RADIASI MATAHARI

Kita percaya bahwa Matahari adalah sumber energi yang memanasi permukaan Bumi. Tetapi bagaimana energi ini dikirim dari Matahari ke Bumi?

Energi matahari melakukan jalannya ke Bumi dengan mekanisme pemindahan energi yang dinamakan radiasi. Energi yang dipindahkan dengan radiasi berjalan keluar dari sumbernya dalam segala arah. Matahari memancarkan cahaya dan panas maupun cahaya UV yang menyebabkan warna kuning coklat karena terbakar panas sinar matahari. Cahaya, panas dan cahaya UV adalah hanya bagian dari deretan besar energi yang dinamakan radiasi elektromagnetik, atau radiasi. 

spektrum sinar matahari

Tidak sepenuhnya, transmisi radiasi elektromagnetik serupa dengan gelombang laut. Seperti gelombang laut, gelombang elektromagnetik datang dalam berbagai ukuran. Spektrum elektromagnetik dibagi berdasarkan panjang gelombang. Sinar Gamma mempunyai panjang gelombang terpendek – kurang dari sepermilyar centimeter, dan gelombang radio adalah yang terpanjang, dengan panjang gelombang dapat mencapai kilometer. Cahaya tampak, seperti namanya, adalah hanya bagian dari spektrum yang dapat kita lihat.

Cahaya tampak kenyataannya terdiri dari campuran warna, masing-masing berhubungan dengan panjang gelombang yang berbeda. Hal ini dapat didemonstrasikan dengan melewatkan cahaya matahari melalui prisma. Setiap panjang gelombang cahaya dibelokan secara berbeda menghasilkan susunan warna yang kita kenal dengan bianglala. Violet mempunai panjang gelombang terpendek dan merah mempunyai panjang gelombang terpanjang.

Cahaya disebelah merah dan yang mempunyai panjang gelombang yang lebih panjang adalah radiasi infrared. Radiasi infrared tidak tampak, tetapi kita merasakannya sebagai panas. Panjang gelombang tak tampak yang paling dekat dengan violet dinamakan ultraviolet dan adalah cahaya yang bertanggung jawab pada penyebab luka bakar di kulit karena panas sinar matahari.

Walaupun radiasi elektromagnetik dibagi menjadi kategori, seluruh bentuk pada dasarnya adalah sama. Ketika setiap bentuk radiasi diserap oleh suatu obyek, hasilnya adalah kenaikan suhu. Seluruh panjang gelombang berpindah menembus angkasa pada kecepatan 300,000 km (186,000 mil) per detik (kecepatan cahaya). Untuk memahami bagaimana atmosfer dipanasi, perlu mempelajari beberapa hukum dasar yang menguasai radiasi. Salah satu hukum dasar yang menguasai radiasi menegaskan bahwa: semua obyek, pada suhu berapa saja, mengemisikan energi radiant. Tidak saja obyek panas seperti Matahari, tetapi juga benda dingin seperti es, mengemisikan energi. Hukum dasar ke dua menegaskan bahwa: makin panas benda yang meradiasikan, makin pendek panjang gelombang dari emisi maksimum.

Hukum dasar yang lain yang berkaitan dengan radiasi menegaskan bahwa: obyek yang merupakan absorber radiasi yang baik, seperti permukaan Bumi, juga merupakan emiter yang baik. Permukaan Bumi dan Matahari menyerap dan meradiasikan dengan efisiensi hampir 100% untuk masing2 suhunya. Sedangkan, gas2 adalah absorber dan radiator yang selektif. Dan Atmosfer adalah campuran dari gas2. Dengan demikian gas2 yang membentuk atmosfer adalah absorber dan emitter yang baik dari beberapa panjang gelombang tetapi tidak menyerap atau mengemisikan panjang gelombang yang lain. Beberapa gas adalah absorber dan emitter yang baik dari radiasi gelombang panjang. Pengalaman menceritakan bahwa atmosfer adalah transparan thd cahaya tampak karena cahaya tersebut dengan segera mencapai permukaan Bumi. Sebaliknya, gas2 yang membentuk atmosfer kita mampu menyerap dan mengemisikan banyak radiasi yang lebih panjang yang diemisikan oleh Bumi.

APA YANG TERJADI PADA RADIASI MATAHARI YANG DATANG?

Sebagian energi matahari dipantulkan kembali ke ruang angkasa. Dia meninggalkan dalam panjang gelombang pendek yang sama ketika dia datang ke Bumi.

Scaterring adalah proses dimana gas2 dan partikel yang sangat kecil di atmosfer membelokkan eneergi matahari. Ketika berkas cahaya dibaurkan, dia menghasilkan banyak cahaya yang lebih lemah. Beberapa energi dikembalikan ke ruang angkasa. Scattering menjelaskan bagaimana cahaya mencapai daerah bayangan atau kamar dimana cahaya matahari langsung tidak ada.

Pada rata2nya, sekitar 30% dari energi matahari yang dihalangi Bumi dipantulkan dan dibaurkan kembali ke angkasa. Persentase total radiasi yang dipantulkan oleh permukaan dinamakan albedo.

Albedo permukaan daratan dan permukaan laut umumnya rendah. (satu perkecualian adalah permukaan yang tertutup es dan salju). Sebaliknya albedo awan umumnya tinggi. Dengan Mudah dapat membedakan awan dari permukaan Bumi dalam citra tersebut. Permukaan daratan dan air nampak gelap (albedo rendah), akan tetapi awan nampak putih (albedo tinggi).

Sebagian energi matahari diserap secara langsung oleh atmosfer dan awan. Seperti yang anda lihat, persentasenya relatif kecil. Presentase dari energi matahari datang yang benar2 paling besar menembus atmosfer dan diserap pada permukaan Bumi. Dengan demikian atmosfer tidak menerima jumlah yang besar dari energinya secara langsung dari Matahari. Seperti yang akan kita lihat, dia dipanasi terutama oleh energi yang pertama-tama diserap oleh permukaan Bumi dan kemudian diemisikan oleh permukaan ke langit. Persentase yang ditunjukkan digambar adalah rata-rata global. Jumlah aktual dapat bervariasi karena beberapa faktor yang dapat menyebabkan albedo bervariasi.

APA YANG MENYEBABKAN ALBEDO BERVARIASI?

Sudut berkas cahaya Matahari mempengaruhi persentase cahaya yang dipantulkan. Makin kecil sudut Matahari, makin panjang lintasan menembus atmosfer. Lintasan yang lebih panjang menembus atmosfer meningkatkan jumlah scaterring dan pemantulan.

Ketika albedo meningkat, ada sedikit energi matahari tersedia untuk memanasi Bumi dan atmosfernya. Bila albedo mengecil, lebih energi yang tersedia.

Faktor yang Menyebabkan Variasi dalam Albedo:

– Tutupan awan

– Sifat dasar permukaan

– Sudut Matahari 

PENGARUH WARNA PADA ALBEDO

Tinjau kembali bahwa persentase total radiasi yang dipantulkan oleh permukaan disebut albedo permukaan tersebut. Albedo dari satu tempat ke tempat dan dari waktu ke waktu dapat sangat bervariasi. Permukaan yang berbeda memantulkan dan menyerap cahaya dengan beda pula. Ingat bahwa atmosfer dipanasi ketika radiasi gelombang panjang dari Bumi diserap oleh atmosfer. Permukaan dengan albedo tinggi adalah bukan penyerap radiasi matahari yang efisien. Melainkan, permukaan semacam itu memantulkan persentase yang tinggi dari panjang gelombang pendek Matahari kembali ke angkasa.

Karena radiasi matahari gelombang pendek yang dipantulkan oleh permukaan Bumi tidak diserap oleh atmosfer, suhu atmosfer di atas permukaan dengan albedo tinggi lebih dingin daripada jika albedonya lebih rendah.

Untuk memahami pengaruh warna pada albedo, mari kita melakukan percobaan

Dari percobaan diketahui bahwa obyek warna gelap menyerap persentase cahaya lebih besar daripada warna cerah. Obyek warna cerah mempunyai albedo lebih besar dari pada obyek warna gelap. Jika anda tinggal di wilayah dengan winter yang panjang dan dingin, atap berwarna gelap akan menjadi pilihan terbaik. Dengan jumlah radiasi yang sama mencapai permukaan, udara di atas permukaan yang tertutup salju akan menjadi lebih dingin daripada udara di atas permukaan yang berwarna gelap.

Daftar Pustaka:

Presentasi Mata Kuliah Meterologi Umum oleh HERY HARYANTO

Lutgens, The Atmosfer