PEMANFAATAN TELESKOP SPEKTOGRAF...

PEMANFAATAN TELESKOP SPEKTOGRAF ATMOSFER UNTUK MENGETAHUI PENGARUH PERUBAHAN MUSIM TERHADAP KANDUNGAN UAP AIR (H2O) PADA LAPISAN ATMOSFER DI

LAPAN WATUKOSEK PERIODE FEBRUARI 2013-MARET 2014

Gita Iswantari1, Bambang Setiahadi2, Sutrisno3

1Mahasiswa Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang

2Pembimbing Skripsi, LAPAN Watukosek

3Dosen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang

Email: [email protected]

Gita Iswantari

Abstrak

Bumi memiliki lapisan gas yang disebut atmosfer. Atmosfer Bumi mengandung Nitrogen (78,17%), Oksigen (20,97%), Argon (0,90%), Karbondioksida (0,04%), uap air dan gas lainnya. Di Indonesia yang be-rada di ekuator hanya mengalami dua musim yaitu musim kemarau dan musim penghujan. Penelitian ini ber-tujuan untuk mengetahui apakah kandungan uap air di atmosfer di atas ekuator berubah atau tidak dengan menggunakan teleskop spektograf atmosfer. Hasil analisa data menunjukkan perubahan musim di ekuator tidak berpengaruh terhadap jumlah uap air di atmosfer.

Kata Kunci : atmosfer, uap air, musim, spektograf atmosfer.

Abstract

Earth has a layer of gases called Atmosphere. Earth's atmosphere consists of Nitrogen (78.17 %), Ox-ygen (20.97 %), Argon (0.90%), Carbon dioxide ( 0.04 %), water vapor, and other gases. Indonesia has only two seasons: the rainy season and dry season since it is located in the equator area. This study wanted to de-termine the substance of water vapor in the atmosphere at the equator area which is likely stable by using a spectrograph atmosphere telescope. The data analyse shown that rainy and dry seasons in the equator area does not affect to water vapor concentration (0,70%) in the atmosphere. Keywords: atmosphere, water vapor, season, atmosphere spectrograph

I. PENDAHULUAN

Bumi memiliki lapisan gas yang disebut atmosfer yang berada pada ketinggian 0 km hingga 560 km dari atas permukaan Bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan yang dapat dibedakan berdasarkan karakteristik sep-erti komposisi gas, suhu, dan tekanan. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain ber-langsung bertahap. [5]

Sebagai media lingkungan, atmosfer ber-

fungsi untuk menampung berbagai macam gas yang dihasilkan oleh aktivitas manusia seperti Oksigen, Karbon dioksida, dan uap air. Keberadaan berbagai macam gas tersebut apa-bila sesuai kadar maka tidak akan berpengaruh banyak terhadap aktivitas manusia namun se-

baliknya apabila keberadaan gas-gas tersebut melebihi ukuran yang seharusnya maka dikhawatirkan dapat membahayakan umat manusia dan kehidupan di Bumi.

Uap air merupakan salah satu komponen yang berada di atmosfer Bumi meskipun keberadaannya hanya dalam jumlah kecil na-mun uap air bisa mempengaruhi berbagai ak-tivitas kehidupan di Bumi.

Perubahan musim yang tidak menentu

akhir-akhir ini berpengaruh terhadap kan-dungan uap air yang tersimpan pada atmosfer. Ketika di Indonesia terjadi musim kemarau maka kandungan uap air yang ada di atmosfer akan menipis, sebaliknya apabila di Indonesia

mailto:[email protected]

sedang terjadi musim penghujan maka kan-dungan uap air di atmosfer meningkat.

Maksud dari penelitian ini adalah ingin

mengetahui kandungan uap air (H2O) yang terkandung pada atmosfer yang teramati dari LAPAN Watukosek dengan menggunakan teleskop spektograf atmosfer. Penelitian juga ingin membuktikan apakah perubahan musim berpengaruh terhadap kandungan uap air di atmosfer.

II. TEORI

1. Pengertian Atmosfer

Atmosfer adalah lapisan udara yang ber-fungsi melindungi bumi dan merupakan reaktor sangat besar tempat terjadinya berbagai reaksi antara berbagai unsur dan senyawa yang diemisikan dari berbagai kegiatan di Bumi. [1]

2. Sifat Atmosfer Bumi

a. Selimut gas tebal yang secara menye-luruh menutupi Bumi sampai ketinggian 560 km dari permukaan Bumi

b. Tidak mempunyai batas mendadak, tetapi menipis lambat laun dengan menambah ketinggian.

c. Tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan, tidak dapat diraba (kecuali bergerak sebagai angin)

3. Lapisan Atmosfer Lapisan atmosfer terbagi menjadi enam

lapisan yaitu : troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, ionosfer, dan eksosfer.

4. Kandungan Udara Atmosfer

Gas (zat) Berat

Molekul Jumlah

(Komposisi)

Nitrogen (N2) 28.016 78,07%

Oksigen (O2) 32.000 20,95%

Argon (Ar) 39.940 0,93%

Uap air (H2O) 18.020 0-4% Karbondioksida (CO2) 44.010 325 ppm

Neon (Ne) 20.180 18 ppm

Helium (He) 4.000 5 ppm

Krypton (Kr) 83.700 1 ppm

Hidrogen (H2) 2.020 0,5 ppm

Ozon (O3) 48.000 0-12 ppm

5. Kelembaban Udara di Atmosfer Bumi

Kelembaban udara dapat digambarkan se-bagai kelembaban mutlak yaitu kandungan uap air yang sebenarnya di dalam udara. Kelemba-ban relatif merupakan bentuk yang menunjuk-kan indikasi langsung dari potensi penguapan. Jumlah uap air udara yang dapat ditampung tergantung kepada suhu. [2]

6. Musim di Indonesia

Pada bulan Oktober sampai dengan April, Matahari berada pada belahan langit selatan sehingga benua Australia lebih banyak mem-peroleh pemanasan Matahari dari benua Asia. Akibatnya, di Australia terdapat pusat-pusat tekanan udara rendah (depresi) sedangkan di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi (kompresi). Keadaan ini menyebabkan ter-jadinya arus angin dari benua Asia menuju benua Australia. Di Indonesia, angin tersebut merupakan angin musim timur laut di belahan bumi utara dan angin barat di belahan bumi se-latan. Oleh karena angin melewati samudera Pasifik dan samudera Hindia maka banyak membawa uap air, sehingga pada umumnya di Indonesia terjadi musim penghujan. [2]

Pada bulan April sampai dengan Oktober matahari berada di belahan langit utara, se-hingga benua Asia lebih panas daripada benua Australia. Akibatnya, di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara rendah, sedangkan di Aus-tralia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi yang menyebabkan terjadinya angin dari Aus-tralia menuju ke Asia. Di Indonesia, terjadi angin musim timur di belahan bumi selatan dan angin musim barat daya di belahan bumi utara. Oleh karena tidak melewati lautan yang luas maka pada umumnya di Indonesia terjadi musim kemarau, kecuali pantai barat Su-matera, Sulawesi Tenggara dan pantai selatan Irian Jaya. [2]

III. METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di LAPAN Watu-kosek, Pasuruan, Jawa Timur pada periode Februari 2013 sampai Maret 2014.

Prosedur pengambilan data dalam

penelitian ini mempunyai langkah-langkah se-bagai berikut: (1) Pengoperasian Alat Secara Manual (2) Pengambilan Data (3) Pengolahan Data dengan Plot dalam Bentuk Grafik atau Kurva. Setelah proses tersebut maka data dapat dianalisis dengan menggunakan software Mi-crosoft Excel 2007. Analisis juga dilakukan

menggunakan aturan statistik yaitu uji kesa-maan dua rata-rata.

IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHA-

SAN

IV.1 Hasil Penelitian IV.1.1 Data Kandungan Uap Air pada

Musim Penghujan

Waktu Pengambilan

Data

Kandungan H2O

(nanoCounts)

Lama Penyinaran Matahari

(Jam) Tanggal /Bulan/

Tahun

26 Februari

2013

5,87 x 107 3

28 Februari

2013

1,03 x 109 6

6 maret 2013 7,59 x 108 7

13 Maret 2013 4,23 x 109 6,5

21 Maret 2013 3,71 x 108 6,5

5 Maret 2014 1,64 x 106 5

13 Maret 2014 2,95 x 107 4

14 Maret 2014 1,95 x 107 4,5

18 Maret 2014 1,52 x 107 4

21 Maret 2014 9,94 x 106 4

25 Maret 2014 1,84 x 107 8

26 Maret 2014 1,99 x 107 8

28 Maret 2014 1,11 x 107 5

30 Maret 2014 1,18 x 105 7,5

Rata-rata 4,69 x 108 5,64

Simpangan 1,09 x 109

Dari data yang diperoleh rata-rata kan-dungan molekul air pada musim penghujan sebesar 4,69 x 108 Counts dengan simpangan baku sebesar 1,09 x 109. Pengamatan dil-akukan pada bulan Februari dan Maret.

IV.1.2 Data Kandungan Uap Air (H2O) pada Musim Kemarau

Waktu Pengambilan

Data

Kandungan H2O

(nanoCounts)

Lama Penyinaran Matahari

(Jam) Tanggal /Bulan/ Tahun

30 April 2013 1,87 x 107 4

7 Mei 2013 4,94 x 108 6

22 Mei 2013 2,91 x 108 4

12 Juni 2013 2,73 x 108 5

Rata-rata 2,69 x 108 4,8

Simpangan 1,69 x 108

Dari data yang diperoleh diatas didapatkan rata-rata kandungan molekul air pada musim kemarau sebesar 2,69 x 108 Counts dengan simpangan baku sebesar 1,69 x 108. Pengama-tan dilakukan pada bulan April, Mei dan Juni.

IV.2 Analisis Data

Dalam penelitian ini, menggunakan uji sa-tu pihak disebabkan karena nilai dari simpan-gan baku data pada saat musim penghujan dan musim kemarau berbeda, dimana nilai simpan-gan baku dan rata-rata data diperoleh bahwa data pada saat musim penghujan lebih besar daripada data pada saat musim kemarau.

Hipotesis pertama (H0) yang diajukan ada-lah perubahan musim tidak memberikan pengaruh terhadap kandungan uap air pada lapisan atmosfer, dan untuk hipotesis tandingan (H1) adalah perubahan musim mem-berikan pengaruh terhadap besar kandungan uap air pada atmosfer bumi.

Dalam hal ini ketika nilai simpangan baku pertama (s1) tidak sama nilainya dengan sim-

pangan baku kedua (s2), maka statistik yang digunakan adalah statistik t’ yaitu:[3]

dengan s2 menggunakan perumusan :

Kriteria pengujian adalah : tolak hipotesis H0 apabila

dan terima H0 jika terjadi sebaliknya, dengan :

Peluang untuk penggunaan daftar distri-

busi t ialah (1-α) sedangkan untuk dk masing-masing (n1-1) dan (n2-1). Hasil perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan software Microsoft Excel 2007 mendapatkan hasil sebagai berikut :

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Analisis Data

n1 14 w2 7,12 x 1015

n2 4 t1 1,77

Dk 16 t2 2,02

Peluang 0,95 s kuadrat 3,03 x 108

s1 1,09 x 109 Batas 1,79

s2 1,69 x 108 t hitung 0,66

w1 8,46 x 1016

Dari perhitungan dan analisis data seperti tabel diatas diperoleh nilai t’ sebesar 0,66, kriteria pengujian adalah tolak H0 jika :

Karena t’ = 0,66 maka hasil pengujian di-atas dapat disimpulkan bahwa perubahan musim tidak berpengaruh terhadap kandungan uap air pada lapisan atmosfer bumi.

IV.3 Pembahasan

Dari hasil data pengamatan dan analisis data yang telah dilakukan dengan menggunakan uji kesamaan dua rata-rata di-peroleh bahwa hipotesis pertama (H0) diterima. Hal ini terlihat dari hasil uji (t) yang lebih kecil dari batas yang seharusnya. Maka dapat disim-pulkan bahwa hipotesis awal terbukti, peru-bahan musim tidak mempengaruhi besar kan-dungan uap air di lapisan atmosfer.

Pada saat musim hujan, lama penyinaran matahari relatif kecil hal ini berakibat pada menurunnya suhu di bumi yang menyebabkan tingginya kandungan uap air pada lapisan at-mosfer. Sedangkan pada saat musim kemarau, lama penyinaran matahari memiliki angka yang cukup tinggi hal ini berakibat pada meningkatnya suhu di bumi dan menyebabkan kecilnya kandungan uap air yang ada pada lapisan atmosfer. Namun hal yang terjadi secara penelitian menunjukkan hasil yang ber-beda yaitu tidak ada perbedaan yang cukup signifikan antara besar kandungan uap air rata-rata pada musim penghujan dan musim kema-rau.

Prinsip kerja teleskop spektograf atmosfer adalah menempatkan matahari sebagai sumber cahaya. Teleskop dapat menangkap atom yang tereksitasi di atmosfer dengan bantuan cahaya matahari. Atom yang tereksitasi tersebut digambarkan sebagai garis hitam pada garis-garis spektrum. [4]

V. KESIMPULAN

1. Besar kandungan molekul air rata-rata pada saat musim penghujan sebesar 4,69 x 108 Counts, sedangkan pada saat musim kemarau memiliki besar kandungan molekul air rata-rata pada lapisan atmosfer yang teramati sebe-sar 2,69 x 108 Counts. Dimana variabel bebas dari penenlitian ini yaitu lama penyinaran ma-tahari yang diterima setiap hari selama penelitian. Untuk variabel terikat merupakan besar kandungan molekul air yang tersimpan pada atmosfer.

2. Kelembaban udara yang tersimpan pada lapisan atmosfer cenderung konstan meskipun terdapat perubahan musim maupun variasi cuaca. Hal ini dibuktikan dari hasil penelitian dan juga hasil analisis data yang dilakukan bahwa perubahan musim tidak memberikan pengaruh pada besar kandungan uap air yang tersimpan di lapisan atmosfer bumi.

VI. DAFTAR PUSTAKA

[1] Tatyafiah. 2009. Struktur dan Komposisi Atmosfer.(Online),

(http:/tatyalfiah.files.wordpress.com/2009/09/struktur-dan-komposisi-atmosfer.pdf)

[2] Hidayat, Syarif. Arsitektur-Tropis. Pusat Pengembangan Bahan Ajar-UMB http://organisasi.org/pengertian-atmosfer-atmosfir-komposisi-fungsi manfaat-atmosfer-bumi (online)

[3] Sudjana. 2005. Metode Statistika Edisi 6. Bandung : Tarsito

[4] Setiahadi, B. 2005, Advances and Frontiers in Solar-Terrestrial Magnetohydrodynam-

ics, Computer Simulation and Space Early Warnings at Lapan Watukosek 2005, Pro-siding Semiloka Teknologi Simulasi dan Komputasi serta Aplikasi III, P3TIEBPPT, p. 32.

[5] Sasmito, A. 1998 : Characteristic Sea Sur-face Temperature in the Eastern Indone-sian Region to Detect of the ENSO Phe-nomenon. Paper Presented on Conference of Meteorology and Geophysics for Mit-igation of Natural Disaster, Hanoi, Vi-etnam, October 13, 1998

http://organisasi.org/pengertian-atmosfer-atmosfir-komposisi-fungsi%20manfaat-atmosfer-bumi



PEMANFAATAN TELESKOP SPEKTOGRAF ATMOSFER UNTUK MENGE-

TAHUI PENGARUH PERUBAHAN MUSIM TERHADAP KANDUNGAN

UAP AIR (H2O) PADA LAPISAN ATMOSFER DI LAPAN WATUKOSEK

PERIODE FEBRUARI 2013-MARET 2014

SKRIPSI

OLEH

GITA ISWANTARI

NIM 100322400947

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN FISIKA

MEI 2014

Pemanfaatan Teleskop Spektograf Atmosfer untuk Mengetahui Pengaruh

Perubahan Musim Terhadap Kandungan Uap Air (H2O) pada Lapisan At-

mosfer di LAPAN Watukosek Periode Februari 2013-Maret 2014

SKRIPSI

Diajukan kepada Universitas Negeri Malang

untuk memenuhi salah satu persyaratan

dalam menyelesaikan program Sarjana Fisika

OLEH

Gita Iswantari

NIM 100322400947

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN FISIKA

Mei 2014

To Determine the Effect of The Changing Seasons to The Vapor Substance in

the Atmosphere Layer in the Period of February 2013- March 2014 Using

Atmospheric Spectograph Telescope at LAPAN Watukosek

THESIS

Present to State University of Malang

in partial fulfillment of the requirements

for the degree of Sarjana

By

Gita Iswantari

NIM 100322400947

STATE UNIVERSITY OF MALANG

FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES

PHYSICS STUDY PROGRAM

Mei 2014

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Gita Iswantari

NIM : 100322400947

Jurusan/Program Studi : Fisika/Fisika

Fakultas/Program : MIPA/S1

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini benar-benar

tulisan saya, dan bukan merupakan plagiasi baik sebagian atau seluruhnya.

Apabila di kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa skripsi ini hasil

plagiasi, maka saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan tersebut sesuai

dengan ketentuan yang berlaku.

Malang, Mei 2014

Yang membuat pernyataan,

Gita Iswantari

i

ABSTRAK

Iswantari, Gita. 2014. Pemanfaatan Teleskop Spektograf Atmosfer untuk Menge-

tahui Pengaruh Perubahan Musim Terhadap Kandungan Uap Air (H2O)

pada Lapisan Atmosfer di LAPAN Watukosek Periode Februari 2013-

Maret 2014. Skripsi, Program Studi Fisika FMIPA Universitas Negeri Ma-

lang. Pembimbing : (I) Drs. Bambang Setiahadi P., B. Sc, M.Sc, D.Sc,

(II)Drs. Sutrisno, M.T

Kata Kunci : atmosfer, uap air, kelembaban, musim, spektograf atmosfer.

Atmosfer merupakan lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk

bumi dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di Bumi, at-

mosfer terdapat pada ketinggian 0 km di atas permukaan tanah hingga ketinggian

sekitar 560 km dari atas permukaan bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa

lapisan yang dinamai menurut fenomena yang terjadi pada lapisan tersebut. Tran-

sisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap.

Atmosfer bumi terdiri atas nitrogen (78,17%) dan oksigen (20,97%),

dengan sedikit argon (0,9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0,0357%),

uap air, dan gas lainnya.

Pada umumnya pembagian musim dalam satu tahun dibedakan menjadi

empat macam musim yaitu musim panas, musim gugur, musim semi dan musim

dingin. Namun, tidak seperti yang terjadi di Indonesia yang hanya memiliki dua

macam musim yaitu musim hujan dan musim kemarau hal ini disebabkan karena

Indonesia terletak pada daerah tropis.

Pada penelitian ini, peneliti ingin mengetahui kandungan uap air pada

lapisan atmosfer menggunakan alat yang disebut teleskop spektograf atmosfer.

Prinsip kerja teleskop spektograf atmosfer yaitu intensitas sinar matahari sebagai

sumber cahaya. Disini peneliti ingin membuktikan apakah perubahan musim ber-

pengaruh terhadap kandungan uap air di Atmosfer.

ii

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji dan syukur kepada Allah SWT atas segala lim-

pahan rahmat, hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan

menyelesaikan skripsi dengan judul “Pemanfaatan Teleskop Spektograf Atmosfer

untuk Mengetahui Pengaruh Perubahan Musim Terhadap Kandungan Uap Air

(H2O) pada Lapisan Atmosfer di LAPAN Watukosek Periode Februari 2013-

Maret 2014”.

Penyusunan skripsi dilakukan dengan melalui tahapan penelitian pengama-

tan terlebih dahulu. Penelitian bertujuan mengetahui pengaruh perubahan musim

terhadap kandungan uap air dalam atmosfer bumi. Hasil pengamatan dianalisis

menggunakan software Microsoft excel 2007 dimana data pengamatan diperoleh

dengan menggunakan software Stellarnet dan juga RunSWDemo. Banyak sekali

hambatan dan kesulitan dari awal penelitian hingga penyusunan skripsi. Oleh ka-

rena itu, dalam kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Arif Hidayat, M.Si, selaku Dekan Fakultas MIPA

Universitas Negeri Malang

2. Bapak Dr. Markus Diantoro, M.Si, selaku Ketua Jurusan Fisika Uni-

versitas Negeri Malang

3. Bapak Drs. Bambang Setiahadi P., B.Sc, M.Sc, D.Sc selaku pembimb-

ing I yang telah memberikan bimbingan, dukungan serta saran selama

penulisan skripsi dengan penuh kesabaran

iii

4. Bapak Drs. Sutrisno, M.T selaku pembimbing II yang telah mem-

berikan dukungan dan arahan agar penulisan skripsi ini lebih baik

5. Bapak Samsul Hidayat , S.Si, M.T selaku penguji yang telah mem-

berikan masukan dan saran agar penulisan skripsi ini memberikan hasil

yang baik

6. Kedua orang tua tercinta Bapak Manan dan Ibu Markamah yang sudah

memberikan motivasi, dukungan dan do’a selama penelitian hingga

penyusunan skripsi

7. Untuk keluarga dan kakak-kakak ku, mbak Tutik, Mbak Amin, mas

Bari yang senantiasa selalu memberi dorongan semangat supaya adek

kecilnya ini segera lulus terimakasih untuk semuanya

8. Seluruh pegawai Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Wa-

tukosek, Pak Nanang, Pak Marlan, Mas Amri, Mas MPR, Mas Ninoi

yang telah memberikan dukungan dan hiburan

9. Sahabat-sahabatku tersayang Oncom, Nanoy, Tiara, Linda, Cicik, No-

via, Didit yang telah dengan setia menemani dan saling mendukung

dari awal hingga akhir penelitian

10. Semua teman-teman Fisika angkatan 2010 khususnya keluarga GM

mania, Lilis, Nisfi terimakasih untuk kebersamaan yang indah selama

ini

11. Semua penghuni kost Magelang 5, Kakak Idhah, dek Ria, Ninik, mama

Vian, mbak Vika, mbak Lita, mbak Nora, mbak Yeni, dek Hanum, Pu-

iv

tri, Ayu terima kasih untuk semua kebersamaan dan dukungan selama

ini

12. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu

terima kasih untuk dukungan dan motivasi selama penulisan skripsi

Skripsi ini tentu masih banyak memiliki kekurangan, maka dari itu penulis

mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun guna menyempurnakan

kekurangan tersebut. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada semua

orang.

Malang, Mei 2014

Penulis

v

DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK ………………………………………………. i KATA PENGANTAR ………………………………………………. ii DAFTAR ISI ………………………………………………. v DAFTAR GAMBAR ………………………………………………. vii DAFTAR TABEL

………………………………………………. viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah……………………….…….…... 1 1.2 Rumusan Masalah………………………………….…….. 3 1.3 Tujuan Penelitian………………………………………… 3 1.4 Manfaat Penelitian………………………………….……. 4 1.5 Batasan Masalah…………………………………………. 4 1.6 Definisi Operasional……………………………………... 4 1.7 Hipotesis…………………………………………………. 5

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Atmosfer…………………………………….. 6 2.2 Sifat Atmosfer Bumi……………………………………. 7 2.3 Lapisan Atmosfer……………………………………….. 8 2.4 Kandungan Udara Atmosfer……………………………. 13 2.5 Manfaat Atmosfer Bumi………………………………… 15 2.6 Kelembaban Udara di Atmosfer Bumi………………….. 16 2.7 Musim di Indonesia……………………………………... 17 2.8 Teleskop Spektograf Atmosfer………………………….. 19 2.9 Prinsip Kerja Teleskop Spektograf Atmosfer…………… 24

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metode Penelitian……………………………………….. 26 3.2 Tempat dan Waktu Penelitian…………………………… 26 3.3 Alat-alat……………………………………………….…. 26 3.4 Prosedur Kerja…………………………………………… 27

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian…………………………………………... 32

4.1.1 Data Intensitas Matahari…………………………… 32 4.1.2 Data Kandungan Uap Air (H2O) pada Musim

Penghujan………………………………………….. 33

4.1.3 Data Kandungan Uap Air (H2O) pada Musim Ke-marau……………………………………………

34

4.2 Analisis Data Uji Kesamaan Dua Rata-rata : Uji Satu Pihak……………….…………………………………...

35

4.3 Pengaruh Perubahan Musim Terhadap Kandungan H2O dalam Atmosfer………………………………….…...

37

vi

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan………………………………………………. 39 5.2 Saran……………………………………………………... 40

DAFTAR RUJUKAN DAFTAR RIWAYAT HIDUP LAMPIRAN

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1.1 Lapisan Atmosfer Bumi………………………………. 7

2.3.1 Lapisan Atmosfer Bumi dengan Ketinggiannya…….... 13

2.6.1 Perubahan Arah Angin di Indonesia………………….. 18

2.7.1 Diagram Skematis Cahaya Kuantum…………………. 20

2.7.2 Kurva Planck secara Teori……………………………. 20

2.7.3 Hasil Pengamatan Tanggal 10 Juni 2012……….…….. 21

2.7.4 Garis Spentrum Fraunhofer…………………………… 21

2.7.5 Perbandingan dengan Spektra lab…………………….. 23

2.7.6 Diagram Skematis Spektograf………………………… 24

2.9.1 Diagram alir prinsip kerja Teleskop…………………… 25

3.3.1 Teleskop Hα beserta spektograf………………………. 26

3.4.1 Menu Awal Software runSWDemo…………………… 27

3.4.2 Analisis data dengan Microsoft Excel………………… 31

viii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.4.1 Komposisi Atmosfer Bumi…………………………….. 14

2.8.1 Garis Utama Fraunhofer……………………………….. 22

4.1. Lama Penyinaran Matahari..…...……………………….. 32

4.2 Kandungan Uap Air pada Musim Penghujan………………. 33

4.3 Kandungan Uap Air pada Musim Kemarau…………….. 34

4.4 Hasil analisis uji kesamaan rata-rata………………….. 36

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Atmosfer merupakan lapisan gas yang melingkupi sebuah planet termasuk

Bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di Bumi,

atmosfer berada pada ketinggian 0 km di atas permukaan Bumi sampai dengan

ketinggian sekitar 560 km dari atas permukaan Bumi. Atmosfer tersusun atas

beberapa lapisan yang dinamai menurut fenomena yang terjadi di lapisan tersebut.

Atmosfer juga dapat dibedakan berdasarkan karakteristik seperti komposisi gas,

suhu, dan tekanan. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung

bertahap. Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk memecahkan

masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar Matahari saat terbit dan tenggelam,

serta kelap-kelipnya bintang. Dengan peralatan yang sensitif yang dipasang di

wahana luar angkasa kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang

atmosfer.

Atmosfer sebagai salah satu media lingkungan perlu mendapat

perlindungan terhadap pencemaran yang mengganggu kesehatan manusia.

Sebagai media lingkungan, atmosfer berfungsi untuk menampung berbagai

macam gas yang dihasilkan oleh aktivitas manusia seperti oksigen, karbon

dioksida, dan uap air. Keberadaan berbagai macam gas tersebut apabila berada di

batas ambang baku mutu maka tidak akan berpengaruh banyak terhadap aktivitas

2

manusia namun sebaliknya apabila keberadaan gas-gas tersebut melebihi batas

ambang baku mutu maka dikhawatirkan dapat membahayakan umat manusia dan

kehidupan di Bumi.

Uap air merupakan salah satu komponen yang berada di atmosfer Bumi

dimana keberadaannya hanya dalam jumlah kecil namun uap air bisa

mempengaruhi berbagai aktivitas kehidupan di Bumi. Kandungan uap air yang

hanya berkisar pada 0,7% dari berbagai gas yang terkandung dalam atmosfer bisa

sangat berpengaruh apabila keberadaannya melebihi batas maksimum berada di

atmosfer.

Perubahan musim yang tidak menentu akhir-akhir ini sedikit banyak juga

berpengaruh terhadap kandungan uap air yang tersimpan pada atmosfer. Ketika di

Indonesia terjadi musim kemarau maka kandungan uap air yang ada di atmosfer

akan menipis, sebaliknya apabila di Indonesia sedang terjadi musim penghujan

maka bisa diperkirakan jika kandungan uap air di atmosfer meningkat.

Maksud dari penelitian ini adalah peneliti ingin mengetahui kandungan

uap air (H2O) yang terkandung pada atmosfer yang teramati dari LAPAN

Watukosek dengan menggunakan alat yang dinamakan teleskop spektograf

atmosfer. Di sini peneliti juga ingin membuktikan bahwa perubahan musim

berpengaruh terhadap kandungan uap air di atmosfer. Untuk itu peneliti

mengambil judul “Pemanfaatan Teleskop Spetograf Atmosfer Untuk Mengetahui

Pengaruh Perubahan Musim Terhadap Kandungan Uap Air (H2O) pada Lapisan

Atmosfer di LAPAN Watukosek Periode Februari 2013-Maret 2014”

3

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas dapat dikemukakan beberapa

rumusan masalah sebagai berikut:

1. Berapakah besar kandungan uap air (H2O) pada musim kemarau dan musim

penghujan di lapisan atmosfer yang teramati dengan menggunakan teleskop

spektograf atmosfer di area Watukosek?

2. Apakah pengaruh perubahan musim kemarau dan musim penghujan di Indonesia

terhadap kandungan uap air (H2O) pada lapisan atmosfer yang teramati dari

LAPAN Watukosek pada periode Februari 2013-Maraet 2014?

1.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah di atas dapat dikemukakan tujuan penelitian

sebagai berikut:

1. Memperoleh informasi besar kandungan uap air (H2O) pada musim kemarau dan

musim penghujan di lapisan atmosfer yang diamati dengan menggunakan teleskop

spektograf atmosfer di area Watukosek

2. Mengetahui pengaruh perubahan musim kemarau dan musim penghujan di

Indonesia terhadap kandungan uap air (H2O) di lapisan atmosfer yang teramati

dari LAPAN Watukosek pada periode Februari 2013-Maret 2014

4

1.4 Manfaat Penelitian

Dari penulisan ini nantinya diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai

berikut:

1. Memperoleh informasi tentang kandungan uap air pada lapisan atmosfer saat

musim kemarau dan musim penghujan di LAPAN Watukosek periode Februari

2013-Maret 2014

2. Memberikan informasi tentang pengaruh perubahan musim terhadap besarnya

kandungan uap air di LAPAN Watukosek periode Februari 2013-Maret 2014

1.5 Batasan Masalah

Agar penelitian ini dapat terfokus, maka terdapat beberapa batasan

masalah yang diantaranya:

1. Permasalahan yang ditinjau adalah tentang kandungan uap air (H2O) yang ada di

atmosfer

2. Data yang diambil untuk dianalisis adalah data berupa kurva spektrum atmosfer

yang diambil pada bulan Februari 2013-Maret 2014 di LAPAN Watukosek

1.6 Definisi Operasional

1. Atmosfer Bumi merupakan lapisan udara yang menyelubungi Bumi, tersusun atas

mermacam-macam gas dengan ketebalan hingga 560 km dari permukaan Bumi

2. Teleskop Spektograf Atmosfer merupakan suatu alat yang digunakan untuk

mengetahui unsur-unsur dan juga berbagai macam kandungan unsur seperti

oksigen, ozon, uap air, dan aerosol yang ada dalam atmosfer Bumi

5

3. Musim adalah peristiwa yang terjadi pada setiap tahun ketika kondisi cuaca

sedang terjadi dalam wilayah tertentu dalam jarak tertentu. Di daerah ekuator

bumi (yang berada pada paralel 0o atau khatulistiwa) terdapat dua musim yaitu :

musim kemarau dan musim hujan, karena wilayah tersebut memiliki curah hujan

yang tinggi, namun suhunya tidak berbeda jauh dari daerah-daerah lain yang

berada pada 7o yang memiliki empat perubahan musim.

4. Intensitas sinar Matahari merupakan gelombang elektromagnetik yang kasat mata

dengan panjang gelombang berkisar antara 380-750 nm yang berbentuk paket-

paket partikel yang dinamakan foton

5. Kelembaban udara disebut juga kelengasan atau kebasahan udara, yaitu

kandungan uap air di udara. Tekanan dan suhu udara mempengaruhi kandungan

air di udara.

6. Uap air berasal dari penguapan (evapotranspirasi) yang terjadi di permukaan bumi

dan merupakan sumber utama bagi pembentukan awan dan presipitasi.

1.7 Hipotesis

Dari tujuan dan kajian pustaka di atas, maka dapat ditarik hipotesis dari

penelitian ini sebagai berikut:

1. Kandungan partikel air rata-rata di atmosfer akan lebih besar ketika pada

musim hujan dibandingkan saat musim kemarau

2. Perubahan musim yang terjadi di Indonesia ikut mempengaruhi besar

kandungan partikel uap air yang tersimpan pada lapisan atmosfer Bumi

41

DAFTAR PUSTAKA

Endangjegoz.wordpress.com/2012/12/13/cuaca-dan-iklim/ (Online)

Hidayat, Syarif. Arsitektur-Tropis. Pusat Pengembangan Bahan Ajar-UMB

http://organisasi.org/pengertian-atmosfer-atmosfir-komposisi-fungsi

manfaat-atmosfer-bumi (online)

httpaas07.files.wordpress.com200905atmosfer-bumi1.pdf (Online)

http://organisasi.org/pengertian-atmosfer-atmosfir-komposisi-fungsi-manfaat-atmosfer-bumi (online)

Jain S.L., Ghude D., Arya C.B., 2005. Signature of Increasing Total Column Wa-

ter Vapour and Surface Temperatur at Maitri, Antarctica, CURRENT

SCIENCE, Vol.89, No.11

National Research Council (U.S.). Astronomy and Astrophysics Survey Commit-

tee. Astronomy and astrophysics in the new millennium: Panel reports.

National Academies Press, 2001

Sasmito, A. 1998 : Characteristic Sea Surface Temperature in the Eastern Indo-

nesian Region to Detect of the ENSO Phenomenon. Paper Presented on

Conference of Meteorology and Geophysics for Mitigation of Natural Dis-

aster, Hanoi, Vietnam, October 13, 1998

Schneider, K., Kirtman P., Lindzen R. 1999. Tropospheric Water Vapor and Cli-

mate Sensitivity, American Meteorological Society



http://organisasi.org/pengertian-atmosfer-atmosfir-komposisi-fungsi-manfaat-atmosfer-bumi

http://organisasi.org/pengertian-atmosfer-atmosfir-komposisi-fungsi-manfaat-atmosfer-bumi

42

Setiahadi, B. 2005, Advances and Frontiers in Solar-Terrestrial Magnetohydro-

dynamics, Computer Simulation and Space Early Warnings at Lapan Wa-

tukosek 2005, Prosiding Semiloka Teknologi Simulasi dan Komputasi ser-

ta Aplikasi III, P3TIEBPPT, p. 32.

Setiahadi, Bambang. 2009. Global MHD Simulation Of The Magnetospheric Re-

sponse Due To Transient Solar Wind Studied At LAPAN Watukosek 2009:

The Space Early Warnings: LAPAN

Setiahadi, Bambang. 2012. Digital Solar Physics. LAPAN. Course Conducted at

The Langkawi National Observatory Angkasa Space Agency, Malaysia

Setiahadi, B. (2012). First Light Global Solar-Atmospheric Spectrograph Tele-

scope Developed at Watukosek, in progress

Sudjana. 2005. Metode Statistika Edisi 6. Bandung : Tarsito

Tatyafiah. 2009. Struktur dan Komposisi Atmosfer (Online),

(http:/tatyalfiah.files.wordpress.com/2009/09/struktur-dan-komposisi-

atmosfer.pdf)

Totok Gunawan, Dr, dkk. 2002. Kurikulum 1994 Suplement GBPP 1999 Geografi

SMU Jilid 1. Jakarta : Erlangga

6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Atmosfer

Atmosfer adalah lapisan udara yang berfungsi melindungi bumi dan

merupakan reaktor sangat besar tempat terjadinya berbagai reaksi antara berbagai

unsur dan senyawa yang diemisikan dari berbagai kegiatan di Bumi. (Tatyalfiah,

2009)

Di Bumi, atmosfer terdapat pada ketinggian 0 km diatas permukaan

tanah hingga ketinggian sekitar 560 km dari atas permukaan bumi. Atmosfer ter-

susun atas beberapa lapisan yang dinamai menurut fenomena yang terjadi pada

lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung

bertahap.

Atmosfer mengandung campuran gas-gas yang lebih dikenal dengan

nama udara dan menutupi seluruh permukaan Bumi. Campuran gas-gas ini

menyatakan komposisi dari atmosfer Bumi. Bagian bawah dari atmosfer Bumi

dibatasi oleh daratan, samudera, sungai, danau es, dan permukaan salju. Batas

atasnya tidak terdefinisi, tetapi dalam kajian meteorologi akan dipelajari atmosfer

dalam ketinggian tertentu, dimana didalamnya terdapat fenomena-fenomena

cuaca. (Prawirowardoyo, 1996. 14)

7

Gambar 2.1.1 Lapisan Atmosfer Bumi

2.2 Sifat Atmosfer Bumi

1. Merupakan selimut gas tebal yang secara menyeluruh menutupi Bumi

sampai ketinggian 560 km dari permukaan Bumi

2. Atmosfer bumi tidak mempunyai batas mendadak, tetapi menipis lambat

laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer

dan angkasa luar

3. Tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan, tidak dapat diraba

(kecuali bergerak sebagai angin)

4. Mempunyai berat (56 x 1014 ton) dan dapat memberikan tekanan 99%

dari beratnya berada sampai ketinggian 30 km dan separuhnya berada di

bawah 6 km

5. Memberikan tahanan jika suatu benda melewatinya berupa panas akibat

pergesekan (misalnya meteor hancur sebelum mencapai permukaan bumi).

Sangat penting untuk kehidupan dan sebagai media untuk proses cuaca.

Sebagai selimut yang melindungi bumi terhadap tenaga penuh dari ma-

tahari pada waktu siang, menghalangi hilangnya panas pada waktu malam.

8

2.3 Lapisan Atmosfer

a. Troposfer

Lapisan ini berada pada level yang terendah, campuran gasnya paling

ideal untuk menopang kehidupan di Bumi. Dalam lapisan ini kehidupan

terlindung dari sengatan radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda langit

lain. Dibandingkan dengan lapisan atmosfer yang lain, lapisan ini adalah

lapisan yang paling tipis (kurang lebih 15 km dari permukaan tanah). Da-

lam lapisan ini hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak,

angin, tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari berlangsung.

Suhu udara pada permukaan air laut berkisar antara 30oC dan semakin baik

ke atas maka suhu akan semakin turun. Setiap kenaikan 100 m akan berku-

rang sekitar 0,61oC (Teori Braak). Pada lapisan ini terjadi peristiwa cuaca

seperti hujan, angin, musim salju, kemarau dan berbagai fenomena cuaca

yang lain. (Wikipedia)

Ketinggian paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari

lapisan troposfer karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari Ma-

tahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Apabila ketinggian bertambah

maka suhu udara akan berkurang secara tunak (steady) dari sekitar 17oC

sampai -52oC. Pada permukaan bumi tertentu seperti daerah pegunungan

dan dataran tinggi dapat menyebabkan anomali terhadap gradien suhu ter-

sebut. (Wikipedia)

Pada lapisan troposfer terdapat gas-gas rumah kaca yang dapat me-

nyebabkan efek rumah kaca dan pemanasan global yang akhir-akhir ini

9

sangat meresahkan manusia. Lapisan troposfer terdiri atas beberapa sub

lapisan, yaitu :

1. Lapisan planetair : 0-1 km

2. Lapisan konveksi : 1-8 km

3. Lapisan tropopause : 8-12 km

Tropopause merupakan lapisan pembatas antara lapisan troposfer

dengan lapisan stratosfer yang temperaturnya relatif konstan. Pada lapisan

tropopause kegiatan udara secara vertical terhenti.

b. Stratosfer

Lapisan kedua dari atmosfer adalah lapisan stratosfer. Stratosfer ter-

letak pada ketinggian antara 18-49 km dari permukaan bumi. Lapisan ini

ditandai dengan adanya proses inverse suhu, artinya suhu udara bertambah

tinggi seiring dengan kenaikan ketinggian dari permukaan bumi. Kenaikan

suhu udara berdasarkan ketinggian mulai terhenti yaitu pada puncak

lapisan stratosfer yang disebut dengan stratopause dengan suhu udara seki-

tar 0oC. (Gunawan, 2002)

Stratopause adalah lapisan batas antara stratosfer dengan mesosfer,

lapisan ini terletak pada ketinggian sekitar 50-60 km dari permukaan bumi.

Stratosfer terdiri atas tiga lapisan yaitu, lapisan isotermis, lapisan panas,

dan lapisan campuran teratas.

Pada umumnya suhu udara pada lapisan stratosfer sampai ketinggian

20 km adalah tetap. Lapisan ini disebut dengan lapisan isotermis. Lapisan

isotermis merupakan lapisan paling bawah dari stratosfer. Setelah lapisan

isotermis, berikutnya terjadi peningkatan suhu hingga ketinggian sekitar

10

45 km. Kenaikan temperatur pada lapisan ini disebabkan oleh adanya

lapisan ozon yang menyerap sinar ultraviolet yang dipancarkan sinar ma-

tahari, lapisan stratosfer ini tidak memiliki uap air, awan ataupun debu at-

mosfer, dan biasanya pesawat-pesawat yang menggunakan mesin jet

terbang pada lapisan ini.

Perubahan secara bertahap dari lapisan troposfer menuju lapisan

stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km. Suhu pada lapisan

stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu -70oF

atau sekitar -57oC. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi

dengan pola aliran yang tertentu. Awan tinggi jenis cirrus sering terjadi

pada lapisan paling bawah namun tidak ada pola cuaca signifikan yang ter-

jadi pada lapisan ini. Dari bagian tengah stratosfer ke atas, pola suhu beru-

bah menjadi semakin bertambah seiring kenaikan ketinggian. Hal ini

dikarenakan bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon semakin ber-

tambah. Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra violet, suhu pada

lapisan ini bisa mencapai sekitar 18oC pada ketinggian sekitar 40 km.

Lapisan stratopause memisahkan lapisan stratosfer dengan lapisan beri-

kutnya.

c. Mesosfer

Lapisan mesosfer merupakan lapisan udara ketiga dimana suhu at-

mosfer akan berkurang dengan pertambahan ketinggian hingga lapisan se-

lanjutnya yaitu termosfer. Mesosfer terletak pada ketinggian antara 49-82

km dari permukaan bumi. Lapisan ini merupakan lapisan pelindung bumi

dari jatuhan meteor atau benda-benda angkasa luar lainnya. Udara yang

11

berada disini akan mengakibatkan pergeseran yang berlaku dengan objek

yang datang dari angkasa dan menghasilkan suhu yang tinggi. Sebagian

besar meteor yang sampai ke bumi terbakar pada lapisan ini. (Universitas

Hasanudin, 2012)

Lapisan mesosfer ini ditandai dengan penurunan suhu udara, rata-rata

0,4oC per seratus meter. Penurunan suhu udara ini disebabkan karena

mesosfer memiliki kesetimbangan radioaktif yang negatif. Temperatur ter-

endah di mesosfer kurang dari -81oC, bahkan di puncak mesosfer yang

disebut mesopause yaitu lapisan batas antara mesosfer dengan lapisan ter-

mosfer temperaturnya diperkirakan mencapai sekitar -100oC.

d. Termosfer

Termosfer adalah lapisan udara keempat, transisi dari lapisan mesosfer

menuju lapisan termosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Lapisan

termosfer berada di atas mesopouse dengan ketinggian sekitar 75 km

sampai pada ketinggian sekitar 650 km. Pada lapisan ini gas-gas akan

terionisasi, oleh karenanya lapisan ini sering juga disebut lapisan ionosfer.

Molekul oksigen akan terpecah menjadi oksigen atomik di sini. Proses

pemecahan molekul oksigen dan gas-gas atmosfer lainnya akan

menghasilkan panas, yang akan menyebabkan meningkatnya suhu pada

lapisan ini. Suhu pada lapisan ini akan meningkat dengan meningkatnya

ketinggian. (Wordpress, 2009)

Lapisan ini disebut lapisan termosfer karena terjadi kenaikan tempera-

tur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar 1982oC. Perubahan ini

terjadi karena serapan (absorpsi) radiasi sinar ultraviolet. Radiasi ini me-

12

nyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik

yang dikenal dengan nama ionosfer yang dapat memantulkan gelombang

radio. (Wordpress, 2009)

e. Ionosfer

Lapisan ionosfer terletak sekitar 80 km sampai 450 km diatas per-

mukaan bumi. Dalam lapisan ini, molekul-molekul nitrogen dan oksigen

banyak melepaskan elektron setelah menyerap sinar ultraviolet. Akibatnya,

pada lapisan ini banyak terdapat ion-ion positif dan elektron bebas. Peri-

stiwa seperti ini disebut dengan ionisasi. Pada keadaan tertentu elektron

bebas dapat menumbuk ion positif. Akibat tumbukan tersebut, ion positif

berubah menjadi atom netral. Peristiwa seperti ini disebut rekombinasi.

Ionosfer dapat memantulkan gelombang radio, pemantulan tersebut dapat

berlangsung beberapa kali antara lapisan ionosfer dengan permukaan

bumi. Akibatnya, gelombang radio dapat mencapai tempat yang sangat

jauh. Itulah sebabnya kita dapat mendengar siaran radio atau televisi dari

pemancar yang letaknya sangat jauh. (Gunawan, 2002)

f. Eksosfer

Eksosfer merupakan lapisan udara kelima, eksosfer terletak pada

ketinggian antara 800-1000 km dari permukaan bumi. Lapisan ini merupa-

kan lapisan atmosfer paling luar. Pada lapisan ini hampir tidak ada tekanan

udara dengan kata lain, berat udara pada lapisan ini sama dengan nol (tidak

ada pengaruh gravitasi bumi). Akibatnya, molekul-molekul gas pada

lapisan ini dapat meninggalkan atmosfer menuju luar angkasa. (Gunawan,

2002)

13

Pada lapisan eksosfer merupakan tempat terjadinya gerakan atom-atom

secara tidak beraturan. Lapisan ini merupakan lapisan paling panas, sering

disebut pula dengan ruang antar planet dan geostasioner. Lapisan eksosfer

sangat berbahaya, karena merupakan tempat terjadinya kehancuran meteor

dari angkasa luar.

Gambar 2.3.1 Lapisan Atmosfer Bumi dengan Ketinggian Masing-masing (Wikipedia)

2.4 Kandungan Udara Atmosfer

Atmosfer mengandung campuran gas-gas yang lebih dikenal dengan

nama udara dan menutupi seluruh permukaan bumi. Campuran gas-gas ini menya-

takan komposisi dari atmosfer bumi. Bagian bawah dari atmosfer bumi dibatasi

oleh daratan, samudera, sungai, danau es, dan permukaan salju. (Prawirowardoyo,

1996. 14)

Udara adalah campuran berbagai unsur dan senyawa kimia sehingga

udara menjadi beragam. Keberagaman terjadi karena kandungan uap air dan

susunan masing-masing bagian dari sisa udara (disebut angin kering). Atmosfer

bumi terdiri atas nitrogen (78,17%) dan oksigen (20,97%), dengan sedikit argon

14

(0,9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0,0357%, uap air, dan gas

lainnya).

Tabel 2.4.1 Komposisi Atmosfer Bumi s/d Ketinggian 100 km

Gas (zat) Berat Molekul Jumlah (Kom-

posisi) Nitrogen (N2) 28.016 78,07% Oksigen (O2) 32.000 20,95% Argon (Ar) 39.940 0,93% Uap air (H2O) 18.020 0-4% Karbondioksida (CO2) 44.010 325 ppm Neon (Ne) 20.180 18 ppm Helium (He) 4.000 5 ppm Krypton (Kr) 83.700 1 ppm Hidrogen (H2) 2.020 0,5 ppm

Ozon (O3) 48.000 0-12 ppm

Gas nitrogen merupakan gas yang paling banyak terdapat dalam

lapisan udara atau atmosfer bumi. Salah satu sumbernya yaitu berasal dari pemba-

karan sisa-sisa pertanian dan akibat letusan gunung api. Gas lain yang cukup ban-

yak dalam atmosfer adalah oksigen. Oksigen antara lain berasal dari hasil proses

fotosintesis pada tumbuhan yang berdaun hijau. Dalam proses fotosintesis, tum-

buhan menyerap karbondioksida dari udara dan mengeluarkan oksigen.

Selain keempat gas tersebut ada beberapa gas lain yang terdapat di da-

lam atmosfer, yaitu diantaranya ozon. Walaupun ozon memiliki jumlah yang san-

gat kecil namun sangat berguna bagi kehidupan karena ozon dapat menyerap sinar

ultraviolet yang dipancarkan sinar matahari sehingga jumlahnya sudah sangat

berkurang ketika sampai di permukaan bumi.

Selain unsur pembentuk yang berupa gas, atmosfer juga mengandung

partikel padat dan cair, yang kebanyakan begitu kecilnya sehingga gerakan udara

15

dapat mengimbangi kecenderungan partikel tersebut jatuh ke tanah. Partikel terse-

but dapat berasal dari debu yang terangkai oleh angin, partikel garam laut, atau-

pun hasil pembakaran dan pengolahan dalam industri.

Salah satu jenis gas yang juga ikut menyusun atmosfer bumi adalah

uap air, meskipun jumlah uap air dalam atmosfer relatif sedikit namun

keberadaannya memiliki peran penting. Uap air berasal dari penguapan (evapo-

transpirasi) yang terjadi di permukaan bumi dan merupakan sumber utama bagi

pembentukan awan dan presipitasi. Di samping sebagai penyerap radiasi surya,

bumi dan atmosfer, juga dapat berfungsi sebagai bahan pemindah energi kalor

laten.

Penelitian terbaru menunjukkan pendinginan di stratosfer di daerah

yang konsentrasi uap airnya meningkat, hampir sama dengan akibat penguraian

molekul ozon di stratosfer, menunjukkan adanya peningkatan penyebab yang

mengakibatkan penurunan temperatur stratosfer. (Jain, et.al, 2005)

2.5 Manfaat Atmosfer Bumi

Sebagai lapisan yang berfungsi melingkupi atau menyelimuti bumi,

atmosfer sudah tentu memiliki banyak manfaat entah bagi bumi sendiri atau bagi

semua makhluk yang hidup di bumi. Beberapa contoh manfaat atmosfer bagi

bumi dan kehidupannya adalah sebagai berikut:

1. Melindungi bumi dari benda-benda angkasa yang jatuh ke bumi

yang dikarenakan oleh gaya gravitasi bumi

2. Melindungi bumi dari radiasi ultraviolet yang berbahaya bagi ke-

hidupan makhluk di bumi dengan lapisan ozon

16

3. Mengandung gas-gas yang sangat dibutuhkan makhluk hidup un-

tuk bernafas dan keperluan lainnya seperti oksigen, nitrogen, kar-

bondioksida, dan uap air

4. Pelindung bumi dari pemanasan dan pendinginan yang berlebihan

(tanpa atmosfer suhu pada siang hari lebih dari 93oC dan dimalam

hari dapat mencapai -184oC

2.6 Kelembaban Udara di Atmosfer Bumi

Kelembaban udara dapat digambarkan sebagai kelembaban mutlak yai-

tu kandungan uap air yang sebenarnya di dalam udara. Kelembaban relatif meru-

pakan bentuk yang menunjukkan indikasi langsung dari potensi penguapan.

Jumlah uap air udara yang dapat ditampung tergantung kepada suhu. Kandungan

uap air di atmosfer secara rata-rata cenderung konstan sekalipun ada perubahan

musim dan variasi cuaca. (Syarif Hidayat, 2010)

Untuk mendapatkan data kondisi kelembaban cukup dengan menen-

tukan kelembaban relatif rata-rata bulanan maksimum dan minimum. Sedangkan

kelembaban relatif minimum rata-rata selama 12 bulan. Kelembaban relatif bi-

asanya maksimum pada pukul 6.00 pagi dan pukul 15.00 minimum pada sore hari.

Udara di atas Indonesia senantiasa lembab. Di Dataran rendah kelem-

baban udara selalu tinggi sedangkan untuk di daerah dataran tinggi kelembaban

udara yang tinggi lebih memungkinkan turunnya hujan. Karena sifat kepulauan

dari Indonesia maka kelembaban udara di atas Indonesia cenderung tinggi.

17

2.7 Musim di Indonesia

Angin adalah udara yang bergerak dari daerah bertekanan udara tinggi

ke daerah bertekanan udara rendah. Tekanan udara berhubungan erat dengan tem-

peratur. Apabila temperatur tinggi maka tekanannya rendah. (Tugino, 2011)

Tekanan udara pada berbagai wilayah di muka bumi tidak sama. Dae-

rah tropis, terutama disekitar ekuator (10oLU-10oLS) mempunyai tekanan udara

rendah. Daerah pusat tekanan udara rendah pada wilayah ini disebut daerah mini-

mum ekuatorial (daerah Doldrum). Hal ini disebabkan oleh suhu rata-rata yang

selalu tinggi sepanjang tahun. Sebaliknya, daerah subtropis merupakan pusat

tekanan udara tinggi karena kurang mendapat sinar matahari. (Syarif Hidayat,

2010)

Di Indonesia yang secara geografis terletak di antara dua benua dan

dua samudera, memiliki angin pasat yang mengalami perubahan menjadi angin

musim (angin muson). Perubahan ini disebabkan oleh pergeseran semu tahunan

Matahari antara garis balik utara dan garis balik selatan. (Syarif Hidayat, 2010)

Pada bulan Oktober sampai dengan April, Matahari berada pada be-

lahan langit selatan sehingga benua Australia lebih banyak memperoleh pema-

nasan Matahari dari benua Asia. Akibatnya, di Australia terdapat pusat-pusat

tekanan udara rendah (depresi) sedangkan di Asia terdapat pusat-pusat tekanan

udara tinggi (kompresi). Keadaan ini menyebabkan terjadinya arus angin dari

benua Asia menuju benua Australia. Di Indonesia, angin tersebut merupakan an-

gin musim timur laut di belahan bumi utara dan angin barat di belahan bumi se-

latan. Oleh karena angin melewati samudera Pasifik dan samudera Hindia maka

18

banyak membawa uap air, sehingga pada umumnya di Indonesia terjadi musim

penghujan. (Syarif Hidayat, 2010)

Pada bulan April sampai dengan Oktober matahari berada di belahan

langit utara, sehingga benua Asia lebih panas daripada benua Australia. Aki-

batnya, di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara rendah, sedangkan di Australia

terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi yang menyebabkan terjadinya angin dari

Australia menuju ke Asia. Di Indonesia, terjadi angin musim timur di belahan

bumi selatan dan angin musim barat daya di belahan bumi utara. Oleh karena tid-

ak melewati lautan yang luas maka pada umumnya di Indonesia terjadi musim

kemarau, kecuali pantai barat Sumatera, Sulawesi Tenggara dan pantai selatan

Irian Jaya. (Syarif Hidayat, 2010)

Antara kedua musim tersebut ada musim yang disebut musim pan-

caroba atau peralihan. Musim pancaroba sendiri terdiri dari dua musim yaitu

musim kemareng yang merupakan peralihan dari musim penghujan ke musim

kemarau dan musim labuh yang merupakan peralihan dari musim kemarau

menuju musim penghujan.

http://belajargeodenganhendri.files.wordpress.com/2011/04/angin-muson1.jpg

19

Gambar 2.6.1 Perubahan Arah Angin di Indonesia

2.8 Teleskop Spektograf Atmosfer

Selain data dua dimensi, unsur-unsur dalam lapisan atmosfer bisa dia-

mati dengan data lain, dan outputnya digambarkan dengan kurva spektrum yaitu

intensitas energi spektra versus data panjang gelombang. Ini adalah data kurva

Planck seperti yang ditunjukkan oleh beberapa buku teks dalam fisika statistik

yang mempelajari kemungkinan dari elektron pada atom untuk dieksitasi atau di

de-eksitasi.

Plasma pada permukaan atmosfer yang bisa teramati dari sinar mataha-

ri adalah pada wilayah gas ideal, mentaati fungsi distribusi Maxwell-Boltzmann

untuk transisi elektron pada atom.

Kurva Planck sendiri secara eksplisit diperoleh dari distribusi Max-

well-Boltzmann yang tertulis seperti di bawah ini:

dehc

dE Tkhc 1/5 1

8)(

Energi total dalam suatu rentang panjang gelombang mungkin dil-

akukan dengan mengintegrasikan suatu panjang gelombang yang sudah diketahui

sebagai titik awal dan untuk panjang gelombang selanjutnya sebagai titik akhir.

(Setiahadi, 2012)

20

Gambar 2.7.1 Diagram Skematis Cahaya Kuantum dari Generator Alam

(Sumber : Setiahadi, 2012)

Diagram skematis cahaya kuantum dari generator alam yaitu Matahari.

Matahari berfungsi sebagai suatu kesatuan energi cahaya kuantum. Atom pada

atmosfer Bumi dan juga atmosfer planet-planet lain menyerap energi ini pada pan-

jang gelombang tertentu dengan bantuan cahaya Matahari. (Setiahadi, 2012)

Gambar 2.7.2 Kurva Planck secara Teori untuk Energi Sebagai Fungsi Panjang

Gelombang pada Suhu berbeda, dimana T1>T2>T3 (Sumber: Setiahadi, 2012)

21

Gambar 2.7.3 Hasil Pengamatan pada Tanggal 10 Juni 2012. Kurva yang teramati sedikit

bergerigi disebabkan oleh adanya serapan radiasi cahaya matahari yang terjadi pada at-

mosfer bumi. (Sumber: Setiahadi, 2012)

Hasil pengamatan Bambang Setiahadi dari pengamatan di Observato-

rium Sinar Matahari Watukosek pada 10 Juni 2012. Kurva ini menunjukkan pen-

ampakan yang kurang lebih sama dengan kurva Planck teoritis karena efek total

dari sebagian besar absorpsi (serapan) molekul atmosfer. (Setiahadi, 2012)

Gambar 2.7.4 Garis Spektrum Fraunhofer (Sumber: Setiahadi, 2012)

22

Garis Fraunhofer C, F, G, dan H berhubungan dengan garis alfa, beta,

gamma, dan delta dari segi garis emisi Balmer dari atom hidrogen. Garis D1 dan

D2 dari “pasangan sodium” yang terkenal, panjang gelombang pusat (589,29 nm)

ditunjukkan dengan huruf “D”. Garis utama Fraunhofer dan elemen yang mereka

hubungkan dengannya ditunjukkan pada gambar di bawah:

Tabel 2.8.1 Garis utama Fraunhofer

Designation Element Wavelength (nm) Designation Element Wavelength (nm)

Y O2 898.765 C Fe 495.761

Z O2 822.696 F Hβ 486.134

A O2 759.370 D Fe 466.814

B O2 686.719 E Fe 438.355

C Hα 656.281 G' Há 434.047

A O2 627.661 G Fe 430.790

D1 Na 589.592 G Ca 430.774

D2 Na 588.995 H H~ 410.175

D3 or d He 587.5618 H Ca+ 396.847

E Hg 546.073 K Ca+ 393.368

E2 Fe 527.039 L Fe 382.044

b1 Mg 518.362 N Fe 358.121

b2 Mg 517.270 P Ti+ 336.112

b3 Fe 516.891 T Fe 302.108

b4 Fe 516.891 T Ni 299.444

b4 Mg 516.733

Spektrum cahaya Matahari dengan garis Fraunhofer dan pita absorpsi

air atmosfer yang terindikasi. Dalam ilmu fisika dan optik, garis Fraunhofer

merupakan set dari garis spektra yang berasal dari seorang ahli fisika dari Jerman

yaitu Joseph von Fraunhofer (1787-1826). Garis ini pada faktanya diamati sebagai

filter gelap (garis absorpsi) pada spektrum theoptis dari Matahari.

Kimiawan berkebangsaan Inggris, William Hyde Wollaston di tahun

1802 merupakan orang pertama yang mencatat keberadaan jumlah dari fitur gelap

23

pada spektrum sinar Matahari. Pada tahun 1814, Fraunhofer secara independen

menemukan kembali garis tersebut dan memulai penelitian secara sistematis me-

lalui pengukuran yang hati-hati dari panjang gelombang fitur tersebut. Secara

keseluruhan, dia memetakan lebih dari 570 garis dan menunjuk fitur utama

dengan huruf “A” melalui “K” dan garis yang lebih lemah dengan huruf yang lain.

Pengamatan modern dari cahaya Matahari dapat mendeteksi beberapa ribu garis.

Kemudian selanjutnya ditemukan oleh Kirchoff dan Bunsen bahwa

masing-masing elemen kimia dihubungkan dengan suatu set dari garis spektra

maka dapat disimpulkan bahwa garis gelap pada spektrum sinar Matahari

disebabkan absorpsi oleh elemen tersebut yang berada diatas lapisan Matahari.

Beberapa fitur yang teramati juga disebabkan oleh absorpsi dalam molekul oksi-

gen pada atmosfer Bumi.

Gambar 2.7.5 Perbandingan dengan Spektra Lab dari Beragam Unsur Pokok

Atmosfer (Sumber: Setiahadi, 2012)

24

Gambar 2.7.6 Diagram Skematis Spektograf Sinar Matahari Kecil Prototype 1 untuk Mempelajari Desain Kuantum Sederhana dann Diarahkan untuk Mengamati Dina-mika Atmosfer Lokal dimana Spektograf Sinar Matahari yang Sudah Diatur Akan Diinstal (Sumber: Setiahadi, 2012)

Spektograf yang kecil dipasangkan pada bagian atas teleskop sinar Ma-

tahari yang besar di Watukosek. Teleskop yang lain adalah teleskop digital sinar

putih, teleskop digital Coronado 90mm H-alfa. (Setiahadi, 2012)

2.9 Prinsip Kerja Teleskop Spektograf Atmosfer

Prinsip kerja teleskop spektograf atmosfer adalah menempatkan ma-

tahari sebagai sumber cahaya. Teleskop dapat menangkap atom yang tereksitasi di

atmosfer dengan bantuan cahaya matahari. Atom yang tereksitasi tersebut digam-

barkan sebagai garis hitam pada garis-garis spektrum.

Ketika cahaya matahari melewati atmosfer bumi maka sebagian dari

cahaya tersebut dipantulkan kembali dan sebagian diterima oleh bumi. Ketika ca-

haya matahari diterima oleh teleskop spektograf atmosfer dalam bentuk paket-

paket gelombang (foton).

25

Lensa objektif teleskop menerima cahaya tersebut dan meneruskan

menuju diafragma pertama yang memiliki sifat multi reflections. Setelah itu caha-

ya masuk melewati diafragma kedua dimana terdapat celah kecil yang mampu

menyebarkan (dispersi) cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni

dengan panjang gelombang masing-masing.

Untuk selanjutnya cahaya-cahaya tersebut dikumpulkan dan difokus-

kan oleh collimator. Setelah cahaya verhasil difokuskan maka cahaya akan diubah

menjadi bentuk-bentuk pulsa elektrik oleh fiber optic. Hasil penguraian cahaya

tersebut yang nantinya akan diuraikan lagi menjadi bentuk spektrum di dalam alat

ukur yang disebut spekto meter. Spektrum-spektrum hasil dari konversi yang ter-

jadi didalam spektometer nantinya dihubungkan menuju komputer untuk diolah

menjadi data yang berbentuk kurva Planck.

Gambar 2.9.1 Diagram alir prinsip kerja Teleskop Spektograf Atmosfer

26

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Proses pengambilan data pada penelitian ini dilakukan dengan

menggunakan metode lapangan yaitu metode yang bertujuan untuk mempelajari

secara intensif latar belakang keadaan saat ini dan interaksi lingkungan suatu ob-

jek. Proses pengambilan data dilakukan dengan cara observasi lapangan, pengam-

bilan data, dan terakhir analisis data.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Stasiun Pengamatan Dirgantara (SPD) Wa-

tukosek, LAPAN Pasuruan periode Februari 2013 sampai Maret 2014.

3.3 Alat-alat

1. Satu set Teleskop Spektograf Atmosfer

Gambar 3.3.1 Teleskop Hα beserta Teleskop Spektograf Atmosfer

27

2. Satu set komputer

3. Harddisk komputer

4. Software stellarnet 2011

5. Software RunSWDemo

6. Microsoft Excel 2007

3.4 Prosedur Kerja

Prosedur penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini memiliki be-

berapa langkah sebagai berikut:

1. Pengoperasian Alat Secara Manual

Teleskop diarahkan langsung ke arah Matahari. Teleskop sebelumnya telah

dihubungkan dengan komputer menggunakan kabel fiber optik.

2. Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan software RunSWDemo

yang merupakan bagian dari software Stellarnet 2011. Tahapan-tahapan dalam

pengambilan data dijelaskan dalam beberapa langkah berikut:

a. Membuka software RunSWDemo.

Gambar 3.4.1 Menu awal software RunSWDemo

b. Memulai pengambilan data dengan menentukan berapa episode

yang akan diambil. Pilih menu File → Start EP

28

Dalam penelitian ini peneliti mengambil 50 periode setiap

harinya, oleh karena itu menu “select number of episode” diisi

dengan 50.

c. Kemudian akan muncul menu “select delay between episode”.

Menu ini digunakan untuk menentukan selang waktu antara ep-

isode yang satu dengan episode yang lain. Dalam penelitian ini

peneliti mengambil jeda waktu 5 menit dari episode satu ke ep-

isode selanjutnya.

d. Kemudian data disimpan

29

e. Software RunSWDemo siap mengambil data

f. Kemudian akan muncul menu seperti gambar dibawah ini dari

episode 1 sampai periode 50

g. Jika episode sudah lengkap maka akan muncul menu seperti ini

h. Kemudian data yang sudah tersimpan di convert dalam bentuk

excel. Dengan cara membuka software RunSWDemo lalu

kemudian file → Convert EP

30

i. Kemudian akan muncul menu sebagai berikut

Pilih data yang sudah tersimpan tadi. Data akan langsung

terconvert dan bisa dibuka di Microsoft Excel.

j. Kemudian membuka Microsoft Excel

File → open → pilih file yang sudah di convert.

Data yang dihasilkan akan ditampilkan dalam bentuk Microsoft

Excel.

3. Pengolahan Data dengan Plot dalam Bentuk Grafik atau Kurva

a. Memasukkan data kandungan uap air sebagai variabel y dan in-

tensitas penyinaran matahari sebagai variabel x, kemudian

31

kedua variabel tersebut diblok. Setelah itu pilih bentuk grafik

seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 3.4.2 Analisis Data dengan Microsoft Excel

32

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Dari hasil metode penelitian telah diperoleh data dalam bentuk kurva

spektograf yang grafiknya berbentuk grafik polynomial. Namun kurang lengkap

apabila analisis data yang disajikan hanya berupa kurva, sehingga penulis juga

menyampaikan gambaran secara subjektif yang perlu dicantumkan dalam analisis

data. Kandungan H2O di atmosfer dapat diperoleh dari perhitungan secara ma-

tematis dengan menggunakan persamaan integral sebagai berikut:

L =

X1 merupakan batas bawah kurva

X2 merupakan batas atas kurva

a adalah persamaan kurva

4.1.1 Data Intensitas Matahari

Table 4.1 Lama Penyinaran Matahari (data BMKG Karangploso, Malang)

Lama Penyinaran Matahari pukul 08.00-16.00 (%)

TGL FEB MAR APR MEI JUN JUL AGT SEP OKT NOV DES JAN FEB MAR

2013 2014

1 48 41 37 98 90 39 100 100 19 68 50 0 55 70

2 53 38 74 73 75 80 96 100 3 90 25 25 40 50

3 48 66 81 69 81 0 97 100 31 82 38 34 28 62

4 56 85 71 100 78 95 81 100 54 85 27 38 73 58

5 90 16 41 66 72 81 41 98 91 66 5 43 58 63

33

6 94 85 50 100 41 97 14 88 54 76 81 23 95 90

7 72 56 56 87 75 27 88 79 60 72 35 44 31 85

8 100 52 19 70 48 90 85 100 69 50 51 62 0 83

9 55 59 0 90 10 59 83 100 100 94 15 57 19 47

10 0 71 3 82 15 70 48 100 94 81 69 56 50 45

11 30 48 40 68 25 37 100 82 98 73 60 56 15 41

12 56 71 10 95 64 69 100 0 98 39 0 33 97 79

13 50 81 0 91 4 39 100 89 66 63 29 2.5 51 45

14 63 30 58 12 23 69 85 100 69 45 30 25 25 48

15 59 25 91 93 13 28 85 100 100 37 19 5 56 69

16 44 34 60 10 32 68 72 52 100 12 13 0 10 13

17 51 48 78 51 6 92 95 65 81 48 35 73 13 60

18 48 43 90 70 65 94 100 78 100 15 28 35 40 59

19 49 98 29 33 87 98 90 100 100 31 29 26 12 100

20 6 99 29 37 78 81 100 100 100 42 0 72 31 4

21 13 81 85 25 78 75 100 100 100 25 44 40 63 50

22 87 98 100 59 50 65 100 96 78 81 0 85 40 45

23 19 95 90 68 51 80 88 100 75 60 0 63 33 96

24 69 66 100 48 100 12 100 100 71 49 6 5 33 100

25 62 66 55 55 98 79 0 94 50 33 0 5 15 100

26 38 43 96 75 100 64 98 100 81 61 100 56 70 100

27 59 85 100 45 84 35 93 100 56 28 75 74 46 87

28 90 53 100 0 93 90 100 86 95 26 99 27 66 58

29 38 100 40 92 100 65 91 100 28 88 46 100

30 43 95 25 94 100 25 86 83 100 63 60 94

31 37 72 78 100 100 10 44 100

4.1.2 Data Kandungan Uap Air (H2O) pada Musim Penghujan

Tabel 4.2 Kandungan Uap Air pada Musim Penghujan

Waktu Pengambi-

lan Data

Kandungan H2O per

Jam (Counts)

Lama Penyinaran Ma-

tahari (Jam)

26 Februari 2013 5,88 x 107 3

28 Februari 2013 1,03 x 109 6

6 maret 2013 7,59 x 108 7

13 Maret 2013 4,23 x 109 6,5

21 Maret 2013 3,71 x 108 6,5

34

5 Maret 2014 1,64 x 106 5

13 Maret 2014 2,95 x 107 4

14 Maret 2014 1,95 x 107 4,5

18 Maret 2014 1,52 x 107 4

21 Maret 2014 9,94 x 106 4

25 Maret 2014 1,84 x 107 8

26 Maret 2014 1,99 x 107 8

28 Maret 2014 1,11 x 107 5

30 Maret 2014 1,18 x 105 7.5

Rata-rata 4,69 x 108 5,64

Simpangan baku 1,10 x 109

Dari data yang diperoleh diatas didapatkan rata-rata kandungan uap air

pada musim penghujan sebesar 4,69 x 108 Counts dengan simpangan baku sebesar

1,09 x 109. Pengamatan dilakukan pada bulan Februari dan Maret.

4.1.3 Data Kandungan Uap Air (H2O) pada Musim Kemarau

Tabel 4.3 Kandungan Uap Air pada Musim Kemarau

Waktu Pengambilan

Data

Kandungan H2O per

Jam (Counts)

Lama Penyinaran Ma-

tahari

30 April 2013 1,87 x 107 4

7 Mei 2013 4,94 x 108 6

22 Mei 2013 2,91 x 108 4

12 Juni 2013 2,73 x 108 5

Rata-rata 2,69 x 108

4,8

Simpangan Baku 1,69 x 108

35

Dari data yang diperoleh diatas didapatkan rata-rata kandungan uap air

pada musim kemarau sebesar 2,69 x 108 Counts dengan simpangan baku sebesar

1,69 x 108. Pengamatan dilakukan pada bulan April, Mei dan Juni.

4.2 Analisis Data Uji Kesamaan Dua Rata-Rata : Uji Satu Pihak

Dalam penelitian ini, peneliti mengambil uji satu pihak disebabkan ka-

rena nilai dari simpangan baku data pada saat musim penghujan dan musim kema-

rau berbeda, dimana nilai simpangan baku dan rata-rata data diperoleh bahwa data

pada saat musim penghujan lebih besar daripada data pada saat musim kemarau.

Hal ini berdasarkan dari data pada rata-rata dan simpangan baku pada tabel 4.2

dan pada tabel 4.3.

Hipotesis awal (H0) yang diajukan adalah perubahan musim tidak

memberikan pengaruh terhadap kandungan uap air pada lapisan atmosfer, dan un-

tuk hipotesis tandingan (H1) adalah perubahan musim memberikan pengaruh ter-

hadap besar kandungan uap air pada atmosfer bumi.

Dalam hal ini ketika nilai simpangan baku pertama (s1) yaitu sebesar

1,09 x 109 tidak sama nilainya dengan simpangan baku kedua (s2) yang memiliki

nilai sebesar 1,69 x 108, maka statistik yang digunakan adalah statistik t’ yaitu:

dengan s2 menggunakan perumusan :

Nilai simpangan baku rata-rata dari kedua sampel data yaitu sebesar 3,03 x 108.

36

Kriteria pengujian adalah : tolak hipotesis H0 apabila

dan terima H0 jika terjadi sebaliknya, dengan :

Peluang untuk penggunaan daftar distribusi t ialah (1-α) sedangkan un-

tuk dk masing-masing (n1-1) dan (n2-1).

Hasil perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan software Mi-

crosoft Excel 2007 mendapatkan hasil sebagai berikut : (rincian perhitungan dapat

dilihat pada lampiran)

Tabel 4.4 Hasil analisis uji kesamaan rata-rata

n1 (Jumlah data pada musim Hujan) 14 w2 7,12.1015

n2 (data pada musim Kemarau) 4 t1 1,77

Dk (Derajat Kebebasan) 16 t2 2,02

Peluang 0,95 Simpangan baku 3,03.108

Simpangan baku 1 (s1) 1,09.109 Batas 1,79

Simpangan baku 2 (s2) 1,69.108 t hitung 0,66

w1 8,46.1016

Dari perhitungan dan analisis data seperti tabel diatas diperoleh nilai t’ sebesar

0,66, kriteria pengujian adalah tolak H0 jika :

37

Karena t’ = 0,66 maka H0 diterima dan hasil pengujian diatas dapat disimpulkan

bahwa perubahan musim tidak berpengaruh terhadap kandungan uap air pada

lapisan atmosfer bumi.

4.3 Pengaruh Perubahan Musim Terhadap Kandungan H2O dalam Atmosfer

Dari hasil data pengamatan dan analisis data yang telah dilakukan dengan

menggunakan uji kesamaan dua rata-rata diperoleh bahwa hipotesis pertama (H0)

diterima. Hal ini terlihat dari hasil uji (t) yang lebih kecil dari batas yang seha-

rusnya. Hipotesis yang diajukan menyatakan bahwa musim tidak berpengaruh ter-

hadap kandungan uap air di lapisan atmosfer. Dengan diterimanya hipotesis per-

tama maka dapat disimpulkan bahwa hipotesis awal yang diajukan peneliti terbuk-

ti yaitu perubahan musim tidak mempengaruhi besar kandungan uap air di lapisan

atmosfer.

Pada saat musim hujan, lama penyinaran matahari relatif kecil hal ini be-

rakibat pada menurunnya suhu di bumi yang menyebabkan tingginya kandungan

uap air pada lapisan atmosfer. Sedangkan pada saat musim kemarau, lama

penyinaran matahari memiliki angka yang cukup tinggi hal ini berakibat pada

meningkatnya suhu di bumi dan menyebabkan kecilnya kandungan uap air yang

ada pada lapisan atmosfer. Namun hal yang berbeda ditunjukkan setelah dil-

akukan penelitian. Setelah dilakukan penelitian dan analisis data diperoleh hasil

kandungan uap air rata-rata yang tidak jauh berbeda ketika pengamatan dilakukan

pada saat musim penghujan dan musim kemarau.

38

Prinsip kerja teleskop spektograf atmosfer adalah menempatkan ma-

tahari sebagai sumber cahaya. Teleskop dapat menangkap atom yang tereksitasi di

atmosfer dengan bantuan cahaya matahari. Atom yang tereksitasi tersebut digam-

barkan sebagai garis hitam pada garis-garis spektrum.

Ketika cahaya matahari melewati atmosfer bumi maka sebagian dari

cahaya tersebut dipantulkan kembali dan sebagian diterima oleh bumi. Ketika ca-

haya matahari diterima oleh teleskop spektograf atmosfer dalam bentuk paket-

paket gelombang (foton).

Lensa objektif teleskop menerima cahaya tersebut dan meneruskan

menuju diafragma pertama yang memiliki sifat multi reflections. Setelah itu caha-

ya masuk melewati diafragma kedua dimana terdapat celah kecil yang mampu

menyebarkan (dispersi) cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni

dengan panjang gelombang masing-masing.

Untuk selanjutnya cahaya-cahaya tersebut dikumpulkan dan difokus-

kan oleh collimator. Setelah cahaya verhasil difokuskan maka cahaya akan diubah

menjadi bentuk-bentuk pulsa elektrik oleh fiber optic. Hasil penguraian cahaya

tersebut yang nantinya akan diuraikan lagi menjadi bentuk spektrum di dalam alat

ukur yang disebut spekto meter. Spektrum-spektrum hasil dari konversi yang ter-

jadi didalam spektometer nantinya dihubungkan menuju komputer untuk diolah

menjadi data yang berbentuk kurva Planck.

39

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian dan analisis data yang telah dilakukan selama periode Feb-

ruari 2013 hingga Maret 2014 untuk mengetahui kandungan H2O di atmosfer

dapat disimpulkan bahwa :

1. Besar jumlah partikel air rata-rata pada saat musim penghujan sebesar

4,695.108 Counts, sedangkan pada saat musim kemarau memiliki besar jumlah

partikel air rata-rata pada lapisan atmosfer yang teramati sebesar 2,692.108

Counts. Dimana variabel bebas dari penelitian ini yaitu lamanya penyinaran ma-

tahari yang diterima setiap hari selama penelitian. Untuk variabel terikat merupa-

kan besar jumlah partikel air yang tersimpan pada atmosfer.

2. Kelembaban udara adalah kandungan uap air yang tersimpan atau ter-

tampung dalam atmosfer Bumi. Kelembaban udara yang tersimpan pada lapisan

atmosfer cenderung konstan meskipun terdapat perubahan musim maupun variasi

cuaca. Hal ini dibuktikan dari hasil penelitian dan juga hasil analisis data yang

dilakukan bahwa perubahan musim tidak memberikan pengaruh pada besar kan-

dungan uap air yang tersimpan di lapisan atmosfer bumi.

40

5.2 Saran

Pada penelitian yang telah dilaksanakan, penulis dapat memberikan be-

berapa saran diantaranya sebagai berikut :

1. Penelitian terhadap gas-gas yang terkandung dalam atmosfer harus ter-

us dikembangkan, mengingat semakin banyaknya faktor yang ber-

pengaruh terhadap kadar kandungan gas atmosfer

2. Penelitian sebaiknya dilakukan saat musim kemarau agar diperoleh

hasil yang terbaik

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Gita Iswantari dilahirkan di Blitar tanggal 12 Mei 1992,

anak tunggal dari pasangan Bapak Manan dan Ibu Markamah.

Pendidikan dasar hingga menengah telah ditempuh di kampung

halamannya di Blitar. Pendidikan sekolah dasar dia tempuh di

SDN Babadan 3 dan lulus SD pada tahun 2004. Masuk sekolah

menengah pertama di SMPN 1 Wlingi dengan jalur PMDK dan lulus SMP pada

tahun 2007, setelah lulus dia melanjutkan pendidikannya di SMA Negeri 1 Talun

juga dengan melalui jalur PMDK. Setelah menyelesaikan pendidikan selama 3

tahun maka dia lulus pada tahun 2010.

Pendidikan berikutnya ia tempuh di Universitas Negeri Malang melalui

jalur PMDK pada tahun akademik 2010/2011. Ia mendapatkan kesempatan

mengikuti pendidikan untuk Jurusan Fisika dalam Program Studi S1 Fisika.

Selama masa kuliah dia pernah melakukan Praktek Kerja Lapangan (PKL)

di Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) Watukosek selama

sebulan. Dari sana dia mendapatkan banyak sekali tambahan ilmu dan

pengetahuan yang belum pernah didapatkannya.

43

LAMPIRAN

A. Pengukuran H2O tanggal 26 Februari 2013

Dari grafik diatas diperoleh persamaan grafik sebagai berikut :

Y = 0,677x2 – 3,165x + 978,0

Dari persamaan grafik diatas diperoleh hasil luasan sebesar

L = 1,763.108 nano count

44

B. Pengukuran H2O tanggal 28 Februari 2013


Y = 0,808x2 – 6,932x + 1603



45

C. Pengukuran H2O tanggal 6 Maret 2013


Y = 0,826x2 – 6,339x + 1468



46

D. Pengukuran H2O tanggal 13 Maret 2013


Y = 0,782x2 – 10,91x + 2650



47

E. Pengukuran H2O tanggal 21 Maret 2013


Y = 0,876x2 – 4,909x + 1132



48

F. Pengukuran H2O tanggal 30 April 2013


Y = 0,772x2 – 2,634x + 456,7



49

G. Pengukuran H2O tanggal 7 Mei 2013


Y = 0,814x2 – 5,637x + 1266



50

H. Pengukuran H2O tanggal 12 Juni 2013


Y = 0,621x2 – 7,618x + 1136



51

I. Pengukuran H2O tanggal 5 Maret 2014


Y = 0,608x2 – 0,555x + 220,4



52

J. Pengukuran H2O tanggal 13 Maret 2014


Y = 0,691x2 – 1,724x + 541,3



53

K. Pengukuran H2O tanggal 14 Maret 2014


Y = 0,666x2 – 1,438x + 478,7



54

L. Pengukuran H2O tanggal 18 Maret 2014


Y = 0,725x2 – 1,324x + 438,7



55

M. Pengukuran H2O tanggal 20 Maret 2014


Y = 0,484x2 – 0,115x + 79,19



56

N. Pengukuran H2O tanggal 21 Maret 2014


Y = 0,614x2 – 1,142x + 385,9



57

O. Pengukuran H2O tanggal 25 Maret 2014


Y = 0,813x2 – 1,368x + 457,2



58

P. Pengukuran H2O tanggal 26 Maret 2014


Y = 0,759x2 – 1,477x + 469,8



59

Q. Pengukuran H2O tanggal 28 Maret 2014


Y = 0,689x2 – 1,138x + 398,8



60

R. Pengukuran H2O tanggal 30 Maret 2014


Y = 0,654x2 – 2,135x + 1788


L = 1,180.105 nano Counts

61

Data Hasil Uji Kesamaan: Satu Pihak

hujan rata kemarau rata

5.88E+07 4.695E+08 1.687E+17 1.87E+07 2.692E+08 6.27503E+16

1.03E+09 3.130E+17 4.94E+08 5.0625E+16

7.59E+08 8.403E+16 2.91E+08 4.8841E+14

4.23E+09 1.414E+19 2.73E+08 1.156E+13

3.71E+08 9.785E+15 jumlah 1.13875E+17

1.64E+06 2.189E+17

2.95E+07 1.936E+17

1.95E+07 2.025E+17

1.52E+07 2.064E+17

9.94E+06 2.112E+17

1.84E+07 2.035E+17

2.00E+07 2.021E+17

1.11E+07 2.101E+17

1.18E+05 2.203E+17

jumlah 1.659E+19

n1 14.00 s kuadrat 1.54096E+19

n2 4.00 S 3.93E+09

dk 16.00 w1 8.46E+16

s1 kuadrat 1.18E+18 w2 7.12E+15

s1 1.09E+09 t1 1.77

s2 kuadrat 2.85E+16 t2 2.02

s2 1.69E+08

akar w1 dan

w2 3.03E+08

batas 1.79

t hitung 0.66

62

Nilai Presentil untuk Distribusi t

PEMANFAATAN TELESKOP SPEKTOGRAF...

Documents

Transcript of PEMANFAATAN TELESKOP SPEKTOGRAF...