KELEMBABAN

Defenisi & Pengertian

·         Kelembaban udara adalah banyaknya kandungan uap air di atmosfer. Udara atmosfer adalah campuran dari udara kering dan uap air.

·         Kelembaban udara merupakan komponen cuaca yang mempunyai peranan sangat penting bagi stabilitas kehidupan organisme di bumi maupun unsur-unsur cuaca yang lain.

·         Kelembaban udara adalah tingkat kebasahan udara karena dalam udara air selalu terkandung dalam bentuk uap air. Kandungan uap air dalam udara hangat lebih banyak daripada kandungan uap air dalam udara dingin. Kalau udara banyak mengandung uap air didinginkan maka suhunya turun dan udara tidak dapat menahan lagi uap air sebanyak itu. Uap air berubah menjadi titik-titik air. Udara yang mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh.

·         Kelembaban udara diartikan sebagai kandungan uap air di atmosfer dalam kurun waktu tertentu. Uap air yang terkandung di dalam atmosfer relatif konstan, adanya perubahan yang bersifat lokal lebih dikarenakan adanya variasi cuaca.

Kelembaban udara berasal dari uap air antara lain dari penguapan laut, penguapan sungai, penguapan danau dan penguapan dari tumbuh-tumbuhan. Kelembaban udara dipengaruhi oleh berbagai macam hal seperti suhu, cahaya matahari, dan ketinggian tempat.

Uap air yang ada di udara berbeda-beda antara suatu tempat tergantung keadaannya. Di tempat kering seperti padang pasir memuliki kelembaban yang berbeda dengan di hutan hujan tropis.

Macam-macam kelembaban udara

1.      Kelembaban spesifik, yaitu perbandingan antara masa udara sebenarnya di atmosfer dengan satu masa udara, biasanya dinyatakan dalam sistim matrik, gram/kilogram.

2.      Kelembaban mutlak, yaitu masa uap air yang terdapat dalam satu satuan udara, dinyatakan dalam gram/m3. Contoh : Kelembaban mutlak wilayah tropika umumnya lebih tinggi dari wilayah temperate.

3.      Kelembaban nisbi (relatif humidity), yaitu perbandingan antara masa uap air yang ada di dalam satu satuan volume udara, dengan masa uap air yang maksimum dapat dikandung pada suhu dan tekanan yang sama. Oleh karena itu kelembapan nisbi dapat pula merupakan perbandingan antara tekanan uap air (actual) dengan tekanan uap air jenuh pada suhu yang sama. Satuan kelembapan nisbi dinyatakan dalam bentuk %.

Alat untuk mengukur kelembaban udara disebut psychrometer atau hygrometer. Besaran yang sering dipakai untuk menyatakan kelembaban udara adalah kelembaban. Kelembaban nisbi berubah sesuai tempat dan waktu. Pada siang hari kelembaban nisbi berangsur–angsur turun kemudian pada sore hari sampai menjelang pagi bertambah besar.

KONDUKSI, KONVEKSI dan RADIASI

       I.            KONDUKSI

Perpindahan panas antara dua sustansi, dari sustansi yang bersuhu tinggi, panas berpindah ke sustansi yang bersuhu rendah dengan adanya kontak kedua sustansi secara langsung disebut dengan konduksi.

Ketika sustansi atau benda yang memiliki perbedaan suhu saling bersentuhan, terdapat sejumlah kalor yang mengalir dari benda atau tempat yang bersuhu tinggi ke benda atau tempat yang bersuhu rendah. Kalor membutuhkan selang waktu tertentu.

Contoh : Ketika tangan memegang gelas panas, maka telapak tangan akan menerima panas dari gelas tersebut.

    II.            KONVEKSI

Perpindahan kalor pada suatu zat yang disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut disebut dengan konveksi.

Konveksi terjadi diakibatkan adanya ekspansi termal dan konduksi. Konveksi merupakan cairan yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu.

Ekspansi termal adalah sifat dari sustansi yang bertemperatur tinggi dimana partikel-partikel sustansi tersebut volumenya meluas/membesar akibat panas.

Maka akibatnya berat jenis partikel itu berkurangnyaberat jenis partikel, maka partikel itu akan terdorong ke atas (dalam hal ini udara panas), sedangkan udara dingin yang ada di atasnya akan turun menggantikannya.

Contoh : Berat jenis es lebih lebih kecil daripada berat jenis air, maka es akan mengapung di air. Berat jenis besi yang lebih besar daripada air menyebabkan besi tenggelam di air.

Konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis zat.

-          Pada zat cair karena perbedaan massa jenis zat,

Contoh      : proses pemanasan air. Ketika memanaskan air menggunakan kompor, kalor mengalir dari nyala api (suhu lebih tinggi ) ke dasar wadah (suhu lebih rendah).

-          Pada zat gas karena perbedaan tekanan udara,

Contoh      :

a.      Angin Laut

Kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair). Akibatnya, ketika dipanaskan oleh cahaya matahari pada siang hari, kenaikan suhu daratan lebih besar (suhu lebih tinggi) daripada kenaikan suhu air laut (suhu lebih rendah).

b.      Angin Darat

Ketika malam tiba, daratan lebih cepat dingin (suhu lebih rendah) daripada air laut (suhu lebih tinggi). Hal ini disebabkan karena kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair), walaupun jumlah kalor yang dilepaskan sama.

c.       Cerobong Asap

Asap hasil pembakaran memiliki suhu tinggi. Karena suhunya tinggi, maka asap tersebut memuai. Ketika memuai, volume asap bertambah (massa tidak berubah). Bertambahnya volume asap menyebabkan massa jenisnya berkurang, akibatnya asap meluncur ke atas.

 III.            RADIASI

Berarti transmisi gelombang, objek atau informasi dari sebuah sumber ke medium atau tujuan sekitarnya.

Radiasi merupakan perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik, seperti cahaya tampak, ultra violet dan inframerah.

Contoh            : perpindahan kalor dari matahari menuju ke bumi. Matahari memiliki suhu yang lebih tinggi daripada bumi. Karena terdapat perbedaan suhu antara matahari dan bumi, maka scara otomatis kalor berpindah dari matahari menuju bumi.

Dalam fisika, konsep yang berhubungan adalah :

1.      Radiasi Ionisasi adalah sebuah semburan partikel (seperti photon) dengan energi yang berkecukupan untuk menyebabkan ionisasi atom atau molekul.

2.      Radiasi non-ionisasi seperti radiasi ionisasi, hanya tidak memiliki cukup energi.

3.      Radiasi Elektromagnetik : cahaya adalah salah satu bentuknya yang tampak mata; radiasi termal adalah bentuk panas keseluruhan, jangkauan panjanggelombang mencakup gelombang frekuensi sangat rendah dengan panjang dalam km, radio AM, radio FM, TV dan gelombang mikro, inframerah (panas) gelombang, cahaya tamapak, ultraungu, sinar-X, dan sinar gamma.

4.      Radiasi Gravitasi

5.      Radiassi Partikel adalah sebuah bentuk radiasi dimana unsur individual bersikap seperti partikel.

Contoh : radiasi neutron cepat atau lambat

6.      Radiasi Cherenkov adalah pemancaran radiasi elektromagnetik oleh partikel bermuatan bergerak melalui sebuah medium terinsulasi lebih cepat dari kecepatan cahaya dalam medium tersebut.

7.      Radiasi Syncrhotron dipancarkan oleh partikel bermuatan yang dipercepat dalam medan magnet dan bergerak mendekati kecepatan cahaya.

Contoh : bila partikel bergerak dalam lingkaran, seperti dalam synchrotron.

ALAT UKUR SUHU - KLIMATOLOGI

            Alat-alat pengukur memerlukan penetapan waktu tertentu mengikuti prosedur tertentu yang sama di semua tempat. Maksudnya agar data dapat dibandingkan sehingga perbedaan data bukanlah akibat kesalahan prosedur tapi betul-betul karena iklimnya berbeda. Jadi perlu keseragaman dalam: peralatan, pemasangan alat, waktu pengamatan dan pengumpulan data.

Alat-alat yang umum digunakan di stasiun klimatologi data cuaca menghasilkan data yang makro. Alat-alat terbagi dua golongan, manual dan otomatis (mempunyai perekam).

Pengukuran dan pencatatan tentang iklim/cuaca yang penting dalam pertanian antara lain: curah hujan (jumlah dan intensitas hujan), evaporasi (permukaan tanah dan tanaman), radiasi matahari (lama penyinaran dan intemnsitas penyinaran matahari), kelembaban suhu atau temperatur  (udara dan tanah), dan angin (arah dan kecepatan angin). Untuk hal itu dalam stasiun pengamatan atau pengukuran iklim/cuaca bagi pertanian lazimnya mempunyai perlengkapan seperti berikut: shelter (kotak stevenson),termometer suhu maksimum dan minimum, termometer bola basah dan bola kering, termohigrograf, penakar hujan (ombrometer), anemometer, evaporimeter, solarimeter, sunshine duration record dan termometer tanah.

Macam-macam alat ukur unsur ilkim/cuaca yaitu:

1.           Alat Pengukur Temperatur/Suhu Udara dan Tanah

 Macam Alat

o    Termometer biasa (alkohol dan air raksa)

Termometer air raksa dalam kaca/gelas digunakan untuk pengamatan rutin suhu udara. Termometer ini terdiri atas suatu tandon berbentuk bola dari gelas dan bersambung dengan tabung dari gelas pula, yang berdiameter lebih kecil dari diameter tandon tersebut. Air raksa mengisi tandon dan sebagian tabung. Jika suhu naik maka air raksa mengembang dan panjang kolom air raksa di dalam tabung bertambah, begitu pula sebaliknya bila terjadi penurunan suhu. Dalam penggunaannya alat ini harus dikaliberasi terlebih dahulu untuk menghasilkan hubungan antara panjang kolom air raksa dan suhu sehingga, panjang kolom air raksa dapat langsung dinyatakan dalam satuan suhu.

Zat cair lain yang umum digunakan dalam termometer adalah alkohol. Keuntungannya adalah pemuaiannya sejalan dengan kenaikan suhu, terdapat sekitar 6 kali tingkat pemuaian air raksa. Alkohol cocok digunakan pada termometer minimum karena jika suhu naik, alkohl yang mengembang dapat melewati benda kecil. Pada penurunan suhu, alkohol akan menyusut dan tegangan permukaan pada permukaan alkohol di dalam tabung dapat menggeser indeks menuju tandon yang menunjukan suhu terendah yang dapat dilalui alkohol bila suhu naik.

o    Termometer maksimum dan minimum

Alat ini digunakan untuk mengukur suhu permukaan, yang didefinikan sebagai suhu didekat ketinggian mata pengamat sekitar 1,5 m di atas permukaan tanah.pada alat ini digunakan termometer zat cair dalam kaca. Prinsip kerja termometer ini adalah jika suhu naik maka zat cair akan memuai lebih cepat ketimbang wadah kacanya.

Termometer maksimum dan minimum dapat menunjukkan suhu maksimum dan minimum dalam jangka waktu tertentu dan suhu pada saat itu. Termometer ini berbentuk pipa U yang pada kedua ujungnya terdapat reservoir. Pada ujung yang satu, reservoir berisi alkohol, sedangkan pada kaki yang lainnya reservoir berisi alkohol sebagiannya dan pada bagian atasnya terdapat uap alkohol. Bila suhunya naik, reservoir memuai dan memdorong air raksa. Stiff pada kaki yang lain terdorong ke atas oleh air raksa. Jika suhunya turun, air raksa dalam kaki pertama akan mendorong stiff ke atas. Jadi suhu pada kaki yang satu menunjuk suhu maksimum dan kaki yang lain menunjuk suhu minimum.

v  Pemasangan alat

·         Alat dipasang pada rumah cuaca kayu (shelter setinggi 1,5 m).

·         Alat dipasang vertikal dengan bola di bawah (termometer biasa), dipasang mendatar (termometer maksimum-minimum) pada statif.

v  Pengamatan

·         Termometer biasa diamati setiap pukul 07.00; 12.00; 18.00.

·         Termometer maksimum-minimum diamati setiap pukul 07.00.

termometer konvensional

termometer minimum

o    Termometer tanah

termometer tanah

2.       Alat Pengukur Kelembaban Udara

    Macam Alat

o    Psikrometer

Merupakan sebuah alat penunjuk yang menggunakan 2 termometer yaitu termometer bebuli basah dan bebuli kering. Pada termometer bebuli basah, bebulinya ditutup dengan sumbu yang terbuat dari kain kasa. Jika termometer diangini atau diberi pengudaraan dengan kipas angin atau diputar-putar di udara, kecepatan terjadinya penguapan dari bebuli basah  bergantung pada tingkat kelembaban udaranya. Jika udara jenuh atau kelembaban nisbinya 100%, maka tidak terjadi penguapan dari sumbu basah pada bebuli basah, dan pada termometer bebuli basah dan bebuli kering akan manunjukkan suhu yang sama. Untuk mendapatkan harga kelembaban nisbi, pengamat mengacu pada tabel psikrometer yang menghubungkan suhu udara dan penurunan bebuli basah dengan kelembaban nisbi.

o    Higrometer

Jenis pengindera ubah bentuk fisik digunakan pada kebanyakan higrometer cakra. Bahan yang digunakan sebagai pengindera pada higrometer modern yang digunakan sebagian besar stasiun cuaca adalah rambut manusia. Biasanya pengindera tersebut berbentuk seperti harpa yang terdiri atas banyak rambut, agar dapat menghasilkan cukup daya untuk menggerakan  tuas yang menggerkan pena pada diagram. Diagram dipasang pada silinder yang digerakkan oleh jam. Hgrometer dan higrograf itu tidak setepat psikometri. Rambut bisa kotor dan akibatnya tanggapan terhadap kelembaban tidak dapat terus tetap. Agar dapat digunakan, diperlukan pembersihan dan peneraan ulang secara teratur. Pengukuran kelembaban udara atas perlu menggunakan penginderaan kelembaban yang dapat mempengaruhi isyarat radio. Seperti halnya penginderaan listriknya berubah-ubah menurut kelembaban. Penginderaan tersebu berbentuk kepingan kecil dari plastik pengisolasi yang di atasnya dipasang lapisan penghantar listrik yang berubah-ubah ketahanannya menurut perubahan kelembaban.

higrometer

o    Termohigrometer

Merupakan gabungan atau campuran dari termograf dan higrograf/higrometer. Termograf adalah termometer yang dapat mencatat sendiri dengan hasil catatan berupa grafik/kurva yang disebut termogram. Instrumen pengukur suhu setiap saat secara kontinu sushu udara adalah termograf dengan sensor bimetal (bilogam). Suhu direkam selam 1x24 jam (harian) atau 7x24 jam (mingguan). Ketelitian data rekaman dikoreksi dengan termometer bola kering. Termohigrograf merupakan salah satu alat pengukur suhu pula.

v  Pemasangan Alat

·         Psikrometer dipasang pada statif dan diletakkandalam shelter Stevenson.

·         Termohigrometer dipasang dan diletakkan dalam shelter, dan langsung dibaca dalam skala yang ada di alat.

v  Pengamatan

·         Pengamatan dilakukan 3 kali yaitu 07.00; 13.00; dan 08.00.

·     Psikrometer diamati temperatur bola basah dan kering. Kelembaban relatif dilihat dalam tabel berdasar temperatur bola kering danselisih bola kering dan basah atau dibaca pada psikrometrik chart.

·         Higrometer diamati sehari sekali dan kelembaban dapat langsumr dibaca pada grafik.

termohidrometer

3.       Alat Pengukur Lama Penyinaran dan Intensitas Penyinaran Matahari

    Macam Alat

o    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

4.       Alat Pengukur Kecepatan Angin

    Macam Alat

o    Anemometer (hand dan Cup) dan Anemograph

Merupakan alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan atau kekuatan angin. Alat ini terdiri dari 2 tipe yaitu anemometer putaran dan anemometer tabung tekanan (anemometer digital). Umumnya alat pengukur kecepatan angin tipe putaran adalah anemometer mangkuk. Tiga buah atau lebih mangkuk (bentuk seperti mangkuk) dipasang simetri dan dipancangkan tegak lurus sumbu vertikal kecepatan perputarannya tergantung angin tanpa mengingat arah dari mana datangnya angin. Mangkuk-mangkuk tersebut dapat berputar pada gerakkan yang teah diperhitungkan dan lalu kecepatan angin dapat dihitung.

Anemometer tabung tekanan memiliki prinsip kerja berupa sebuah tabung dengan ujung terbuka. Ujung terbuka ini akan selalu menghadap kemana arah datangnya angin. Tiupan angin yang masuk ke dalam tabung melalui lubang tersebut, menghasilkan kenaikan tekanan di dalam tabung yang terjadi akan dilangsungkan ke indikator. Tabung bagian luar yang berada di bawah wind yang berlubang-lubang. Angin yang berhembus melalui lubang-lubang tersebut akan mengurangi tekanan di dalam yang besarnya tergantung pada kecepatan angin. Efek ini kemudian dilangsungkan ke indikator oleh tabung penghisap. Kombinasi dari efek-efek tersebut di atas membentuk suatu sistem yang bebas atas perbedaan tekanan kecil antara tekanan di dalam dan di luar banguna dimana alat pencatat dipasang. Hasil pencatatan berupa grafik/kurva yang disebut anemogram.

v  Pemasangan alat

·         Anemometer dipasang pada ketinggian 1 m, 2 m, dan 8 m.

·         Pemasangan pada tempat terbuka, jarak benda terdekat minimum 10 kali dari tinggi benda tersebut.

v  Pengamatan

·         Setiap pukul 07.00 dibaca pada alat pencatat (bentuk sepertu speedometer pad motor).

·         Kecepatan angin per satuan waktu dihitung dengan besarnya pembacaan kedua dikurangi pembacaan pertama dibagi rentang waktu pengamatan.

Hand anemometer bisa dinyatakan dalan per deik maupun per menit.

anemometer