Gita Iswantari. Abstrak

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 1

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

2

Pembimbing Skripsi, LAPAN Watukosek

3

Dosen 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 berada di ekuator hanya mengalami dua musim yaitu musim kemarau dan musim penghujan. Penelitian ini bertujuan 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 %), Oxygen (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 determine 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 seperti komposisi gas, suhu, dan tekanan. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap. [5] 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 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 namun uap air bisa mempengaruhi berbagai aktivitas kehidupan di Bumi. Perubahan musim yang tidak menentu akhir-akhir ini 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 kandungan 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 berfungsi 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 menyeluruh 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) Karbondioksida (CO2)

18.020

0-4%

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 sebagai kelembaban mutlak yaitu kandungan uap air yang sebenarnya di dalam udara. Kelembaban relatif merupakan bentuk yang menunjukkan 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 memperoleh 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 terjadinya 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 selatan. 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, sehingga benua Asia lebih panas daripada benua Australia. Akibatnya, di Asia terdapat pusatpusat 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 tidak melewati lautan yang luas maka pada umumnya di Indonesia terjadi musim kemarau, kecuali pantai barat Sumatera, Sulawesi Tenggara dan pantai selatan Irian Jaya. [2] III. METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di LAPAN Watukosek, Pasuruan, Jawa Timur pada periode Februari 2013 sampai Maret 2014. Prosedur pengambilan data dalam penelitian ini mempunyai langkah-langkah sebagai 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 Microsoft Excel 2007. Analisis juga dilakukan

menggunakan aturan statistik yaitu uji kesamaan dua rata-rata. IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil Penelitian IV.1.1 Data Kandungan Uap Air pada Musim Penghujan Waktu Pengambilan Data

Kandungan H2 O

Lama Penyinaran Matahari

(nanoCounts)

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

3

Tanggal /Bulan/ Tahun

Kandungan H2 O

Lama Penyinaran Matahari

(nanoCounts)

5,87 x 107

2013 28 Februari

1,09 x 109

Dari data yang diperoleh rata-rata kandungan molekul 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.

(Jam) Tanggal /Bulan/ Tahun

26 Februari

Simpangan

1,03 x 109

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

6

2013 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 10

6

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

(Jam)

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. Pengamatan dilakukan pada bulan April, Mei dan Juni. IV.2 Analisis Data Dalam penelitian ini, menggunakan uji satu pihak disebabkan karena nilai dari simpangan baku data pada saat musim penghujan dan musim kemarau berbeda, dimana nilai simpangan 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 adalah perubahan musim tidak memberikan pengaruh terhadap kandungan uap air pada lapisan atmosfer, dan untuk hipotesis tandingan (H1) adalah perubahan musim memberikan 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 distribusi t ialah (1-α) sedangkan untuk dk masingmasing (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

8

t hitung

0,66

w1

1,69 x 10

16

8,46 x 10

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 diatas 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 diperoleh bahwa hipotesis pertama (H0) diterima. Hal ini terlihat dari hasil uji (t) yang lebih kecil dari batas yang seharusnya. Maka dapat disimpulkan bahwa hipotesis awal terbukti, perubahan musim tidak mempengaruhi besar kandungan 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 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 terjadi secara penelitian menunjukkan hasil yang berbeda yaitu tidak ada perbedaan yang cukup signifikan antara besar kandungan uap air ratarata pada musim penghujan dan musim kemarau. 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 garisgaris 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 ratarata pada lapisan atmosfer yang teramati sebesar 2,69 x 108 Counts. Dimana variabel bebas dari penenlitian ini yaitu lama penyinaran matahari 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/200 9/09/struktur-dan-komposisiatmosfer.pdf) [2] Hidayat, Syarif. Arsitektur-Tropis. Pusat Pengembangan Bahan Ajar-UMB http://organisasi.org/pengertian-atmosferatmosfir-komposisi-fungsi manfaatatmosfer-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, Prosiding Semiloka Teknologi Simulasi dan Komputasi serta Aplikasi III, P3TIEBPPT, p. 32. [5] Sasmito, A. 1998 : Characteristic Sea Surface Temperature in the Eastern Indonesian Region to Detect of the ENSO Phenomenon. Paper Presented on Conference of Meteorology and Geophysics for Mitigation of Natural Disaster, Hanoi, Vietnam, October 13, 1998

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

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 Atmosfer 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

ABSTRAK Iswantari, Gita. 2014. Pemanfaatan Teleskop Spektograf Atmosfer untuk Mengetahui Pengaruh Perubahan Musim Terhadap Kandungan Uap Air (H2O) pada Lapisan Atmosfer di LAPAN Watukosek Periode Februari 2013Maret 2014. Skripsi, Program Studi Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang. 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, atmosfer 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. Transisi 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 berpengaruh terhadap kandungan uap air di Atmosfer.

i

KATA PENGANTAR Dengan mengucap puji dan syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan 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 2013Maret 2014”. Penyusunan skripsi dilakukan dengan melalui tahapan penelitian pengamatan 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 karena 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 Universitas Negeri Malang 3.

Bapak Drs. Bambang Setiahadi P., B.Sc, M.Sc, D.Sc selaku pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, dukungan serta saran selama penulisan skripsi dengan penuh kesabaran

ii

4. Bapak Drs. Sutrisno, M.T selaku pembimbing II yang telah memberikan dukungan dan arahan agar penulisan skripsi ini lebih baik 5. Bapak Samsul Hidayat , S.Si, M.T selaku penguji yang telah memberikan 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 Watukosek, 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, Novia, 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-

iii

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,

Penulis

iv

Mei 2014

DAFTAR ISI

ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL

………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ……………………………………………….

Halaman i ii v vii viii

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

1 3 3 4 4 4 5

BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Atmosfer…………………………………….. 2.2 Sifat Atmosfer Bumi……………………………………. 2.3 Lapisan Atmosfer……………………………………….. 2.4 Kandungan Udara Atmosfer……………………………. 2.5 Manfaat Atmosfer Bumi………………………………… 2.6 Kelembaban Udara di Atmosfer Bumi………………….. 2.7 Musim di Indonesia……………………………………... 2.8 Teleskop Spektograf Atmosfer………………………….. 2.9 Prinsip Kerja Teleskop Spektograf Atmosfer……………

6 7 8 13 15 16 17 19 24

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

26 26 26 27

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian…………………………………………... 4.1.1 Data Intensitas Matahari…………………………… 4.1.2 Data Kandungan Uap Air (H2O) pada Musim Penghujan………………………………………….. 4.1.3 Data Kandungan Uap Air (H2O) pada Musim Kemarau…………………………………………… 4.2 Analisis Data Uji Kesamaan Dua Rata-rata : Uji Satu Pihak……………….…………………………………... 4.3 Pengaruh Perubahan Musim Terhadap Kandungan H2O dalam Atmosfer………………………………….…...

v

32 32 33 34 35 37

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan………………………………………………. 5.2 Saran……………………………………………………... DAFTAR RUJUKAN DAFTAR RIWAYAT HIDUP LAMPIRAN

vi

39 40

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

vii

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

viii

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

1

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 paketpaket 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

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-manfaatatmosfer-bumi (online) Jain S.L., Ghude D., Arya C.B., 2005. Signature of Increasing Total Column Water Vapour and Surface Temperatur at Maitri, Antarctica, CURRENT SCIENCE, Vol.89, No.11

National Research Council (U.S.). Astronomy and Astrophysics Survey Committee. Astronomy and astrophysics in the new millennium: Panel reports. National Academies Press, 2001

Sasmito, A. 1998 : Characteristic Sea Surface Temperature in the Eastern Indonesian Region to Detect of the ENSO Phenomenon. Paper Presented on Conference of Meteorology and Geophysics for Mitigation of Natural Disaster, Hanoi, Vietnam, October 13, 1998 Schneider, K., Kirtman P., Lindzen R. 1999. Tropospheric Water Vapor and Climate Sensitivity, American Meteorological Society

41

42

Setiahadi, B. 2005, Advances and Frontiers in Solar-Terrestrial Magnetohydrodynamics, Computer Simulation and Space Early Warnings at Lapan Watukosek 2005, Prosiding Semiloka Teknologi Simulasi dan Komputasi serta Aplikasi III, P3TIEBPPT, p. 32. Setiahadi, Bambang. 2009. Global MHD Simulation Of The Magnetospheric Response 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-komposisiatmosfer.pdf) Totok Gunawan, Dr, dkk. 2002. Kurikulum 1994 Suplement GBPP 1999 Geografi SMU Jilid 1. Jakarta : Erlangga

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 tersusun 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)

6

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 matahari 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). Dalam 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 berkurang 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 Matahari 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 tersebut. (Wikipedia) Pada lapisan troposfer terdapat gas-gas rumah kaca yang dapat menyebabkan 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 terletak 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 sekitar 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 matahari, lapisan stratosfer ini tidak memiliki uap air, awan ataupun debu atmosfer, 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 terjadi pada lapisan ini. Dari bagian tengah stratosfer ke atas, pola suhu berubah menjadi semakin bertambah seiring kenaikan ketinggian. Hal ini dikarenakan bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon semakin bertambah. 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 berikutnya. c. Mesosfer Lapisan mesosfer merupakan lapisan udara ketiga dimana suhu atmosfer akan berkurang dengan pertambahan ketinggian hingga lapisan selanjutnya 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 terendah di mesosfer kurang dari -81oC, bahkan di puncak mesosfer yang disebut mesopause yaitu lapisan batas antara mesosfer dengan lapisan termosfer 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 temperatur 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 permukaan 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. Peristiwa 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 merupakan 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 menyatakan 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) Nitrogen (N2) Oksigen (O2) Argon (Ar) Uap air (H2O) Karbondioksida (CO2) Neon (Ne) Helium (He) Krypton (Kr) Hidrogen (H2) Ozon (O3)

Berat Molekul 28.016 32.000 39.940 18.020

Jumlah (Komposisi) 78,07% 20,95% 0,93% 0-4%

44.010 20.180 4.000 83.700 2.020 48.000

325 ppm 18 ppm 5 ppm 1 ppm 0,5 ppm 0-12 ppm

Gas nitrogen merupakan gas yang paling banyak terdapat dalam lapisan udara atau atmosfer bumi. Salah satu sumbernya yaitu berasal dari pembakaran sisa-sisa pertanian dan akibat letusan gunung api. Gas lain yang cukup banyak dalam atmosfer adalah oksigen. Oksigen antara lain berasal dari hasil proses fotosintesis pada tumbuhan yang berdaun hijau. Dalam proses fotosintesis, tumbuhan menyerap karbondioksida dari udara dan mengeluarkan oksigen. Selain keempat gas tersebut ada beberapa gas lain yang terdapat di dalam atmosfer, yaitu diantaranya ozon. Walaupun ozon memiliki jumlah yang sangat 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 tersebut dapat berasal dari debu yang terangkai oleh angin, partikel garam laut, ataupun 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 (evapotranspirasi) 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 kehidupan makhluk di bumi dengan lapisan ozon

16

3. Mengandung gas-gas yang sangat dibutuhkan makhluk hidup untuk bernafas dan keperluan lainnya seperti oksigen, nitrogen, karbondioksida, 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 yaitu kandungan uap air yang sebenarnya di dalam udara. Kelembaban relatif merupakan 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 menentukan kelembaban relatif rata-rata bulanan maksimum dan minimum. Sedangkan kelembaban relatif minimum rata-rata selama 12 bulan. Kelembaban relatif biasanya maksimum pada pukul 6.00 pagi dan pukul 15.00 minimum pada sore hari. Udara di atas Indonesia senantiasa lembab. Di Dataran rendah kelembaban 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 temperatur. Apabila temperatur tinggi maka tekanannya rendah. (Tugino, 2011) Tekanan udara pada berbagai wilayah di muka bumi tidak sama. Daerah tropis, terutama disekitar ekuator (10oLU-10oLS) mempunyai tekanan udara rendah. Daerah pusat tekanan udara rendah pada wilayah ini disebut daerah minimum 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 belahan langit selatan sehingga benua Australia lebih banyak memperoleh 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 terjadinya 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 selatan. 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. Akibatnya, 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 tidak 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 pancaroba 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.

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 diamati 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 matahari adalah pada wilayah gas ideal, mentaati fungsi distribusi Maxwell-Boltzmann untuk transisi elektron pada atom. Kurva Planck sendiri secara eksplisit diperoleh dari distribusi Maxwell-Boltzmann yang tertulis seperti di bawah ini: E( ) d

8 hc 5

e hc / k

T

1

1

d

Energi total dalam suatu rentang panjang gelombang mungkin dilakukan 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 panjang 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 atmosfer bumi. (Sumber: Setiahadi, 2012)

Hasil pengamatan Bambang Setiahadi dari pengamatan di Observatorium Sinar Matahari Watukosek pada 10 Juni 2012. Kurva ini menunjukkan penampakan 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'

H

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

+

336.112

b2

Mg

517.270

P

Ti

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 melalui 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 oksigen 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 Dinamika Atmosfer Lokal dimana Spektograf Sinar Matahari yang Sudah Diatur Akan Diinstal (Sumber: Setiahadi, 2012)

Spektograf yang kecil dipasangkan pada bagian atas teleskop sinar Matahari 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 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. Ketika cahaya matahari melewati atmosfer bumi maka sebagian dari cahaya tersebut dipantulkan kembali dan sebagian diterima oleh bumi. Ketika cahaya matahari diterima oleh teleskop spektograf atmosfer dalam bentuk paketpaket gelombang (foton).

25

Lensa objektif teleskop menerima cahaya tersebut dan meneruskan menuju diafragma pertama yang memiliki sifat multi reflections. Setelah itu cahaya 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 difokuskan 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 terjadi 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

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 objek. Proses pengambilan data dilakukan dengan cara observasi lapangan, pengambilan data, dan terakhir analisis data.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Stasiun Pengamatan Dirgantara (SPD) Watukosek, 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

26

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 beberapa 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 episode yang satu dengan episode yang lain. Dalam penelitian ini peneliti mengambil jeda waktu 5 menit dari episode satu ke episode 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 intensitas 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

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 matematis 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

2013

FEB

MAR

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

32

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

0

90

10

59

83

100

100

94

15

57

19

47

55

59

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

78

100

10

44

100

72

100

4.1.2 Data Kandungan Uap Air (H2O) pada Musim Penghujan Tabel 4.2 Kandungan Uap Air pada Musim Penghujan

Waktu Pengambi-

Kandungan H2O per

Lama Penyinaran Ma-

lan Data

Jam (Counts)

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

Kandungan H2O per

Lama Penyinaran Ma-

Data

Jam (Counts)

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 karena nilai dari simpangan baku data pada saat musim penghujan dan musim kemarau 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 untuk hipotesis tandingan (H1) adalah perubahan musim memberikan pengaruh terhadap 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 (s 2) 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 untuk dk masing-masing (n1-1) dan (n2-1). Hasil perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan software Microsoft 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 seharusnya. Hipotesis yang diajukan menyatakan bahwa musim tidak berpengaruh terhadap kandungan uap air di lapisan atmosfer. Dengan diterimanya hipotesis pertama maka dapat disimpulkan bahwa hipotesis awal yang diajukan peneliti terbukti yaitu perubahan musim tidak mempengaruhi besar kandungan 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 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 dilakukan 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 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. Ketika cahaya matahari melewati atmosfer bumi maka sebagian dari cahaya tersebut dipantulkan kembali dan sebagian diterima oleh bumi. Ketika cahaya matahari diterima oleh teleskop spektograf atmosfer dalam bentuk paketpaket gelombang (foton). Lensa objektif teleskop menerima cahaya tersebut dan meneruskan menuju diafragma pertama yang memiliki sifat multi reflections. Setelah itu cahaya 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 difokuskan 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 terjadi didalam spektometer nantinya dihubungkan menuju komputer untuk diolah menjadi data yang berbentuk kurva Planck.

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan Dari penelitian dan analisis data yang telah dilakukan selama periode Februari 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 matahari yang diterima setiap hari selama penelitian. Untuk variabel terikat merupakan besar jumlah partikel air yang tersimpan pada atmosfer. 2. Kelembaban udara adalah kandungan uap air yang tersimpan atau tertampung 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 kandungan uap air yang tersimpan di lapisan atmosfer bumi.

39

40

5.2 Saran Pada penelitian yang telah dilaksanakan, penulis dapat memberikan beberapa saran diantaranya sebagai berikut : 1. Penelitian terhadap gas-gas yang terkandung dalam atmosfer harus terus dikembangkan, mengingat semakin banyaknya faktor yang berpengaruh 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

Dari grafik diatas diperoleh persamaan grafik sebagai berikut : Y = 0,808x2 – 6,932x + 1603 Dari persamaan grafik diatas diperoleh hasil luasan sebesar L = 1,029.109 nano count

45

C. Pengukuran H2O tanggal 6 Maret 2013


46

D. Pengukuran H2O tanggal 13 Maret 2013


47

E. Pengukuran H2O tanggal 21 Maret 2013


48

F. Pengukuran H2O tanggal 30 April 2013


49

G. Pengukuran H2O tanggal 7 Mei 2013


50

H. Pengukuran H2O tanggal 12 Juni 2013


51

I. Pengukuran H2O tanggal 5 Maret 2014


52

J. Pengukuran H2O tanggal 13 Maret 2014


53

K. Pengukuran H2O tanggal 14 Maret 2014


54

L. Pengukuran H2O tanggal 18 Maret 2014


55

M. Pengukuran H2O tanggal 20 Maret 2014


56

N. Pengukuran H2O tanggal 21 Maret 2014


57

O. Pengukuran H2O tanggal 25 Maret 2014


58

P. Pengukuran H2O tanggal 26 Maret 2014


59

Q. Pengukuran H2O tanggal 28 Maret 2014


60

R. Pengukuran H2O tanggal 30 Maret 2014

Dari grafik diatas diperoleh persamaan grafik sebagai berikut : Y = 0,654x2 – 2,135x + 1788 Dari persamaan grafik diatas diperoleh hasil luasan sebesar L = 1,180.105 nano Counts

61

Data Hasil Uji Kesamaan: Satu Pihak

hujan

rata 5.88E+07 4.695E+08 1.03E+09 7.59E+08 4.23E+09 3.71E+08 1.64E+06 2.95E+07 1.95E+07 1.52E+07 9.94E+06 1.84E+07 2.00E+07 1.11E+07 1.18E+05 jumlah

n1 n2 dk s1 kuadrat s1 s2 kuadrat s2

14.00 4.00 16.00 1.18E+18 1.09E+09 2.85E+16

1.687E+17 3.130E+17 8.403E+16 1.414E+19 9.785E+15 2.189E+17 1.936E+17 2.025E+17 2.064E+17 2.112E+17 2.035E+17 2.021E+17 2.101E+17 2.203E+17 1.659E+19

s kuadrat S w1 w2 t1 t2 akar w1 dan 1.69E+08 w2 batas t hitung

kemarau rata 1.87E+07 2.692E+08 4.94E+08 2.91E+08 2.73E+08 jumlah

1.54096E+19 3.93E+09 8.46E+16 7.12E+15 1.77 2.02 3.03E+08 1.79 0.66

6.27503E+16 5.0625E+16 4.8841E+14 1.156E+13 1.13875E+17

62

Nilai Presentil untuk Distribusi t

Gita Iswantari. Abstrak

Recommend Documents