunya, karena aplikasinya

bergantung pada hujan, angina, suhu dan komponen cuaca lainnya.

6. Bangunan-Bangunan Pertanian

Perencanaan bangunan-bangunan pertanian, seperti tingginya bendungan dan

kedalaman saluran drainase harus memperhitungkan keadaan cuaca/iklim setempat.

Kandang ternak agar kuat terhadap terpaan angin maka sebaiknya ditanami pohon-

pohon pelindung angin. Pohon pelindung angin juga melindungi ternak terhadap

kesehatannya. Mesin-mesin pertanian dalam kondisi lembab dapat mengakibatkan

karat dengan cepat.

7. Modifikasi Cuaca/Iklim

Manusia belum dapat mengendalikan cuaca/iklim secara makro tetapi sudah dapat

mengendalikan secara mikro seperti irigasi. Air tidak didapat dari hujan melainkan

melalui saluran irigasi yang datang dari waduk. Waduk merupakan hasil modifikasi

hujan. Pohon-pohon melindungi tanah terhadap matahari langsung.

8. Pengukuran Iklim pada Pecobaan Agronomi

Kajian tentang kebutuhan volume air irigasi untuk tanaman padi sawah, waktu

pemupukan dan seleksi tanaman tertentu merupakan bagian dari percobaan agronomi.

Iklim berpengaruh nyata pada setiap fase kegiatan pertanian, baik perencanaan

kegiatan pertanian sehari-hari dan kegiatan pertanian jangka panjang. Penerapan hasil

penelitian pertanian harus diikuti dengan pengukuran cuaca/iklim agar dapat diketahui

baik atau buruknya pengaruh cuaca/iklim terhadap ketahanan tanaman akibat hama

dan penyakit pada berbagai keadaan cuaca/iklim. Hasil pengukuran cuaca/iklim dapat

8

menghasilkan informasi tentang cara memilih tempat yang sesuai untuk tanaman

tertentu serta memilih tanaman yang sesuai untuk suatu tempat tertentu. Hasil

penelitian pertanian juga dapat memberikan informasi tentang daerah-daerah yang

sesuai untuk mengembangkan suatu usaha pertanian dengan nilai tambah dengan

dukungan cuaca/iklim secara kuantitatif.

Kajian tentang klimatologi terhadap ekosistem hutan terdiri dari :

1. Atmosfer

2. Sinar Matahari

3. Suhu dan Kestabilan Atmosfer

4. Kelembaban Udara dan Keawanan

5. Presipitasi

6. Tekanan Udara dan Angin

7. Evapotransprasi dan Neraca Air

8. Klasifikasi Iklim

9. Iklim Tropika

10. Iklim Indonesia

11. Model Perubahan Lingkungan / Iklim

12. Iklim Mikro Hutan

Kajian tentang atmosfer meliputi pengertian tentang atmosfer, komposisi atmosfer dan

struktur lapisan atmosfer. Pengertian Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah

planet, termasuk bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di Bumi,

atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560

km dari atas permukaan Bumi.

(Sumber : http://artikelmateri.blogspot.co.id/2016/01/atmosfer-adalah-lapisan-cuaca-dan-

iklim-materi-lengkap.html)

9

Gambar. Atmosfer (Sumber :

https://belajar.kemdikbud.go.id/file_storage/materi_pokok/MP_367/Image/gbr08.jpg)

A. Sifat Fisik Atmosfer

Salah satu objek geografi adalah atmosfer. Atmosfer merupakan lapisan udara yang

menyelubungi bumi. Lapisan ini berfungsi sebagai payung atau pelindung kehidupan di bumi

dari radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang

angkasa pada malam hari.

Manusia dapat bertahan sampai satu hari tanpa air di daerah gurun yang paling panas, tetapi

tanpa udara manusia hanya bertahan beberapa menit saja. Jadi Anda tentu bisa menyimpulkan

sendiri betapa pentingnya udara bagi kehidupan di bumi. Karena tanpa udara, maka manusia,

hewan dan tumbuh-tumbuhan tidak dapat hidup. Udara untuk kehidupan sehari-hari terdapat

di atmosfer.

10

Gambar . Sifat Fisik Atmosfer (Sumber : http://image.slidesharecdn.com/strukturdansifatfisikatmosfer-150301211555-

conversion-gate01/95/struktur-dan-sifat-fisik-atmosfer-9-638.jpg?cb=1425266236)

Atmosfer juga merupakan penghambat bagi benda-benda angkasa yang bergerak melaluinya

sehingga sebagian meteor yang melalui atmosfer akan menjadi panas dan hancur sebelum

mencapai permukaan bumi. Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas yang tidak tampak

dan tidak berwarna.

Kondisi dan manfaat gas dalam atmosfer antara lain:

1) Nitrogen (N2) jumlahnya paling banyak, meliputi 78 bagian. Nitrogen tidak langsung

bergabung dengan unsur lain, tapi merupakan bagian dari senyawa organik.

2) Oksigen (O2) sangat penting bagi kehidupan, yaitu untuk mengubah zat makanan

menjadi energi hidup.

3) Karbon dioksida (CO2) menyebabkan efek rumah kaca (greenhouse) transparan

terhadap radiasi gelombang pendek dan menyerap radiasi gelombang panjang. Dengan

demikian kenaikan kosentrasi CO2 di dalam atmosfer akan menyebabkan kenaikan suhu

di bumi.

4) Ozon (O3) adalah gas yang sangat aktif dan merupakan bentuk lain dari oksigen. Gas ini

terdapat pada ketinggian antara 20 hingga 30 km. Ozon dapat menyerap radiasi ultra

violet yang mempunyai energi besar dan berbahaya bagi tubuh manusia.

11

Gambar . Komposisi Gas di Atmosfer (Sumber : https://abelpetrus.files.wordpress.com/2013/01/gas-atmosfer.png?w=614)

Gambar . Prosentasi Gas di Atmosfer (Sumber : https://nyayufatimahzahroh.files.wordpress.com/2012/08/komposisi-atmost.jpg)

Salah satu unsur yang penting dalam atmosfer adalah uap air. Uap air (H2O) sangat penting

dalam proses cuaca atau iklim, karena dapat merubah fase (wujud) menjadi fase cair, atau fase

padat melalui kondensasi dan deposisi.

Uap air merupakan senyawa kimia udara dalam jumlah besar yang tersusun dari dua bagian

hidrogen dan satu bagian oksigen. Uap air yang terdapat diatmosfer merupakan hasil

12

penguapan dari laut, danau, kolam, sungai dan transpirasi tanaman. Atmosfer selalu dikotori

oleh debu. Debu adalah istilah yang dipakai untuk benda yang sangat kecil sehingga tidak

tampak kecuali dengan mikroskop. Jumlah debu berubah-ubah tergantung pada tempat.

Sumber debu beraneka ragam, yaitu asap, abu vulkanik, pembakaran bahan bakar, kebakaran

hutan, smog dan lainnya. Smog singkatan dari smoke and fog adalah kabut tebal yang sering

dijumpai di daerah industri yang lembab. Debu dapat menyerap, memantulkan, dan

menghamburkan radiasi matahari. Debu atmosferik dapat disapu turun ke permukaan bumi

oleh curah hujan, tetapi kemudian atmosfer dapat terisi partikel debu kembali. Debu atmosfer

adalah kotoran yang terdapat di atmosfer.

B. Struktur Vertikal Atmosfer

Atmosfer mempunyai beberapa lapisan udara yang ketebalan dan karakteristiknya berbeda-

beda. Secara vertikal pembagian lapisan atmosfer berdasarkan suhu. Pembagian lapisan

atmosfer berdasarkan suhu:

Gambar . Pembagian Lapisan Atmosfer Berdasarkan Suhu

(Sumber : http://images.slideplayer.info/7/1984036/slides/slide_16.jpg)

1) Troposfer

Lapisan troposfer merupakan lapisan udara yang paling rendah. Lapisan ini di khatulistiwa

mempunyai ketebalan berkisar 16 km, di daerah sedang ketebalannya berkisar 11 km, dan di

daerah kutub berkisar 8 km. Rata-rata kedalaman lapisan troposfer adalah 12 km. Pada lapisan

ini, peristiwa-peristiwa cuaca, seperti angin, awan, dan hujan terjadi. Pada lapisan ini terdapat

13

penurunan suhu yang terjadi karena sangat sedikitnya troposfer menyerap radiasi gelombang

pendek dari matahari, sebaliknya permukaan tanah memberikan panas pada lapisan troposfer

yang terletak di atasnya; melalui konduksi, konveksi, kondensasi dan sublimasi yang dilepaskan

oleh uap air atmosfer. Konduksi adalah proses pemanasan secara merambat. Konveksi adalah

proses pemanasan secara mengalir. Kondensasi adalah proses pendinginan yang mengubah

wujud uap air menjadi air. Sublimasi adalah proses perubahan wujud es menjadi uap air. Suhu

udara di daerah tropis pada ketinggian 0 m di atas permukaan laut berkisar 27ºC, sedangkan di

bagian atas yang berbatasan dengan tropopause suhunya berkisar 62ºC. Dengan demikian,

setiap ada kenaikan tinggi tempat maka suhunya semakin turun. Menurut Teori Braak, setiap

naik 100 m maka suhu akan turun 0,61ºC.

Gambar . Lapisan Troposfer

(Sumber : http://image.slidesharecdn.com/iipendahahuluan-atmosfer-120216061149-phpapp01/95/ii-pendahahuluan-atmosfer-11-728.jpg?cb=1344906298)

2) Stratosfer

Lapisan stratosfer berada di atas tropopause sampai ketinggian berkisar 49 km dari permukaan

laut. Pada stratosfer terdapat lapisan isothermal, yaitu pada ketinggian antara 11-20 km dengan

suhu udara beragam ± -60ºC dan lapisan inverse pada ketinggian antara 20-49 km. Pada lapisan

inverse suhu udara semakin ke atas semakin meningkat dan sampai ketinggian 49 km suhu

udara mencapai -5ºC. Meningkatnya suhu udara ini disebabkan oleh adanya kandungan gas

14

ozon (Oɜ). Di atas stratosfer terdapat lapisan stratopause yang merupakan pembatas antara

stratosfer dengan mesosfer. Lapisan isothermal atau lapisan inverse artinya suhu udara

bertambah tinggi (panas) seiring dengan naiknya ketinggian.

Gambar . Lapisan Stratosfer

(Sumber : http://image.slidesharecdn.com/iipendahahuluan-atmosfer-120216061149-phpapp01/95/ii-pendahahuluan-atmosfer-14-728.jpg?cb=1344906298)

3) Mesosfer

Lapisan mesosfer terdapat pada ketinggian antara 49-85 km di atas permukaan bumi. Pada

lapisan ini setiap naik 1.000 m, suhu udara akan turun 2,5º-3ºC, sehingga suhu pada lapisan

paling atas mencapai -90ºC. Lapisan mesosfer dengan lapisan di atasnya dibatasi oleh lapisan

mesopause.

Gambar . Lapisan Mesosfer

15

(Sumber : http://image.slidesharecdn.com/iipendahahuluan-atmosfer-120216061149-phpapp01/95/ii-pendahahuluan-atmosfer-15-728.jpg?cb=1344906298)

4) Termosfer

Lapisan ini terletak pada ketinggian antara 85-500 km di atas permukaan bumi yang lebih sering

disebut dengan lapisan panas (hot layer). Suhu udara di bagian bawah berkisar -90ºC,

sedangkan di bagian atas mencapai kurang lebih 1010ºC. Pada lapisan ini terdapat lapisan

ionosfer yang terletak antara 85-375 km di atas permukaan bumi. Partikel-partikel ion yang

dihasilkan pada lapisan ini berfungsi untuk memantulkan gelombang radio, baik gelombang

panjang maupun gelombang pendek.

Gambar . Lapisan Termosfer (Sumber : http://images.slideplayer.info/7/1985683/slides/slide_7.jpg)

5) Eksosfer

Lapisan eksosfer berada di atas 500 km di atas permukaan bumi. Molekul-molekul pada lapisan

ini selalu bergerak dengan kecepatan yang tinggi. Pengaruh gravitasi bumi terhadap molekul-

molekul di sini sangat kecil, sedangkan pengaruh angkasa luar lebih besar sehingga molekul-

molekul yang ada sering meninggalkan atmosfer.

16

Gambar . Lapisan Eksosfer

(Sumber : http://image.slidesharecdn.com/geografifisikkelompok9-130324041031-phpapp02/95/geografi-fisik-kelompok-9-10-638.jpg?cb=1364103029)

Fungsi Atmosfer

Atmosfer mempunyai peranan besar dalam kehidupan yang ada di permukaan bumi. Peranan

atmosfer tersebut sebagai berikut:

• Melindungi bumi dari jatuhnya meteor atau benda angkasa yang lain.

• Menjaga temperatur udara di permukaan bumi agar tetap bermanfaat untuk kehidupan.

• Memantulkan gelombang radio.

Gambar. Atmosfer sebagai pelindung terhadap meteor dan benda angkasa lain (Sumber : http://3.bp.blogspot.com/-

HaKOhhe8Nzw/VQU5Z4GZzpI/AAAAAAAAB8s/YY4XOsf3S5w/s1600/GORSEL.jpg)

17

Gambar. Atmosfer sebagai penjaga temperatur udara di permukaan bumi (Sumber : http://berkahkhair.com/wp-content/uploads/2016/04/atmosfer.jpg)

Gambar. Atmosfer sebagai pemantul gelombang radio (Sumber : http://2.bp.blogspot.com/-zKf1o8LR4Fc/Vqnj3zUmN1I/AAAAAAAAInI/tkVdw_vx6-

w/s1600/gelombang%2Bradio.JPG)

Selain itu, gas-gas yang ada di atmosfer mempunyai peran masing-masing, sebagai berikut:

• Nitrogen untuk pertumbuhan tanaman.

• Oksigen untuk pernapasan.

18

• Karbondioksida untuk fotosintesis.

• Neon untuk lampu listrik.

• Ozon untuk menyerap sebagian radiasi matahari.

Gambar. Peran nitrogen untuk pertumbuhan tanaman (Sumber : https://bibirmemble.files.wordpress.com/2010/03/presentation1.jpg)

Gambar . Peran oksigen untuk pernafasan manusia http://4.bp.blogspot.com/-

MWNLLOuyjoU/Tlw46lTeRsI/AAAAAAAAAhI/5onbIm74qiA/s1600/daur-karbon.jpg

19

Gambar . Peran Carbon Dioksida pada Foto Sintesis (Sumber : http://3.bp.blogspot.com/-

bEW9tk7RrZw/U_QNx3HunRI/AAAAAAAAAEs/ctWQwoz0gQU/s1600/Faktor%2Byang%2Bberperan%2Bdalam%2Bfotosintesis.jpg)

Gambar. Peran Neon untuk lampu listrik

(Sumber : http://2.bp.blogspot.com/-h5URuNW1vYI/UQkYJKtgs-I/AAAAAAAAAeY/_WAJrl18X78/s400/Skema+lampu+neon.png)

20

Gambar. Peran Ozon sebagai penyerap energi matahari

(Sumber : http://4.bp.blogspot.com/-OC_Fl-5-GZ8/Uk4XMh0Y07I/AAAAAAAAGhE/4V3zTY_H8Zg/s1600/f-

d+46ed43a56dd6e990db2a9f5aa44766cbb426c5ca928fe1b9038e5c45%252BIMAGE_THUMB_POSTCARD%252BIMAGE_THUMB_POSTCARD.1.png)

Kajian tentang sinar matahari meliputi konsep radiasi, radiasi matahari, pancaran bumi dan

atmosfer, neraca radiasi dan keefektifan radiasi dan neraca bahang. Radiasi adalah transfer

energi melalui gelombang (radiasi elektromagnetik) atau pergerakan pertikel secara cepat

(radiasi partikel) melalui ruang dan akhirnya diserap oleh benda lain. Biasanya kita sering

menghubungkan radiasi dengan ionisasi yaitu radiasi yang terdapat pada senjata Nuklir,

reaktor nuklir dan zat-zat radio aktif, , tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi

elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, sinar ultra violet,

dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas . Padahal kenyataannya

21

radiasi bisa terjadi dalam bentuk panas, suara dan cahaya. Radiasi bisa dirasakan atau dilihat

seperti cahaya atau terdeteksi melalui instrumen khusus seperti X-ray. (Sumber :

http://awalilmu.blogspot.co.id/2015/08/pengertian-radiasi-jenis-dampak-dan-kegunaanya-

lengkap.html).

Jenis-jenis radiasi

Radiasi ada dua jenis yaitu radiasi ionisasi dan nonionisasi apa itu radiasi ionisasi dan non

ionisasi

1. Pengertian radiasi ionisasi

Beberapa jenis radiasi memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi partikel. Secara umum,

hal ini melibatkan sebuah elektron yang 'terlempar' dari cangkang atom elektron, yang akan

memberikan muatan (positif). Hal ini sering mengganggu dalam sistem biologi, dan dapat

menyebabkan mutasi dan kanker. Jenis radiasi umumnya terjadi di limbah radioaktif peluruhan

radioaktif dan sampah. Tiga jenis utama radiasi ditemukan oleh Ernest Rutherford, Alfa, Beta,

dan sinar gamma. radiasi tersebut ditemukan melalui percobaan sederhana, Rutherford

menggunakan sumber radioaktif dan menemukan bahwa sinar menghasilkan memukul tiga

daerah yang berbeda. Salah satu dari mereka menjadi positif, salah satu dari mereka bersikap

netral, dan salah satu dari mereka yang negatif. Dengan data ini, Rutherford menyimpulkan

radiasi yang terdiri dari tiga sinar. Dia memberi nama yang diambil dari tiga huruf pertama dari

abjad Yunani yaitu alfa, beta, dan gamma.

a. Radiasi alpha (α)

Peluruhan Alpha adalah jenis peluruhan radioaktif di mana inti atom memancarkan partikel

alpha, dan dengan demikian mengubah (atau 'meluruh') menjadi atom dengan nomor massa 4

kurang dan nomor atom 2 kurang. Namun, karena massa partikel yang tinggi sehingga memiliki

sedikit energi dan jarak yang rendah, partikel alfa dapat dihentikan dengan selembar kertas

(atau kulit).

b. Radiasi beta (β) peluruhan beta peluruhan beta adalah jenis peluruhan radioaktif di mana

partikel beta (elektron atau positron) dipancarkan. Radiasi beta-minus (β⁻)terdiri dari sebuah

elektron yang penuh energi. radiasi ini kurang terionisasi daripada alfa, tetapi lebih daripada

sinar gamma. Elektron seringkali dapat dihentikan dengan beberapa sentimeter logam. radiasi

22

ini terjadi ketika peluruhan neutron menjadi proton dalam nukleus, melepaskan partikel beta

dan sebuah antineutrino. Radiasi beta plus (β+) adalah emisi positron. Jadi, tidak seperti β⁻,

peluruhan β+ tidak dapat terjadi dalam isolasi, karena memerlukan energi, massa neutron lebih

besar daripada massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi di dalam nukleus ketika nilai

energi yang mengikat dari nukleus induk lebih kecil dari nukleus. Perbedaan antara energi ini

masuk ke dalam reaksi konversi proton menjadi neutron, positron dan antineutrino, dan ke

energi kinetik dari partikel-partikel

c. Radiasi gamma (γ)

Radiasi gamma atau sinar gamma adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik

yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti

penghancuran elektron-positron. Radiasi gamma terdiri dari foton dengan frekuensi lebih besar

dari 1019 Hz. Radiasi gamma bukan elektron atau neutron sehingga tidak dapat dihentikan

hanya dengan kertas atau udara, penyerapan sinar gamma lebih efektif pada materi dengan

nomor atom dan kepadatan yang tinggi. Bila sinar gamma bergerak melewati sebuah materi

maka penyerapan radiasi gamma proporsional sesuai dengan ketebalan permukaan materi

tersebut.

2. Radiasi non-ionisasi

Radiasi non-ionisasi, sebaliknya, mengacu pada jenis radiasi yang tidak membawa energi yang

cukup per foton untuk mengionisasi atom atau molekul. Ini terutama mengacu pada bentuk

energi yang lebih rendah dari radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, gelombang

mikro, radiasi terahertz, cahaya inframerah, dan cahaya yang tampak). Dampak dari bentuk

radiasi pada jaringan hidup hanya baru-baru ini telah dipelajari. Alih-alih membentuk ion

berenergi ketika melewati materi, radiasi elektromagnetik memiliki energi yang cukup hanya

untuk mengubah rotasi, getaran atau elektronik konfigurasi valensi molekul dan atom. Namun,

efek biologis yang berbeda diamati untuk berbagai jenis radiasi non-ionisasi

a. Radiasi Neutron

Radiasi Neutron adalah jenis radiasi non-ion yang terdiri dari neutron bebas. Neutron ini bisa

mengeluarkan selama baik spontan atau induksi fisi nuklir, proses fusi nuklir, atau dari reaksi

nuklir lainnya. Ia tidak mengionisasi atom dengan cara yang sama bahwa partikel bermuatan

23

seperti proton dan elektron tidak (menarik elektron), karena neutron tidak memiliki muatan.

Namun, neutron mudah bereaksi dengan inti atom dari berbagai elemen, membuat isotop yang

tidak stabil dan karena itu mendorong radioaktivitas dalam materi yang sebelumnya non-

radioaktif. Proses ini dikenal sebagai aktivasi neutron.

b. Radiasi elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik mengambil bentuk gelombang yang menyebar dalam udara kosong

atau dalam materi. Radiasi EM memiliki komponen medan listrik dan magnetik yang berosilasi

pada fase saling tegak lurus dan ke arah propagasi energi. Radiasi elektromagnetik

diklasifikasikan ke dalam jenis menurut frekuensi gelombang, jenis ini termasuk (dalam rangka

peningkatan frekuensi): gelombang radio, gelombang mikro, radiasi terahertz, radiasi

inframerah, cahaya yang terlihat, radiasi ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma. Dari jumlah

tersebut, gelombang radio memiliki panjang gelombang terpanjang dan sinar gamma memiliki

terpendek. Sebuah jendela kecil frekuensi, yang disebut spektrum yang dapat dilihat atau

cahaya, yang dilihat dengan mata berbagai organisme, dengan variasi batas spektrum sempit

ini. EM radiasi membawa energi dan momentum, yang dapat disampaikan ketika berinteraksi

dengan materi. Radiasi elektromagnetik melibatkan foton (energi yang selalu bergerak) daan

bergerak di gelombang (radio yang membawa suara ke telinga kita) atau seperti partikel (x-

ray). Ada dua jenis radiasi dalam radiasi elektromagnetik yaitu radiasi pengion dan nonpengion.

Radiasi pengion memiliki energi yang cukup untuk memecahkan atom untuk membuat ion.

Misalnya: listrik. Radiasi nonpengion menyebabkan atom bergerak dalam molekul saja.

Misalnya: microwave memanaskan makanan.

c. Cahaya

Cahaya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang terlihat oleh mata

manusia (sekitar 400-700 nm), atau sampai 380-750 nm. Lebih luas lagi, fisikawan menganggap

cahaya sebagai radiasi elektromagnetik dari semua panjang gelombang, baik yang terlihat

maupun tidak. Radiasi termal adalah proses dimana permukaan benda memancarkan energi

panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. radiasi infra merah dari radiator rumah

tangga biasa atau pemanas listrik adalah contoh radiasi termal, seperti panas dan cahaya yang

dikeluarkan oleh sebuah bola lampu pijar bercahaya. Radiasi termal dihasilkan ketika panas dari

24

pergerakan partikel bermuatan dalam atom diubah menjadi radiasi elektromagnetik.

Gelombang frekuensi yang dipancarkan dari radiasi termal adalah distribusi probabilitas

tergantung hanya pada suhu, dan untuk benda hitam asli yang diberikan oleh hukum radiasi

Planck. hukum Wien memberikan frekuensi paling mungkin dari radiasi yang dipancarkan, dan

hukum Stefan-Boltzmann memberikan intensitas panas. Radiasi dari benda panas yang lebih

pendek dan lebih intens daripada radiasi dari benda dingin, contoh benda-benda yang sering

menghasilkan adiasi disekitar kita antara lain, Matahari, Bumi, tanah, microwave, televisi,

telepon seluler semua benda itu juga melepasakan radiasi terhadap kita walaupun efeknya

tidak berbahaya bagi manusia tidak seperti radiasi Nuklir.

Dampak radiasi bagi manusia

Jika radiasi mengenai tubuh manusia, ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi: berinteraksi

dengan tubuh manusia, atau hanya melewati saja. Jika berinteraksi, radiasi dapat mengionisasi

atau dapat pula mengeksitasi atom. Setiap terjadi proses ionisasi atau eksitasi, radiasi akan

kehilangan sebagian energinya. Energi radiasi yang hilang akan menyebabkan peningkatan

temperatur (panas) pada bahan (atom) yang berinteraksi dengan radiasi tersebut. Dengan kata

lain, semua energi radiasi yang terserap di jaringan biologis akan muncul sebagai panas melalui

peningkatan vibrasi (getaran) atom dan struktur molekul. Ini merupakan awal dari perubahan

kimiawi yang kemudian dapat mengakibatkan efek biologis yang merugikan

Kegunaan radiasi

a. Dalam kedokteran

Radiasi dan zat radioaktif digunakan untuk diagnosis, pengobatan, dan penelitian. sinar X,

misalnya, melalui otot dan jaringan lunak lainnya tapi dihentikan oleh bahan padat. Properti

sinar X ini memungkinkan dokter untuk menemukan tulang rusak dan untuk menemukan

kanker yang mungkin tumbuh dalam tubuh. Dokter juga menemukan penyakit tertentu dengan

menyuntikkan zat radioaktif dan pemantauan radiasi yang dilepaskan sebagai bergerak melalui

substansi tubuh.

Terapi Radiasi untuk Kanker

Sel-sel kanker mulai berkembang biak dan menghancurkan sel-sel tubuh Anda yang berharga

satu per satu. Terapi radiasi sinar gamma melibatkan energi tinggi membunuh sel-sel kanker.

25

Terapi radiasi eksternal menggunakan mesin besar yang menunjuk pada tempat tertentu yang

terpengaruh dan memancarkan sinar radiasi. Dalam terapi radiasi internal, zat radioaktif

disuntikkan dalam tubuh untuk membunuh sel-sel tumor.

b. Dalam Komunikasi

Semua sistem komunikasi modern menggunakan bentuk radiasi elektromagnetik. Variasi

intensitas radiasi berupa perubahan suara, gambar, atau informasi lain yang sedang dikirim.

Misalnya, suara manusia dapat dikirim sebagai gelombang radio atau gelombang mikro dengan

membuat gelombang bervariasi sesuai variasi suara.

c. Dalam iptek

Para peneliti menggunakan atom radioaktif untuk menentukan umur bahan yang dulu bagian

dari organisme hidup. Usia bahan tersebut dapat diperkirakan dengan mengukur jumlah karbon

radioaktif mengandung dalam proses yang disebut penanggalan radiokarbon. Kalangan

ilmuwan menggunakan atom radioaktif sebagai atom pelacak untuk mengidentifikasi jalur yang

dilalui oleh polutan di lingkungan. Radiasi digunakan untuk menentukan komposisi bahan

dalam proses yang disebut analisis aktivasi neutron. Dalam proses ini, para ilmuwan

membombardir contoh zat dengan partikel yang disebut neutron. Beberapa atom dalam

sampel menyerap neutron dan menjadi radioaktif. Para ilmuwan dapat mengidentifikasi

elemen-elemen dalam sampel dengan mempelajari radiasi yang dilepaskan.

Fakta Menarik tentang Radiasi

Terlalu banyak paparan radiasi menyebabkan kanker radiasi perubahan struktur sel dalam

tubuh kita. Radiasi diukur dalam curie. Suhu dan kestabilan atmosfer meliputi istilah dan

batasan, perpindahan panas (bahang), penyebaran suhu udara dan kestabilan atmosfer.

Kelembaban udara dan keawanan meliputi komponen-komponen kelembaban udara,

pengembunan dan kondensasi, bentuk dan klasifikasi awan dan fungsi dasar awan. Presipitasi

meliputi bentuk-bentuk presipitasi, proses/teori terjadinya presipitasi, tipe presipitasi, macam-

macam presipitasi dan penentuan curah hujan wilayah. Tekanan udara dan angina meliputi

batasan dan peranan, tipe dan system tekanan udara, penyebaran tekanan udara dan angin

atau pergerakan udara. Evapotranspirasi dan neraca air meliputi batasan dan pengertian,

lengas tanah dan evapotranspirasi, cara penetapan evapotranspirasi dan teori neraca air.

26

Klasifikasi iklim meliputi pendahuluan, klasifikasi secara genetik dan klasifikasi secara empirik.

Iklim tropika meliputi pengertian dan ciri iklim tropika, ITCZ (Intertropical Convergence Zone),

angin Monsoon (musim), siklon tropika, El-Nino dan La-Nina.

Radiasi Matahari 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. (Sumber :

http://artikeldanmakalah-agusra.blogspot.co.id/2011/06/radiasi-matahari.html).

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

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.

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.

Adapun radiasi yang digunakan untuk proses fotosintesis dikenal dengan sebutan PAR

(Photosynthetic Acid Radiation).

Cahaya matahari membantu tanaman untuk melakukan fotosintesis. Yang mana fotosintesis

adalah suatu proses pembentukan energi oleh tanaman tersebut. Besar kecilnya radiasi

matahari sangat berpengaruh pada pertumbuhan tanaman. Hal ini dikarenakan proses

fotosintesis merupakan proses pembentukan makanan yang dapat digunakan untuk menunjang

pertumbuhan dan juga perkembangan tanaman.