Dokumen tersebut membahas tentang suhu, sumber panas utama bumi berasal dari radiasi matahari, faktor yang mempengaruhi radiasi matahari, dan alat pengukur intensitas radiasi matahari seperti pyrheliometer dan solarimeter."

1. INDIKATOR KOMPETENSI
MAHASISWA MEMILIKI PENGUASAAN
TENTANG PENGERTIAN, FAKTOR YANG
MEMPENGARUHI, SEBARAN DAN FLUKTUASI,
PERAN SUHU DALAM IKLIM
SUHU

2. ILUSTRASI
Fenomena bun upas kembali terjadi di kawasan Dieng, Jawa
Tengah.Sejak subuh hari ini, Jumat (6/7/2018), tanaman di Dieng
diselimuti embun beku berwarna putih, bak terkena salju.
.

3. Suhu Panas Ekstrem 'Serang' Eropa,
Tembus 40 Derajat Celcius (2 Agustus 2018)
VIVA – Suhu udara panas ekstrem melanda berbagai negara di
dunia. Di Spanyol, suhu udara telah melewati angka 40 derajat
Celcius. Pemerintah Spanyol lalu mengimbau penduduk lokal
maupun wisatawan untuk menjaga kesehatan.

4. SUMBER PANAS
Sumber panas utama di bumi :
radiasi matahari. Radiasi matahari
adalah pancaran energi yang berasal
dari proses thermonuklir yang terjadi
di Matahari. Energi radiasi Matahari
berbentuk sinar dan gelombang
elektromagnetik.

5. Pancaran Radiasi Surya
• Radiasi surya (surya = matahari) sumber energi
utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang
menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer
bumi.
• Permukaan matahari bersuhu 6000 K, dengan jarak
dari bumi 150 juta Km
• Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360 Wm2,
yang sampai ke permukaan bumi setengah dari yang
diterima di puncak atmosfer.
• Rata-rata 30% radiasi yang sampai dipermukaan
bumi dipantulkan kembali ke angkasa luar.

6. Karakteristik Radiasi Surya dan Bumi
• Setiap benda di alam yang bersuhu 0 K (-273 o C)
memancarkan radiasi berbanding lurus dengan
pangkat empat suhu permukaannya (Hukum
Stefan – Boltzman)
F = ε σ T4
F = Pancaran RAdiasi (Wm2)
ε = emisivitas permukaan, bernilai satu untuk benda
hitam (black body radiation), sedangkan untuk
benda-benda alam berkisar 0.9-1.0)
σ = tetapan Stefan – Boltzman (5.67 10-8 Wm2)
T = Suhu permukaan (K)

9. Faktor yang mempengaruhi
radiasi matahari
• Jarak Matahari.
• Intensitas radiasi Matahari, yaitu besar kecilnya sudut
datang sinar Matahari pada permukaan bumi.
• Panjang hari (sun duration), yaitu jarak dan lamanya
antara Matahari terbit dan Matahari terbenam.
• Pengaruh atmosfer. Sinar yang melalui atmosfer
sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap
air, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya
diteruskan ke permukaan bumi

10. Penerimaan Radiasi Surya di
Permukaan Bumi
• Bervariasi menurut tenpat dan Waktu
• Skala makro menurut tempat ditentukan
oleh letak lintang dan keadaan atmosfer
terutama awan
• Skala mikro arah lereng menentukan jumlah
radiasi surya yang diteima

11. Solar Radiation

12. Solar Radiation
Summer Solstice is at
maximum solar declination
(+23.5º) and occurs around
June 21st –Sun is at Zenith at
solar noon at locations 23.5º N
latitude
Winter Solstice is at minimum
solar declination (-23.5º) and
occurs around December 21st

13. Solar Radiation
Equinoxes occur when the
solar declination is zero.
Spring equinox is around
March 21st and the fall
equinox occurs around
September 21st –Sun is at
Zenith at solar noon on the
equator.

15. KESEIMBANGAN RADIASI MATAHARI DI BUMI

17. • Perbandingan antara radiasi gelombang pendek (surya)
yang dipantulkan dengan yang datang disebut albedo
permukaan
• Di Atmosfer, uap air dan CO2 adalah penyerap radiasi
gelombang panjang utama. Energi radiasi yang diserap
oleh kedua gas tersebut dipancarkan kembali ke
permukaan bumi diiringi dengan peningkatan suhu
udara (efek rumah kaca = green house effect).
• Seperti rumah kaca, radiasi surya mampu menembus
atap kaca karena energinya besar, sedangkan radiasi
gelombang panjang dari dalam rumah kaca tidak mampu
menembus atap kaca sehingga terjadi penimbunan
energi yang berlebihan dalam rumah kaca tersebut yang
meningkatkan suhu udara.
• Gas Rumah Kaca (GRK) = uap air, CO2 dan methane)
dapat menyebabkan pemanasan global

18. Tabel 1. Absorbsi radiasi matahari (%) oleh beberapa jenis
permukaan
Jenis
permukaan
Absorb
si
radiasi
Jenis Permukaan Absorbsi
radiasi
Air
Jalan (hitam)
Tanah gelap
Padang
rumput
Pasir basah
90 – 95
90 – 95
85 -95
80 – 90
70 - 80
Jalan padat kering
Padang pasir
Pasir kering
Tanah yang terang
Salju yg sdh bbrp hari
Salju segar
75 – 85
70 – 75
55 -65
55 – 75
30 – 60
5 - 25

19. Tabel 2. Jumlah penerimaan rad. Matahari langsung pada berbagai posisi
lintang (cal/cm2/menit)
waktu Lintang oLU/LS
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-90
Diluar atm
21 Desember 0,549 0,469 0,373 0,274 0,173 0,079 0,006
21 maret 0,619 0,601 0,563 0,509 0,441 0,358 0,211
21 Juni 0,570 0,729 0,664 0,648 0,689 0,683 0,703
23 september 0.510 0,592 0,556 0,503 0,435 0,353 0,208
Dalam atm
21 Desember 0,164 0,161 0,134 0,083 0,086 0,013 0,001
21 maret 0,191 0,224 0,206 0,161 0,116 0,096 0,055
21 Juni 0,144 0,170 0,216 0,233 0,183 0,159 0,133
23 september 0,170 0,162 0,201 0,183 0,131 0,079 0,128

20. Konsentrasi beberapa gas rumah kaca
selama 2000 tahun terakhir

21. Komponen radiative
forcing dari manusia
dan alam
(radiasi matahari).

22. ALAT PENGUKUR RADIASI MATAHARI
• Pengukuran lamanya sinar matahari bersinar dimaksudkan
untuk mengetahui intensitas dan berapa lama/ jam
matahari bersinar mulai terbit hingga terbenam.
• Matahari dihitung bersinar terang jika sinarnya dapat
membakar pias Campble stokes. Lamanya matahari
bersinar dapat dinyatakan dalam presentase atau jam.
Untuk keperluan pemasangan dan pengamatan perlu
diketahui hal-hal yang menyangkut waktu semu lokal dan
waktu rata-rata lokal.
• True Solar Day yaitu waktu antara dua gerakan matahari
melintasi meridian. Waktu yang didasarkan panjang hari ini
disebut apparent solartime atau waktu semu lokal. Waktu
ini dapat ditunjukkan oleh sunshine recorder.
• Waktu semu lokal ialah waktu yang ditentukan oleh
gerakan relatif matahari terhadap horizon. Sepanjang tahun
lamanya (panjangnya) True Solar Day berbeda-beda.
22

23. 1 . PENGUKUR SINAR MATAHARI JENIS CAMPBLE STOKES
• Lamanya penyinaran sinar matahari dicatat dengan jalan memusatkan
(memfokuskan) sinar matahari melalui bola gelas hingga fokus sinar
matahari tersebut tepat mengenai pias yang khusus dibuat untuk alat ini
dan meninggalkan pada jejak pias.
• Dipergunakannya bola gelas dimaksudkan agar alat tersebut dapat
dipergunakan untuk memfokuskan sinar matahari secara terus menerus
tanpa terpengaruh oleh posisi matahari.
• Pias ditempatkan pada kerangka cekung yang konsentrik dengan bola
gelas dan sinar yang difokuskan tepat mengenai pias. Jika matahari
bersinar sepanjang hari dan mengenai alat ini, maka akan diperoleh jejak
pias terbakar yang tak terputus.
• Tetapi jika matahari bersinar terputus-putus, maka jejak dipiaspun akan
terputus-putus. Dengan menjumlahkan waktu dari bagian-bagian terbakar
yang terputus-putus akan diperoleh lamanya penyinaran matahari.
23

24. PENGUKUR SINAR MATAHARI JENIS JORDAN
• Alat ini mencatat sendiri lamanya matahari bersinar
dalam sehari yang terdiri dari dua kotak berbentuk
setengah silinder dan tertutup. Di bagian dalam
dipasang kertas yang sangat peka terhadap sinar
matahari langsung.
• Apabila seberkas matahari langsung mengenai kertas
ini akan meninggalkan bekas yang gelap. Alat ini diatur
sedemikian sehingga satu pias dipakai untuk pagi dan
pias lainnya untuk siang hari.
24

25. PENGUKURAN INTENSITAS RADIASI MATAHARI
• Untuk mengetahui intensitas radiasi yang jatuh pada permukaan bumi baik yang
langsung maupun yang dibaurkan oleh atmosfer. Intensitas radiasi matahari ialah
jumlah energi yang jatuh pada suatu bidang persatuan luas dalam satu satuan
waktu. Dalam atmosfer bumi terdapat bermacam-macam radiasi seperti :
• a. Direct Solar Radiation (S) yaitu radiasi langsung dari matahari yang sampai ke
permukaan bumi.
• b. Radiation Difus (D) yang berasal dari pantulan-pantulan oleh awan dan
pembauran-pembauran oleh partikel-partikel atmosfer.
• c. Surface Raflectivity (r) yaitu radiasi yang berasal dari pantulan-pantulan oleh
permukaan bumi.
• d. Out Going Terrestial radiation (O), yaitu radiasi yang berasal dari bumi yang
berupa gelombang panjang.
• e. Back Radiation (B) yaitu radiasi yang berasal dari awan-awan dan butir-butir uap
air dan CO2 yang terdapat dalam atmosfer.
• f. Global (total) Radiation (Q)
• g. Net Radiation (R)
25

26. • Dengan banyaknya jenis radiasi yang terdapat didalam
atmosfer berarti banyak pula alat-alat yang diperlukan
untuk mengukur radiasi langsung (S). Misalnya :
• Pyrheliometer untuk mengukur radiasi langsung (S)
• Solarimeter dan Pyranometer untuk radiasi total (Q)
• Pyrgeometer untuk mengukur radiasi bumi (O)
• Net Pyrradiometer untuk mengukur radiasi total (R)
• Pada prinsipnya sensor alat pengukur intensitas radiasi
matahari dibagi 2 jenis :
• Sensor yang dibuat dari bimetal yaitu 2 jenis logam yang
mempunyai koefisien muai panjang yang berbeda dan
diletakkan satu sama lainnya. Alat yang memakai sensor
jenis ini ialah Actinograph.
• Sensor yang dibuat dari Thermopile seperti yang terdapat
pada Solarimeter, Pyranometer dll
26

27. • AMSTRONG PYRHELIOMETER
Pyrheliometer dipakai untuk mengukur intensitas radiasi
matahari langsung (S).
Pyrheliometer terdiri dari 2 bagian pokok, yaitu sensor yang
menghasilkan gaya gerak listrik dan recorder yang berisi
battery, galvanometer dan amperemeter.
Sensor berada didalam sebuah tabung/silinder logam yang
dapat diputar horizontal dan vertikal. Tabung diputar
mengikuti gerakan matahari sehingga sinar selalu jatuh
tegak lurus ke permukaan sensor.
Pada bagian ujung/ muka tabung terdapat tutup yang
dapat diputar terhadap permukaan silinder. Penutup ini
berfungsi sebagai pelindung sensor terhadap matahari dan
juga sebagai pemutus dan penghubung kontak listrik.
27

28. SOLARIMETER DAN PYRANOMETER
• Digunakan untuk mengukur radaiasi matahari total. Untuk
memperoleh data intensitas matahari secara kontinue, Solarimeter
dihubungkan ke sebuah alat pencatat yang dinamakan Chart
Recorder yang mempunyai sifat Self Balancing Potentiometric yaitu
suatu recorder yang bekerjanya berdasarkan keseimbangan antara
signal (tenaga listrik yang masuk berasal dari Solarimeter dengan
tenaga listrik dari power supply.
• Gerakan dan kedudukan pena ditentukan oleh keseimbangan kedua
unsur tersebut. Dengan demikian recorder ini memerlukan tenaga
listrik yang diperlukan selain untuk keseimbangan juga untuk
menggerakkan pias (Chart) dan jam.
• Recorder ini sangat peka terutama ketika sedang beroperasi,
sedapat mungkin dihindarkan terhadap getaran-getaran yang dapat
mengganggu keseimbangan.
28

29. SUHU/TEMPERATUR UDARA
• Temperatur udara adalah tingkat atau
derajat panas dari kegiatan molekul
dalam atmosfer yang dinyatakan dengan
skala Celcius, Fahrenheit, atau skala
Reamur.
• Perlu diketahui bahwa suhu udara
antara daerah satu dengan daerah lain
sangat berbeda.

30. PENGERTIAN PANAS DAN SUHU
• Panas: ukuran energi yang dikandung oleh suatu benda
(joule atau kalori)
• Suhu: rerata energi kinetik gerakan molekul-molekul di
dalam benda
• Pada gas (udara) hubungan antara energi kinetik dengan
suhu dinyatakan:
Ek = ½ m V2 = 3/2 NkT
Ek = rerata energi kinetik molekul gas
m = massa molekul
V2 = rerata kecepatan gerakan molekul kuadrat
N = jumlah molekul per satuan volume
k = tetapan Boltzman (5,67*10-8 Wm-2)
T = suhu mutlak
S U H U

31. Panas jenis: jumlah panas (kalori) yg diperlukan o 1 gr bahan
untuk meningkatkan suhu 1oC
Air 1.00 cal/gr Udara 0.24 cal/gr uap air 0.5 tanah 0.2
• Udara merupakan penyimpan panas terburuk, karena
kapasitas panas yang rendah, shg peka thd perubahan
energi di permukaan bumi.
• Tanah dan air yang paling aktif dalam menerima energi
radiasi surya,

32. KAPASITAS PANAS DAN PANAS JENIS
Jumlah panas yang dapat dikandung oleh suatu benda
tergantung kapasitas panas
C = DQ/DT . . . . . .(1)
C : kapasitas panas (Joule/oC = Joule/oK
DQ : perubahan panas (Joule)
DT : perubahan suhu
Kapasitas panas tergantung massa (m) atau jumlah mol (n)
dan panas jenis (c)
C = m c . . . . . (2)
Sehingga:
Cv = C/m = DQ / (m . DT )

33. PROSES PEMINDAHAN PANAS
DI PERMUKAAN BUMI
• Pemindahan panas terjadi dari tempat/benda ber
energi tinggi ke tempat/benda berenergi lebih
rendah
• Pemindahan energi dapat terjadi melalui
konduksi, konveksi atau radiasi
Konduksi
Proses pemindahan panas pada benda padat
G = - k dT/dz
G= fluks panas (W/m2)
 = konduktivitas panas (W/m2/K)
dT/dz : gradien suhu (K/m)

34. KONVEKSI
Proses pemindahan panas pada fluida
H = -r c / ra dT/dz
H: fluks panas dari permukaan ke atmosfer
dan sebaliknya (W/m2)
r : kerapatan udara kering (kg/m3)
C : panas jenis udara pada tekanan tetap
ra : tahanan aerodinamik
dT/dz : gradien suhu vertikal
RADIASI
Proses pemindahan energi atau panas melalui
bahan transparan (udara) dalam bentuk
gelombang elektromagnetik

35. Alat pengukur suhu di stasiun meteorologi

36. Penyebaran suhu menurut ruang dan waktu
Penyebaran suhu vertikal.
Pd lap troposfer, suhu makin rendah menurut
ketinggian.
Udara penyimpan panas terburuk, suhu udara sgt
dipengaruhi oleh suhu permukaan bumi tempat
persentuhan antara udara dgn darat/laut.
Laut memiliki kapasitas panas yang lebih besar, maka
pengaruh permukaan lautan teradap suhu secara
vertikal lebih dominan
Rata penurunan suhu udara menurut ketinggian di
indonesia 5-6 oC / 1000m

37. SUHU ATMOSFER

39. Distribusi geografi suhu dan variasi musiman berhubungan erat
dengan distribusi geografi cahaya matahari

40. SEBARAN SUHU DI PERMUKAAN BUMI

42. SUHU ATMOSFER SANGAT VARIATIF DARI - 88˚C (KUTUB)
HINGGA 58˚C (PADANG PASIR)
SUHU TANAH DI PADANG PASIR MENCAPAI 65˚C SAAT SUHU
ATMOSFER 85˚C
DI AMERIKA UTARA SUHU TANAH PADA MUSIM DINGIN – 40˚C
SEDANGKAN DI MUSIM PANAS MENCAPAI 45˚C
DI DAERAH TROPIK SUHU HAMPIR KONSTAN SEPANJANG
TAHUN (BERKISAR 30˚C)
KEBANYAKAN ORGANISME HIDUP DI SUHU
LINGKUNGAN 10-35˚C
HANYA BAKTERI TERTENTU DAPAT BERTAHAN
HINGGA SUHU >90˚C DAN GANGGANG HIJAU- BIRU
> 70˚C

43. SECARA GLOBAL
TROPIK
DINGIN
SEDANG
SEDANG
DINGIN
L
A
T
I
T
U
D
BUMI
˚ LS ATAU LU
DINGIN
SEJUK
PANAS
A
L
T
I
T
U
D
m dpl
DIVERSITAS DAN
DISTRIBUSI
ORGANISME MAKIN
RENDAH DI
LINGKUNGAN SUHU
MAKIN RENDAH

44. PERGERAKAN BUMI
ROTASI MENGAKIBATKAN TEMPAT DI BUMI MENGALAMI
PERGANTIAN SIANG DAN MALAM
REVOLUSI MENGAKIBATKAN PERUBAHAN MUSIM
MATAHARI
22 DESEMBER
selatan panas,
utara dingin
21 MARET
utara semi,
selatan gugur
21 JUNI
23 SEPTEMBER

45. FLUKTUASI SUHU HARIAN
kedalaman
tanah ± 50 cm
ºC
PUKUL
6.00 12.00 18.00
atmosfer permukaan tanah
kedalaman
tanah ± 20 cm
Suhu berperan langsung menentukan iklim setiap wilayah.
Perbedaan suhu adalah pengendali sirkulasi atmosfer secara global.
Udara hangat cenderung naik karena ringan, sedang udara dingin
cenderung turun karena berat. Terlihat sebagai gerakan udara.

46. Digital Thermo-hygro meter
Alat pengukur suhu disebut
termometer. Termometer dibuat
dengan mendasarkan sifat – sifat fisik
dari suatu zat (bahan), misalnya
pengembangan benda padat, benda
cair, gas dan juga sifat merubahnya
tahanan listrik terhadap suhu.

47.  SUHU TUBUH
SUHU TUBUH ORGANISME RELATIF KONSTAN DAN TIDAK MUDAH
TERPENGARUH OLEH SUHU LINGKUNGAN KARENA KANDUNGAN AIR
(AIR SEBAGAI PENJAGA SUHU)
KECUALI BILA SUHU DALAM KEADAAN EKSTREM
TUMBUHAN TINGKAT TINGGI
LAJU PROSES METABOLISME TURUN BILA SUHU DIBAWAH ATAU DIATAS SUHU
OPTIMUM
BATAS SUHU TUBUH PALING RENDAH VARIATIF PADA BERBAGAI JENIS
TUMBUHAN
BATAS SUHU TUBUH PALING TINGGI 40 - 45˚C
BINATANG
• BINATANG BERDARAH PANAS (HOMOIOTHERMS) MENGATUR SUHU TUBUH ±
37˚C KECUALI BURUNG ± 42˚C
• BINATANG BERDARAH DINGIN (POIKILOTHERMS) TAK DAPAT MENGATUR SUHU
TUBUH, AKAN INAKTIF (HIBERNASI) BILA SUHU LINGKUNGAN < 8˚C ATAU > 40˚C

48. HUKUM van HOFF (Q10)
LAJU REAKSI KIMIA MENINGKAT MENJADI DUA KALI
(UNTUK METABOLISME HANYA 1-1,5 KALI) BILA SUHU NAIK 10ºC
 SUHU LINGKUNGAN DAN TIPE VEGETASI
1. DATARAN RENDAH HUTAN HUJAN TROPIK
2. MONTANE HUTAN MUSIMAN
3. SUB ALPIN (UDARA JERNIH) POHON KECIL
4. ALPIN RUMPUT, SEMAK
5. NIVAL TIER SALJU, ALGAE
SEJUMLAH PANAS YANG DIPERLUKAN SUATU JENIS TANAMAN UNTUK
MENYELESAIKAN DAUR HIDUP (DISEBUT JUGA HEAT UNITS, HEAT SUMS, ATAU
THERMAL UNITS)
CONTOH: UNTUK JAGUNG: 3000°Cd
SATUAN PANAS (DEGREE DAY / °Cd)
T0: SUHU LINGKUNGAN PALING RENDAH MENGAKIBATKAN TUMBUHAN
MENGHENTIKAN AKTIVITAS (RERATA 8°C)

49. SUHU KARDINAL
MINIMUM OPTIMUM MAKSIMUM
POTENSI
MAKSIMUM
TERHAMBAT TERHAMBAT
THERMAL
DEATH POINT
THERMAL DEATH
POINT
SUHU KARDINAL BERBEDA ATAU BERUBAH
TERGANTUNG:
 MACAM PROSES FISIOLOGI
LAJU RESPIRASI MAKSIMUM SAAT SUHU MENCAPAI 40°C, SAAT
ITU LAJU FOTOSINTESIS = 0 (MAKS PADA SUHU 20°C)
 JENIS TANAMAN
CONTOH DIATAS UNTUK TANAMAN KENTANG, TANAMAN LAIN
AKAN BERBEDA

50.  KONDISI TANAMAN
BERHUBUNGAN DENGAN KEBERADAAN NUTRISI ATAU FAKTOR
LINGKUNGAN LAIN (CUKUP, KURANG, ATAU BERLEBIH) ATAU
PENGGANGGU
RESPON TERHADAP SUHU RENDAH (< 0˚C)
DAUN LEBIH SEMPIT, BUAH LEBIH KECIL, CABANG TERSIER
MENINGKAT, LAJU TRANSLOKASI DAN RESPIRASI TURUN,
PEMBENTUKAN BUNGA DAN BUAH DIRANGSANG
KERUSAKAN TANAMAN AKIBAT SUHU RENDAH
akibat dari suhu lingkungan turun atau tanaman berasal
dari suhu lebih tinggi
TERGANTUNG
DERAJAT DAN LAMA SUHU BERLANGSUNG, KONDISI
FISIOLOGI SEBELUMNYA, DAN DAYA ADAPTASI

51. PROYEKSI SUHU UDARA