Transcript UTS MET5 - arifberbagi

RADIASI
MATAHARI & BUMI 2
SEMESTER GASAL 2007
KULIAH KE-5
BY: SET
HUKUM-HUKUM RADIASI
• Hukum Planck: mengungkapkan besarnya radiasi yang
dapat dipancarkan oleh benda hitam (black body)
semata-mata hanya ditentukan oleh suhu permukaan
benda tersebut:
E

c1

 c2  
5 
 .exp   1
  T  
T: suhu mutlak (K)
c1: 3.74 x 10-16 Wm-2
c2: 1.44 x 10-2 mK Eλ*: Radiasi
HUKUM-HUKUM RADIASI
• karena hampir semua kisaran panjang gelombang nilai
eksponensial dalam persamaan jauh lebih besar dari 1.
Maka rumus tersebut dituliskan menjadi:
c1
E 

 c2 
5
 . exp

 T 

HUKUM-HUKUM RADIASI
• Hukum Kirchhoff:
Pada benda hitam sempurna besarnya daya serap
(absorbtivity) berbanding lurus dengan daya
pancar (emisivity). dirumuskan sebagai:
aλ = ελ
HUKUM-HUKUM RADIASI
• Hukum Beer: Hubungan antara radiasi datang (E
incident) dengan radiasi yang diteruskan (E
transmitted):
 k .  .s
E
transmitte d
E
incident
.e
ρ:kerapatan udara
k: konstanta dengan satuan m2/g udara
∆s: ketebalan lapisan yang dilewati
Bagian yang diabsorbsi dirumuskan: a 
Eincident  Etransmitte d
E
incident
HUKUM-HUKUM RADIASI
• Hamburan Rayleigh: radiasi surya
dihamburkan sebagai pangkat empat dari
panjang gelombangnya. Bila hal ini terjadi
maka sebagai indikator langit berwarna biru.
• Hamburan MIE: bila ukuran partikel seperti
debu dan asap > panjang gelombang radiasi
surya yang datang, sebagai indikator langit
berwarna putih abu-abu
HUKUM-HUKUM RADIASI
Suhu efektif Surya (Te): menggunakan hukum StefanBoltzmann dan konstanta surya
• Bila Energi total radiasi surya = Energi yang diterima
permukaan (konstanta surya)
Maka: 4 Π R2 σ Te4 = 4 Π rM2 S
di mana:
R:jari-jari matahari=6.96 x 108 m
σ:tetapan Stefan-Boltzman=5.67 x 10-8 Wm-2K-4
rM:jarak rata-rata bumi-matahari = 1.5 x 1011 m
2
 rM 
S:tetapan surya=1 387 Wm-2
  S
 R
Sehingga besarnya suhu efektif matahari:
4
Te   

Apabila semua dimasukkan maka nilai Te ≈ 6 000 K.
HUKUM-HUKUM RADIASI
• Suhu warna surya (colour temperature of the sun):
menggunakan hukum Wien

T
max
= 0.2897 x 10-2 mK / 0.474 x 10-6 m
= 6 100 K
Faktor-faktor yang Berpengaruh
terhadap Radiasi ke BUMI
1. Sistem tanpa atmosfer:
a. Matahari sebagai sumber energi
b. Jarak bumi-matahari
c. Sudut datang surya
d. Panjang hari
2. Sistem atmosfer:
Penyerapan (absorbtion), Pemantulan (reflektion)
Pembauran (scattering), Dipancarkan kembali (reradiation)
Radiasi langsung INSOLASI (incoming solar radiation)
Istilah-istilah terkait Radiasi
•
Black body : benda hitam sempurna, mempunyai
daya serap dan daya pancar sama. Contoh di
alam : matahari, bumi, bulan dan planet lain.
•
PAR : Photosynthetic Active Radiation, bagian
radiasi pada cahaya tampak yang mengaktifkan
terjadinya fotosintesis. Cahaya tampak dalam
warna pelangi merah, jingga, kuning, hijau, biru,
nila dan ungu, mempunyai panjang gelombang 0.40.7 mikrometer, bekerja sama dengan klorofil daun
mengaktifkan proses fotosisntesis.
Istilah-istilah terkait Radiasi
• Konstanta Surya : Fluks radiasi yang sampai di
puncak atmosfer dengan nilai sebesar :
– 1.31 kW m-2 pada Aphelion
– 1.40 kW m-2 pada perihelion
– 1.387 kWm-2pada jarak rata-rata bumimatahari
• Albedo : perbandingan antara radiasi yang
dipantulkan oleh suatu benda dengan radiasi
yang datang pada benda tersebut (%).
Istilah-istilah terkait Radiasi
TIPE PERMUKAAN
ALBEDO (%)
Tanah hitam
Tanah abu-abu lembab
Tanah liat kering
Beton kering
Aspal
Padang pasir
Lapangan rumput
Tanaman
5 - 15
10- 20
20 - 35
17 - 27
5 - 10
25 - 30
10 - 20
15 - 25
TUGAS 4
1. Suppose that soot from a burning automobile
tire has number density (ρ=107m-3), and
absorption cross section, (k=10-9m2/ g air).
Find the attenuation of the solar constant
across the diameter smoke plume (∆s=20m).
2.Di mana dan pada periode waktu kapan,
dijumpai dominasi warna langit biru??
Uraikan jawaban dengan alasan ilmiah
TUGAS 4
3. Dimana dan pada periode waktu kapan,
dominasi langit berwarna kelabu, beri alasan
ilmiah?
4. Bandingkan besarnya albedo antara:
a. Benda lembab (basah) Vs benda kering
b. Benda warna gelap Vs benda warna terang
c. Benda permukaan kasar Vs benda halus
5.Visible light adalah dalam warna pelangi
(rainbow), MJKHBNU, urutkan warna-warna
tersebut berdasarkan panjang gelombang 0.4-0.7μm
REFERENCES
• AHRENS, C.D. 2007. METEOROLOGY
TODAY. 8th An Introduction to Weather, Climate,
and the Environment. International Student
Edition. Thomson Brooks. United States.
• AHRENS, C.D. 2005. ESSENTIAL OF
METEOROLOGY. 4th. International Student
Edition. Thomson Brooks. United States.
• STULL, R.B. 1995. METEOROLOGY TODAY
For Scientists and Enginners. West Publishing
Company. USA.