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