KESETIMBANGAN
PANAS BUMI
NAMA KELOMPOK :
1.
BAYU KENCANA
PUTRA (13.11.2466)
2.
CINDY SELLY S.D. (13.11.2467)
3.
SYAHRIR (13.11.2492)
4.
THARIIQ HARUN AL
RASYIID (13.11.2493)
Akademi
Meteorologi dan Geofisika (AMG)
JAKARTA
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah memberikan kita berbagai macam nikmat, sehingga aktifitas hidup yang kita
jalani ini akan selalu membawa keberkahan, baik kehidupan di alam dunia ini,
lebih-lebih lagi pada kehidupan akhirat kelak,
sehingga semua cita-cita serta harapan yang ingin kita capai menjadi lebih
mudah dan penuh manfaat.
Terima kasih sebelum dan sesudahnya penulis
ucapkan kepada Dosen serta teman-teman
sekalian yang telah membantu, baik bantuan berupa moriil maupun materiil,
sehingga makalah ini terselesaikan dalam
waktu yang telah ditentukan.
Kami menyadari sekali, didalam penyusunan
makalah ini masih jauh dari kesempurnaan serta banyak kekurangan-kekurangnya,
baik dari segi tata bahasa maupun dalam hal pengkonsolidasian kepada dosen serta teman-teman sekalian, yang
kadangkala hanya menuruti egoisme
pribadi, untuk itu besar harapan kami jika ada kritik dan saran yang membangun untuk lebih menyempurnakan
makalah-makah penulis dilain waktu.
Harapan yang paling besar dari penyusunan
makalah ini ialah, mudah-mudahan apa yang penulis susun ini penuh manfaat, baik
untuk pribadi, teman-teman, serta orang lain yang ingin mengambil atau
menyempurnakan lagi atau mengambil hikmah dari judul ini.
Tangerang, januari 2013
Penyusun
KESETIMBANGAN
PANAS BUMI
A. Radiasi Matahari
Radiasi matahari adalah radiasi gelombang
pendek dengan panjang gelombang 0,15 µm dan 3,0 µm. Radiasi infra merah panjang
gelombang 3,0 dan 100 µm. Radiasi matahari tidak semuanya dapat sampai ke
permukaan bumi (± 43 %) karena pada saat memauki atmosfer bumi terhalang oleh
beberapa proses, diantaranya adalah;
a)
Proses penyerapan
(absorbsi)
Proses penyerapan (absorbsi) adalah penyerapan
unsur-unsur radiasi matahari, misalnya sinar gamma, sinar-X, dan ultraviolet.
Unsur-unsur yang menyerap radiasi matahari tersebut adalah oksigen, nitrogen,
ozon, hidrogen, dan debu.
b)
Proses pemantulan
(reflection)
Proses pemantulan (reflection) adalah pemanasan matahari terhadap udara
tetapi dipantulkan kembali ke angkasa oleh butir-butir air (H2O),
awan, dan partikel-partikel lain di atmosfer.
c)
Proses pemencaran
(scattering)
1.
Direct Radiation
Radiasi matahari
yang dapat langsung mencapai permukaan bumi.
2.
Sky Radiation
Radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi
secara tidak langsung. Diperkirakan bahwa 35 % dari radiasi Matahari yang
diterima pada batas atas atmosfer Bumi dikembalikan kembali ke ruang angkasa
dalam bentuk gelombang pendek oleh proses hamburan, dan pemantulan-pemantulan
oleh awan, oleh partikelpartikel debu, oleh molekul-molekul udara, dan oleh
permukaan Bumi, sedangkan sisanya sebesar 65 % diserap oleh atmosfer Bumi dan
permukaan Bumi. Radiasi yang diserap permukaan Bumi dipergunakan untuk memanasi
atmosfer dari bawah. Dari 51 % radiasi yang diserap permukaan Bumi, 34 %
berasal dari radiasi Matahari langsung, dan 17 % lagi dari radiasi difus atau
radiasi langit (sky radiation).
Karena temperatur rata-rata tahunan Bumi
secara keseluruhan konstan, artinya Bumi tidak bertambah panas atau bertambah
dingin, maka 65 % dari radiasi Matahari yang diserap atmosfer dan permukaan
Bumi harus dipancarkan kembali ke ruang
angkasa dalam bentuk radiasi gelombang
panjang.
3.
Global Radiation
Jumlah radiasi
matahari yang langsung (direct radiation) dan radiasi tidak langsung (sky radiation)
yang sampai ke permukaan bumi.
4.
Refraksi
Atau pembiasan
dalam optik geometris didefinisikan sebagai perubahan arah rambat partikel
cahaya akibat terjadinya percepatan.
B.
Radiasi Bumi
Radiasi bumi adalah radiasi gelombang panjang dengan panjang gelombang
4,0 sampai dengan 8,0 µ (mikron). Radiasi infra merah panjang gelombang 10 µm.
Uap air dan awan adalah sebagai refrektor radiasi matahari (radiasi gelombang
pendek) dan sebagai penyerap untuk radiasi bumi (radiasi gelombang panjang).
Penyebab panas di permukaan bumi yaitu radiasi bumi yang berasal dari radiasi
matahari yang di serap di permukaan dan diubah menjadi gelombang panjang ke
permukaan.
Insolasi adalah insolation (Incoming Solar Radiation), radiasi
matahari yang diterima oleh permukaan bumi persatuan luas dan satuan waktu.
Insolasi berubah terhadap variasi ketinggian matahari ;
1)
Jika matahari
tinggi, radiasi yang jatuh tegak lurus terhadap permukaan bumi, matahari
rendah, radiasi akan disebarkan di dalam area yang luas.
2)
Insolasi juga
dipengaruhi terhadap panjang waktu dari matahari terbit sampai dengan terbenam.
C.
Hukum Radiasi
1)
Hukum Planck
2)
Hukum Steven
Boltzman
3)
Hukum Wien
4)
Hukum kirchoff
Sistem
ditinjau dalam keadaan steady (mantap), dimana dua plat pendek dipisahkanoleh
ruang kosong (hampa). Plat kiri meradiasikan sebagai Black Body (BB), plat
kanan meradiasikan sebagai benda abu-abu (gray body). Dimana permukaan yang
menghadap keluar diisolasi secara sempurna dan plat-plat dalam keadaan
kesetimbangan radiatif.
|
Mengenai plat
abu-abu yang di sebelah kanan, diserap
bagian yang diserap aE. Karena
dikedua plat T (temperatur) sama , maka emisi di plat abu-abu . Hukum kesetimbangan thermal, maka setiap
plat harus mengemisikan sebesar radiasi yang diserap sebagai ;
 |
Dalam
hubungan yang umum ;
Hukum kirchoff.
|
D.
Efek Atmosfer Terhadap Radiasi Matahari
1)
Dipantulkan
2)
Diserap
3)
Dihamburkan
;
Jika cahaya atau radiasi matahari melalui
medium transparan yang mengandung partikel-partikel kecil atau molekul-molekul
maka radiasi akan disimpangkan ke segala arah. Syaratnya adalah apabila
partikel diameternya jauh lebih kecil dibandingkan gelombang radiasi.
E. Kesetimbangan
Radiasi Matahari
Bagaimanakah
proses penyerapan dan pengemisian radiasi Matahari oleh atmosfer Bumi dan
permukaan Bumi terjadi,diperkirakan bahwa 35 % dari radiasi Matahari (Albedo Bumi) yang diterima pada batas
atas atmosfer Bumi dikembalikan kembali ke ruang angkasa dalam bentuk gelombang
pendek oleh proses hamburan, dan pemantulan-pemantulan oleh awan, oleh
partikel-partikel debu, oleh molekulmolekul udara, dan oleh permukaan Bumi,
dengan perincian; 2 % dipantulkan oleh permukaan Bumi, 6 % dipantulkan atau
dihamburkan oleh atmosfer, dan 27 % dipantulkan oleh awan. Sisanya sebesar 65 %
diserap oleh atmosfer Bumi dan permukaan Bumi. Atmosfer menyerap sebesar 14 %
radiasi Matahari dan permukaan Bumi menyerap sebesar 51 % radiasi. Radiasi yang
diserap permukaan Bumi dipergunakan untuk memanasi atmosfer dari bawah. Dari 51
% radiasi yang diserap permukaan Bumi, 34 % berasal dari radiasi Matahari
langsung, dan 17 % lagi dari radiasi difus atau radiasi langit (sky radiation).
Dengan demikian hanya 65 % dari radiasi Matahari yang dapat digunakan untuk
memanaskan atmosfer Bumi, yaitu sebesar 14 % langsung diserap oleh atmosfer,
dan 51 % yang diserap permukaan Bumi.
Karena temperatur
rata-rata tahunan Bumi secara keseluruhan konstan, artinya Bumi tidak bertambah
panas atau bertambah dingin, maka 65 % dari radiasi Matahari yang diserap
atmosfer dan permukaan Bumi harus dipancarkan kembali ke ruang angkasa dalam
bentuk radiasi gelombang panjang. Tidak boleh ada radiasi yang menunpuk di
Bumi. Bentuk dan kuantitas pancaran radiasi sistem atmosfer Bumi adalah 14 % hilang ke ruang angkasa dan tidak
memanasi atmosfer, 6 % radiasi Bumi diserap atmosfer yang disebut radiasi
efektif, 9 % diterima atmosfer melalui panas yang dibawa oleh arus turbulensi
dan konveksi. 19 % diterima atmosfer melalui kondensasi dari uap air, dimana
panas laten kondensasi dilepaskan.
Jadi
jumlah radiasi yang dipancarkan ke ruang angkasa oleh atmosfer sama dengan 14 +
6 + 9 + 19 = 48 %, dan jumlah yang dipancarkan langsung oleh permukaan Bumi ke
ruang angkasa adalah 17 %. Sehingga jumlah total radiasi yang pancarkan kembali
oleh sistem atmosfer-Bumi ke rung angkasa adalah 48 + 17 = 65 %. Jumlah ini
tepat seimbang dengan radiasi Matahari yang diserap oleh sistem atmosfer-Bumi,
yaitu 65 %.
F.
Kesetimbangan Radiasi Bumi
Radiasi gelombang pendek yang
dikembalikan ke angkasa 35 %, radiasi gelombang panjang yang dipancarkan
kembali ke ruang angkasa 65 % (100 % - 35 %). Bumi menyerap radiasi matahari 51
% dan meradiasikan kembali dengan rincian sebagai berikut :
1)
17 % hilang ke
ruang angkasa dan tidak memanasi atmosfer.
2)
6 % radiasi bumi
diserap atmosfer yang disebut radiasi efektif.
3)
9 % diterima
atmosfer melalui panas yang dibawa oleh arus turbulensi dan konveksi.
4)
19 % diterima
atmosfer melalui uap air dimana panas laten kondensasi dilepaskan.
Jadi jumlah yang
dipancarkan ke ruang angkasa oleh atmosfer sebesar ; 14 + 6 + 9 + 19 = 48 %.
Jumlah yang dipancarkan langsung di permukaan bumi yaitu 17 %. Total jumlah
radiasi kembali ke ruang angkasa 48 + 17 = 65 %.
0 comments:
Catat Ulasan