Radiasi matahari merupakan proses penyinaran matahari sampai kepermukaan bumi dengan intensitas yang berbeda-beda sesuai dengan keadaan sekitarnya. Radiasi matahari yang diterima dipermukaan bumi lebih rendah dari konstanta mataharinya.
1 Like
Radiasi matahari yang terjadi diatmosfer mengalami berbagai penyimpangan, sehingga kekuatannya menuju bumi lebih kecil. Bagian dari radiasi matahari yang dihisap (absorbsi) akan berubah sama sekali sifatnya. Perubahan dari sudut jatuhnya sinar dapat menyebabkan perubahan dari panjangnya jalan yang dilalui oleh sinar tersebut (Nasir, A, 1990). Penerimaan radiasi surya di permukaan bumi sangat bervariasi menurut tempat dan waktu. Menurut tempat khususnya disebabkan oleh perbedaan letak lintang serta keadaan atmosfer terutama awan (Handoko, 1994 ).
Lama penyinaran akan berpengaruh terhadap aktivitas makhluk hidup misalnya pada manusia dan hewan. Juga akan berpengaruh pada metabolisme yang berlangsung pada tubuh makhluk hidup, misalnya pada tumbuhan. Penyinaran yang lebih lama akan memberi kesempatan yang lebih besar bagi tumbuha tersebut untuk memanfaatkanya melalui proses fotosintesis (Benyamin
Lakitan, 1994). Pergeseran garis edar matahari menyebabkan perubahan panjang hari ( lama penyinaran ) yang diterima pada lokasi-lokasi di permukaan bumi. Perubahan panjang hari tidak begitu besar pada daerah tropis yang dekat dengan garis ekuator. Semakin jauh letak tempat dari garis ekuator maka fluktuasi lama penyinaran akan semakin besar ( Benyamin Lakitan, 1994).
Radiasi matahari yang di pancarkan ke permukaan bumi adalah sama dengan perkalian konstanta Stefan-Boltzmann (Ο), pangkat empat temperatur permukaan absolut matahari (π4), dan luas permukaan matahari (Ο.π2). Persamaannya adalah sebagai berikut :
πΈπ = Ο. π4. Ο. π2
Dimana:
Es : Energi Radiasi Matahari (W)
Ο : Konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67 x 10β8(W/m2.K4)
T : Temperatur permukaan matahari (K)
d : Diameter matahari = 1,39 x 109 (m)
Intensitas radiasi per satuan luas pada unit area dari permukaan bumi berbentuk bola, sehingga dalam hal ini nilai konstanta matahari yang di terima pada permukaan bumi adalah energi matahari dibagi dengan luas permukaan bola, dimana diameter yang dipakai adalah jarak matahari ke bumi. Dapat dirumuskan dari persamaan sebagai berikut :
Keterangan:
G : Radiasi yang di terima pada setiap satuan luas di bumi (W/π2)
T : temperatur permukaan matahari (K)
d : diameter matahari = 1,39 x 10^9 (m)
Ts : temperatur permukaan matahari (K) = 5762 K
R : jarak rata-rata antara matahari dan bumi (m) = 1,5 x 10^11
Dengan memasukkan semua variabel yang ada diperoleh G = 1353 W/π2. Nilai G tersebut disebut sebagai konstanta surya. Konstanta radiasi matahari dibedakan dua istilah yaitu konstanta surya (solar constant) dan Insolation (incident solar radiation) atau solar irradiation. Konstanta surya ini adalah konstanta yang digunakan sebagai acuan untuk mengetahui besarnya intensitas radiasi matahari sebelum mengalami penurunan karena hambatan sebelum menuju permukaan bumi. Sedangkan Irradiation atau iradiasi adalah energi yang di terima per satuan luas pada suatu permukaan di bumi dalam waktu tertentu. Besar iradiasi =1000 W/π2, sedangkan insulation = 4,8 kWh/day. π persegi.
Radiasi matahari adalah pancaran energi dari proses termonuklir yang terjadi di Matahari. Energi radiasi matahari ada dua bentuk yaitu sinar dan gelombang elektromagnetik. Spektrum radiasi matahari sendiri terdiri dari sinar bergelombang pendek dan sinar bergelombang panjang. Sinar dengan panjang gelombang pendek adalah sinar X, sinar gamma, dan sinar ultraviolet, sedangkan sinar dengan panjang gelombang panjang adalah sinar inframerah. Radiasi yang diterima dan sampai di permukaan bumi ada tiga jenis , yaitu radiasi langsung, radiasi baur, dan radiasi global. Berikut adalah penjelasannya :
-
Radiasi Langsung
Radiasi langsung adalah radiasi yang diterima permukaan bumi secara langsung dari matahari tanpa adanya campuran dari radiasi pantulan atau semacamnya. -
Radiasi Baur
Radiasi baur atau radiasi difusi biasa juga disebut sky radiation adalah radiasi yang diterima permukaan bumi yang berasal dari difusi/hamburan molekul awan dan udara yang terpapar radiasi matahari. -
Radiasi Global
Radiasi global adalah radiasi matahari yang diterima permukaan bumi persatuan luas dan satuan waktu dari radiasi langsung maupun radiasi global.
Cahaya matahari pada permukaan bumi terdiri dari bagian yang langsung dan bagian yang baur. Radiasi langsung datang dari arah matahari dan memberikan bayangan yang kuat pada benda. Sebaliknya radiasi baur yang tersebar dari atas awan tidak memiliki arah yang jelas tergantung pada keadan awan dan hari tersebut (ketinggian matahari), baik daya pancar maupun perbandingan antara radiasi langsung dan baur.
Energi matahari yang ditransmisikan mempunyai panjang gelombang dengan range 0,25 mikrometer sampai 3 mikrometer (untuk di luar atmosfer bumi atau extraterrestrial), sedangkan untuk di atmosfer bumi berkisar antara 0,32 mikrometer sampai 2,53 mikrometer. Hanya 7% energi tersebut terdiri dari ultraviolet (AM 0), 47% adalah cahaya tampak (cahaya tampak memiliki panjang gelombang 0,4 mikrometer sampai 0,75 mikrometer), 46% merupakan cahaya inframerah (Darmanto, 2011). Beberapa hal dapat mempengaruhi pengurangan intensitas irradiance pada atmosfer bumi (Darmanto, 2011). Pengaruh tersebut dapat berupa :
- Pengurangan intensitas karena refleksi (pemantulan) oleh atmosfer bumi.
- Pengurangan intensitas oleh karena penyerapan zat-zat di dalam atmosfer (terutama oleh O3, H2O, O2, dan CO2).
- Pengurangan intensitas oleh karena Rayleigh scattering
- Pengurangan intensitas oleh karena Mie scattering
Sedangkan radiasi yang jatuh pada permukaan material pada umumnya akan mengalami refleksi, absorbsi, dan transmisi. Dari tiga proses ini maka material akan memiliki refleksivitas (Ο), adsorbsivitas (Ξ¬), dan transmisivitas (Ο). Refleksi adalah pemantulan dari sebagian radiasi tergantung pada harga indeks bias dan sudut datang radiasi. Refleksi spektakuler terjadi pantulan sinar pada sebuah cermin datar dimana sudut datang sama dengan sudut pantul. sedangkan refleksi difusi terjadi berupa pantulan kesegala arah.
Transmisi memberikan nilai besar radiasi yang dapat diteruskan oleh suatu lapisan permukaan.Kemampuan penyerapan (absorbsivitas) dari suatu permukaan merupakan hal yang penting dalam pemanfaatan radiasi seperti pada pemanfaatan radiasi surya.Harga absorbsivitas berlainan untuk sudut datang radiasi yang berlainan. Menurut British Building Research untuk sudut datang dibawah 75o, harga absorbsivitas terletak antara 0,8 sampai 0,9 dari absorbsivitas yang dimiliki oleh suatu benda. Absorbsivitas memberikan nilai besarnya radiasi yang dapat diserap.Misalnya pada bagian absorber pada sebuah pengumpul radiasi surya. Ketiga proses tersebut diatas yaitu, absorbsi, refleksi, dan transmisi adalah hal yang penting dalam proses pemanfaatan radiasi surya, karena ini menyangkut efektifitas pemanfaatan pada sebuah pengumpul radiasi surya.
1 Like