ALAT UKUR
RADIASI SURYA DAN LAMA PENYINARAN
(Bagian-bagian, Prinsip kerja dan cara pemasangan)
By. Yohanis Sarma
UNHAS
Radiasi
Surya adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi
di matahari. Energi radiasi surya berbentuk sinar dan gelombang
elektromagnetik.Spektrum radiasi surya 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.
Radiasi
Surya merupakan salah satu komponen iklim yang cukup berpengaruh dalam
menentukan pertumbuhan tanaman ataupun keseluruhan aktivitas mahluk hidup yang ada diatas permukaan bumi.
Radiasi Surya membantu tanaman untuk melakukan fotosintesis. Adapun radiasi
yang digunakan untuk proses fotosintesis dikenal dengan sebutan PAR
(Photosynthetic Acid Radiation).
Panca
indera manusia tidak dapat mendeteksi keberadaan radiasi, oleh karena itu perlu
suatu alat yang dapat mendeteksi banyaknya intensitas cahayah surya yang masuk
ke bumi.Dengan menggunakan alat pengukur radiasi matahari kita dapat mengetahui
seberapa besar radiasi yang dipancarkan ke bumi pada cuaca dan suhu tertentu.
A.
Campbell-Stokes
Alat
untuk mengukur lamanya penyinaran matahari ada beberapa jenisdiantaranya : tipe
Campbell-Stokes, tipe Yordan, tipe Marvin dan tipe Foster.Untuk Indonesia yang
banyak dipakai adalah tipe Yordan dan Campbell-stokes, sekarang tipe
Campbell-Stokes yang paling luas penggunaannya karena lebih telitidan
mudah.Campbell-Stokes secara khusus di pergunakan untuk mengukur waktu danlama
matahari bersinar dalam satu hari dimana alat tersebut dipasang.
CampbellStokesterdiri atas beberapa bagian yaitu :
1.
Plat
logam berbentuk mangkuk, sisi bagian dalamnya bercelah- celahsesuai tempat
kartu pencatat dan penyanggah bola kaca pejaldilengkapi skala dalam derajat
yang sesuai dengan derajat lintangbumi,
2.
Bola
kaca pejal (umumnya berdiameter 96 mm),
3.
Bagian
pendiri (stand),
4.
Bagian
dasar terbuat dari logam yang dapat di-leveling,
5.
Kertas
pias terdiri atas tiga jenis menurut letak matahari
· Prinsip Kerja
Sinar
matahari yang datang menuju permukaan bumi, khususnya yang tepat jatuh pada
sekeliling permukaan bola kaca pejal akan difokuskan ke atas permukaan kertas
pias yang telah dimasukkan ke celah mangkuk dan meninggalkan jejak bakar sesuai
posisi matahari saat itu. Jumlah kumulatif titik bakar inilah yang disebut
sebagai lamanya matahari bersinar dalam satu hari (satuan jam/menit)
(BMG,2006:47).
· Cara Pemasangan
Cara
pemasangan Campbell-Stokes di Lapangan antara lain :
1. alat diletakkan di
atas pondasi dengan alas kayu datar dan rata, bercat putih setinggi 120 cm atau
di menara atau atap gedung apabila tidak terdapat daerah yang cukup terbuka di
permukaan tanah,
2. sumbu bola mengarah
Utara-Selatan sehingga letak kertas pias sejajar dengan arah Timur-Barat,
3. alat harus pada
posisi horisontal, hal ini dengan mengatur sekrup yangtersedia. Umumnya pada
alas dari alat terdapat indikator (water pas),
4. kemiringan lensa
bola bersama dengan kertas pias harus disesuaikan menurut derajat lintang bumi
setempat. Setelah mencapai kemiringan yang benar sekrup pengunci diputar agar
kedudukan tersebut tidak berubah,
5. lensa bola harus
tepat berada ditengah, membagi jarak Timur-Baratkerta atas dua bagian yang sama
panjang. Kedudukan ini biasanya sudah diatur lebih dahulu oleh pabrik pembuat
alat denganmenggunakan alat khusus ”Centering Gauge”,
6. memasang kertas pias
sesuai dengan tanggal penggunaannya (BMG,2006:50). Kertas pias tersebut
terpasang pada paritnya yang benar pada jam 12.00 di kertas pias harus tepat di
tanda pertengahan parit pias. Cara pemasangan yang menyimpang dari ketentuan
akan menghasilkan tanda pembakaran yang tidak benar. Penggatian kertas pias
dilakukan tiap hari setelah matahari terbenam.Tanggal penggunaannya harus
dituliskan di balik kertas untuk memudahkan pemindahan ke dalam buku.Selama
satu tahun diperlukan 365 atau 366 lembar kertas.
B. Actinograph
Alat
untuk mengukur intensitas radiasi matahari bernama Actinographatau kadang
dikenal dengan sebutan mechanical Pyranograph dipergunakan untukmengukur total
intensitas dari radiasi mathari langsung, radiasi matahari yangdipantulkan
atmosfer dan radiasi difusi dari langit dalam satu hari yang dapatdihitung
(BMG,2006:70).
Komponen-komponen
utama dari Actinograph adalah sebagai berikut :
1. sensor, terdiri dari
masing-masing dua strip bimetal bercat putih
dan hitam,
2. glass dome,
3. plat pengatur
bimetal,
4. mekanik pembesar,
5. tangkai dan pena
pencatat,
6. drum clock,
7. pengatur level
(perata-rata air),
8. kontainer silica-gel
(penyerap uap air),
9. bagian dasar,
10.
penutup/cover (BMG,2006:70).
·
Prinsip
Kerja
Actinograph
bekerja dengan prinsip perbedaan temperatur antara dua stripparalel bimetal
bercat putih dan hitam. Perbedaan temperatur terjadi karena radiasimatahari
yang sampai ke bimetal bercat putih akan dipantulkan maka strip inihanya respon
terhadap temperatur ambang sedangkan radiasi yang sampai kebimetal hitam, akan
diserap atau diabsorbsi sehingga strip ini akan responterhadap temperatur ambang
dan radiasi yang datang akibatnya terjadi distorsiatau menggeliat terhadap
strip bimetal putih.
Masing-masing
satu sisi strip putih dan strip hitam dihubungkan dan sisisisidari bimetal
putih dihubungkan ke peti instrumen serta sisi-sisi lain bimetalhitam
dihubungkan ke tangkai pena melalui sistem tuas sehingga masing-masing
akan
saling meniadakan kondisi ambang dengan meninggalkan keluk (curvature) yang merepresentasikan
intensitas radiasi yang datang dan secara proporsionalditunjukkan oleh posisi pena
dan kertas pias.
Glass-dome
akan mentransmisikan 90% energi elektromagnetik, denganpanjang gelombang antara
0,3 s.d. 3,0 micron dan silika-gel akan menyerap uapair agar tidak terjadi
kondensasi pada permukaan glass-dome (BMG,2006:74).Total intensitas radiasi
matahari adalah merupakan luas area yang berbedadibawah kurva yang termasuk
selama periode pengukuran. Total intensitas inidapat dihitung dengan mengalikan
faktor kalibrasi alat (K) dengan luas curva
yang terbentuk
(Manan,1986:88).
·
Cara
Pemasangan
Cara pemasangan alat
perkam intenmsitas radiasi matahari Actinograph :
1. meletakkan
Actinograph pada permukaan datar atau rata diataspermukaan tanah. Lokasi
pemasangan harus bebas dari pohonmaupun bangunan yang dapat menghalangi sinar
matahari ke arah alatdan bebas dari bahan-bahan yang dapat memantulkan sinar
kuat kearah alat,
2. mengatur posisi
bimetal persegi-persegi searah utara-selatan dan kacajendela kearah timur,
3. mengatur leveling
alat melalui kaki-kaki yang dapat diatur ataudiputar,
4. kebersihan alat
harus selalu diperhatikan terutama bagian glass dome,
5. silika gel harus
diganti secara periodik sesuai iklim dimana alatditempatkan,
6. seal karet yang
terletak pada bagian dasar secara periodik juga harus diganti terutama jika sudah
kurang elastis atau rusak.
Untuk metode
pengoperasiannya dimulai saat matahari terbit, kemudianmembuka cover dan
melepaskan drum-clock dari shaftnya. Memasang kertas piasyang terhimpit di
penjemput drum-clock. Setelah matahari terbenam pias diambiluntuk pias harian
(Manan,1986:94).
C.
Solarimeter
Solarimeter
adalah pyranometer, jenis alat ukur digunakan untuk mengukur radiasi
dikombinasikan matahari langsung dan menyebar. Sebuah solarimeter
mengintegrasikan mengukur energi dari radiasi matahari yang dikembangkan
berdasarkan penyerapan panas oleh benda hitam. Prinsip instrumen ini dirancang
pada pertama kali dikembangkan oleh pastor Italia, Pastor Angelo Bellani. Dia
menemukan metode actinometric yang didasarkan pada teknik fisika dan kimia
Solarimeter
Type Jordan
Solarimeter
tipe Jordan digunakan untuk mengukur lamanya penyinaran surya per jam.
Komponen-komponen
utama dari Solarimeter Type Jordan adalah sebagai berikut :
a.
Silinder setengah lingkaran
b.
Celah sempit masuknya sinar
c.
Pelindung celah sempit
d. Sekrup pengatur kemiringan
· Prinsip kerja
Prinsip
kerja alat ini adalah pembakaran pias.Panjang pias yang terbakar dinyatakan
dalam satu jam. Dalam satu hari Solarimeter ini menggunakan 2 kertas pias untuk
menentukan lama panjang penyinaran.Solarimeter bekerja berdasarkan reaksi
fotokimia, sinar matahari yang masuk melalui lubang sempit solarimeter bereaksi
dengan Kalium ferosianida yang terlapis dalam kertas pias dalam tabung silinder
di dalam solarimeter. Garam fero akan teroksidasi sehingga terbentuk noda
apabila dicuci dengan akuades. Selanjutnya digunakan kertas PP untuk mengukur
panjang noda yang terbentuk.Panjang noda terbentuk merupakan panjang penyinaran
aktual.
· Pemasangan
Alat
dipasang di tempat terbuka sehingga sinar matahari tidak terhalang oleh pohon
atau benda lain. Solarimeter ini dipasang dengan tidak ada halangan ke arah
timur maupun barat, karena merupakan arah terbit dan tenggelamnya
matahari.Kelemahan alat ini yaitu saat interprestasi hasil pengukuran oleh
orang yang berbeda dapat menunjukkan perbedaan sampai 5% lama penyinaran
bulan.Solarimeter tipe Jordan pemakaiannya kurang praktis sehingga alat ini
sering sekali tidak dipergunakan.
Solarimeter
Type Cambell Stokes
Komponen-komponen
utama dari Solarimeter Type Combell Stokes adalah sebagai berikut :
a.
Lensa bola kaca pejal dengan jari-jari 7,3cm
b.
Busur pemegang bola kaca pejal
c.
Sekrup pengunci kedudukan lensa
d.
Sekrup pengatur kemiringan
e.
Mangkuk tempat kertas pias
Solarimeter
tipe Combell Stokes bekerja berdasarkan pemfokusan sinar matahari untukmengukur
panjang penyinaran. Prinsip alat ini adalah pembakaran pias, sedangkan panjang
pias yang terbakar dinyatakan dalam satuan jam. Dalam satu hari Solarimeter ini
menggunakan hanya satu kertas pias. Kertas Pias diletakkan pada titik api bola
lensa. Hasil pembakaran pias akan
terlihat seperti garis lurus di bawah bola lensa. Kertas pias yang tidak
terletak pada titik api lensa tidak akan terbakar.
Seperti
pada Solarimeter Type Jordan, Alat ini dipasang di tempat terbuka yang tidak
terdapat halangan ke arah Timur matahri terbit dan ke arah Barat saat matahri
terbenam. Terdapat tiga jenis pias yang digunakan pada lat yang sama yaitu,
pias waktu matahari di ekuator, di utara dan di selatan.
D.
Gun Bellani
Fungsi
alat ini sama dengan alat aktinograf yaitu untuk mengukur total radiasimatahari
selama satu hari sejak matahari terbit hingga terbenam.
Komponen-komponen
utama dari Gun Bellani adalah sebagai berikut :
a.
Bola bulat hitam berisikan air dan dihubungkan dengan tabung buret
b.
Silinder pelindung
c.
Skala pengamatan
·
Prinsip
Kerja
Alat
ini tidak secaralangsung mengukur radiasi matahari, tetapi melalui suatu proses
penguapan zat cairterlebih dahulu. Jumlah zat cair yang
diuapkanberbanding lurus dengan total radiasi matahari yang
diterima. Alat Gun Bellani ini terdiri dari bagian
sensor berbentuk bulat hitam yang berisikan air dandihubungkan
dengan tabung buret yangberskala dalam satuan milimeter.
Radiasi
yang diterima oleh sensormengakibatkan sensor menjadi panas sehinggazat cair
yang ada dalam sensor menguap,kemudian uap air ini akan mengkondensasidibagian
bawah tabung buret. Pengamatandilakukan dengan membaca jumlah air
yangterkondensasi pada tabung buret, kemudianalat dibalik sehingga posisi bola
hitam beradadibagian bawah dan air akan masuk ke dalam sensor. Selanjutnya alat
dibalikkembali, sensor ada dibagian atas dan zat cair tetap berada dalam bola
hitam. SedikitZat cair yang tumpah kedalam tabung buret dibaca sebagaiskala awal kemudian alatdiletakkan
kembali kedalamsilinder pelindung.
Besarnyapenambahan
volume air yangterkondensasi dapat diketahui dengan cara, yaitu:
Jumlah
pembacaan hari inidikurangi dengan skala awalhari sebelumnya, Waktu pengamatan
dilakukan sekali dalam sehari yaitu setiap pagi jam 07.00 Wib
DAFTAR PUSTAKA
BMG. 2006. Alat-alat Meteorologi di Stasiun Klimatologi
semarang. Semarang : BMG Stasiun Klimatologi Klas 1 Semarang
Kurniawan,
Rendika.”Alat-alat
Klimatologi”.27/02/2016. http://rendika-ferrik.blog.ugm.ac.id/2011/05/28/alat-alat-klimatologi-part-i/
Manan, Michael. 1986. Actinograph and Solar Effect. Sydney :
United NationsFramework Convention on Climate Change
Yuliatmaja, M.R. 2009. Kajian Lama Penyinaran Matahari dan
Intensitas Matahari Terhadap Pergerakan Semu Matahari Saat Solstice.
Semarang: Universitas Negeri Semarang