sistem telekomunikasi satelit_solar radiation

8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation

1/24

SISTEM TELEKOMUNIKASI SATELIT

SOLAR RADIATION

MAKALAH

Diajukan untuk melengkapi tugas mata kuliah Sistem Telekomunikasi Satelit

Oleh:

Arif Fahmi 131910201092

Abdul h!fur 131910201011

"U#USAN TEKNIK ELEKT#O ST#ATA 1

FAKULTAS TEKNIK

UNI$E#SITAS "EM%E#

201&


2/24

%A% 1' (EN)AHULUAN

1'1 (e*+er,ia*

Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang

terjadi di Matahari. Energi radiasi matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik.

Spektrum radiasi Matahari sendiri terdiri dari dua yaitu, sinar bergelombang pendek dan sinar

bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar gamma,

sinar ultra violet, sedangkan sinar gelombang panjang adalah sinar inra merah.

Radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi bervariasi secara signiikan dengan

lokasi, kondisi atmoser termasuk a!an, konten aerosol, dan kondisi lapisan o"on dan !aktu

hari bumi # matahari jarak kondisi matahari dan lapisan o"on, dan !aktu, jarak bumi #

matahari, rotasi matahari dan aktivitas.

Spektrum radiasi Matahari sendiri terdiri dari dua, yaitu$

• Sinar bergelombang pendek. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar

gamma, sinar ultra violet.

• Sinar bergelombang panjang Sinar yang termasuk gelombang panjang adalah sinar inra

merah.

%umlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung & 'empat( actor$

). %arak Matahari. Setiap perubahan jarak bumi dan Matahari menimbulkan variasi terhadap

penerimaan energi Matahari

*. +ntensitas radiasi Matahari, yaitu besar kecilnya sudut datang sinar Matahari pada

permukaan bumi. %umlah yang diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut

datang. Sinar dengan sudut datang yang miring kurang memberikan energi pada

permukaan bumi disebabkan karena energinya tersebar pada permukaan yang luas dan

juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan atmosphir yang lebih jauh ketimbang

jika sinar dengan sudut datang yang tegak lurus.

. -anjang hari ' sun duration(, yaitu jarak dan lamanya antara Matahari terbit dan Matahari

terbenam.

&. -engaruh atmoser. Sinar yang melalui atmoser sebagian akan diadsorbsi oleh gasgas,

debu dan uap air, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan

bumi.

Selama bertahuntahun, ratarata radiasi matahari di orbit /umi telah diambil sebagai

)0123 04#m* pada permukaan normal matahari. -engukuran dilaporkan oleh 5rohlich

https://id.wikipedia.org/wiki/Radiasihttps://id.wikipedia.org/wiki/Mataharihttps://id.wikipedia.org/wiki/Bumihttps://id.wikipedia.org/wiki/Radiasihttps://id.wikipedia.org/wiki/Mataharihttps://id.wikipedia.org/wiki/Bumi


3/24

menunjukkan nilai ratarata yang lebih tinggi dari )6623 0 4#m*, 7ang sekarang berlaku

untuk umum. 8amun, jumlah konservati )01 9 0 : )0 4#m* terus digunakan secara luas.

).).) Black Body Radiation

Black Body Radiation memancarkan berdasarkan suhu, menyerap semua cahaya yang

mengenainya. Blackbody adalah suatu benda yang permukannnya sedemikian sehingga

menyerap semua radiasi yang datang padanya 'tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari

Blackbody(. Dari pengamatan diperoleh bah!a semua benda hitam pada suhu yang sama

memancarkan radiasi dengan spektrum yang sama. Tidak ada benda yang hitam sempurna.

;ita hanya dapat membuat benda yang mendekati Blackbody.


4/24

%A% 2' (EM%AHASAN

2'1 Blackbody

Black Body Radiation memancarkan berdasarkan suhu, menyerap semua cahaya yang

mengenainya. Spektral Irradiance bagi Black Body Radiation$

Tergantung pada suhu sumber blackbody.

< T =01?? ;, radiating !ith a po!er density o @sun A 6

M4#m*

.

Bambar *.) Wein’s Law

Cliran energi yang dihasilkan matahari dalam suhu permukaan sekitar 01?? ;

sehingga spektrum sekitar 01?? ;, sehingga spektrum radiasi dari matahari adalah sama

dengan dari 01?? ; hitam. Radiasi dari matahari di atmoser luar saat matahari dan bumi

berjarak pada ) C theand bumi berjarak pada ) C jarak ratarata bumi # matahari dari

)&.06.1? km disebut solar konstan. 8ilainilai yang berlaku Saat ini sekitar ).F? 4m *.

+ni mencakup spektrum dari ultraviolet, through visible, untuk mendekati panjang gelombang

inramerah.

-ada tahun )10, Bustav ;ircho membuktikan suatu teorema yang sama pentingnya

dengan teorema rangkaian listrik tertutupnya ketika ia menunjukkan argumen berdasarkan

pada termodinamika bah!a setiap benda dalam keadaan kesetimbangan termal dengan radiasi


5/24

daya yang dipancarkan adalah sebanding dengan daya yang diserapnya. ntuk blackbody,

teorema kircho dinyatakan oleh$

-#. " (f,T /

-erkembangan selanjutnya untuk memahami karakter universal dari radiasi balckbody

datang dari ahli isika Custria, %ose Stean ')10)1( pada tahun )16. +a mendapatkan

secara eksperimen bah!a daya total persatuan luas yang dipancarkan pada semua rekuensi

oleh suatu blackbody panas, + 'intensitas radiasi total(, adalah sebanding dengan pangkat

pangkat empat dari suhu mutlaknya. ;arena itu, bentuk persamaan empiris hukum Stean

ditulis sebagai$

Itotal . e T

+total adalah intensitas 'daya persatuan luas( radiasi pada permukaan benda hitam, T

adalah suhu mutalak benda, dan adalah tetapan Stean/olt"mann, yaitu : 0,F6 G )?1

4m* ; & , untuk benda panas yang bukan benda hitam akan memenuhi hukum yang sama

hanya diberi tambahan koeisien emisivitas, e yang lebih kecil dari ). 8ilai e : ) jika benda

tersebut be!arna hitam. -ersamaan diatas dikenal juga sebagai hukum Stean/olt"mann.

Bambar *.* Braik 4MH


6/24

Bambar *. -eta Radiasi Matahari menampilkan radiasi matahari saat ini 'dalam 4att per

meter persegi( diamati pada stasiun Mesonet yang diperbarui setiap lima menit.

Bambar *.& -eta %umlah @arian Radiasi matahari menampilkan terintegrasi surya radiasi 'M%

#m*( untuk stasiun Mesonet yang diupdate setiap malam.


7/24

2'2 Solar Radiation Measurements

Dalam titik di bagian atas atmoser bumi, sinar dari sinar matahari terluar disebut

sebagai extraterrestrial radiation 'ETR(. ETR l berluktuasi sekitar F,I selama setahun

'dari ).&)*,? 4m * bulan %anuari sampai ).*),? 4m pada bulan %uli( karena berbagai jarak

Crth ini dari Matahari Bambar *.0 menunjukkan distribusi spektral ETR di jarak ratarata

Matahari/umi. Braik diplot pada resolusi rendah dengan data dari Bueymard dan Myers

'*??1(, yang cukup rinci untuk banyak aplikasi engineering, seperti peramalan output

tanaman -J. Spektrum luar bumi juga tersedia secara online '8REK *?)*(, bersama dengan

spektrum radiasi reerensi lainnya. +ntegrasi spektrum luar bumi atas semua panjang

gelombang mendeinisikan konstanta BSL surya.

;etika radiasi matahari luks mele!ati atmoser bumi, distribusi spektral adalah

dimodiikasi oleh penyerapan dan proses hamburan. Eek kompleks yang dialami oleh radiasi

matahari distribusi spektral lux ketika mele!ati atmoser bumi juga diilustrasikan pada

Bambar. *.0, yang menampilkan CM).0B spektrum global yang dideinisikan oleh

Lommision +nternationale de lEclairage 'L+E( dan Cmerican Society or Testing and

Materials 'CSTM( untuk menguji sel surya terestrial.

Bambar *.0 Extraterrestrial solar spectrum 'ETS( and terrestrial standard solar spectrum

CM).0

Rincian ultraviolet dan inramerah domain spektral disajikan pada inset. BN adalah

extraterrestrial spektral kerapatan luks dan N adalah panjang gelombang oton.

Sebagai hasil dari perjalanan melalui atmoser, ETR dipisahkan menjadi

komponen yang berbeda. ;omponen sinar radiasi matahari adalah bagian dari ETR

yang secara langsung mencapai permukaan bumi. -ecahan dari ETR di atmoser

menghasilkan komponen yang menyebar. Sebuah bagian dari radiasi matahari yang


8/24

dipantulkan oleh tanah juga dapat hadir dalam total radiasi matahari. Kebih tepatnya, berikut

jumlah yang terkait dengan radiasi matahari yang biasa diukur$

Direct beam irradiance 'Bn( adalah energi densitas luks 'unit$ 4#m* radiasi matahari

yang masuk dari sudut padat subtended oleh disk Sun pada permukaan kesatuan tegak

lurus terhadap sinar.

Direct hori"ontal irradiance 'Bb( berbeda dari radiasi sinar langsung dalam hal itu diukur

pada lux di bidang hori"ontal,. hukum cosinus Kambert menyatakan bah!a energi

densitas luks pada permukaan pesa!at berbanding lurus dengan cosinus dari sudut

datang. ;arena sudut datang dari sinar matahari ke tanah horisontal sama dengan

matahari sudut "enith. 'Bambar *.F(

Diuse irradiance 'Bd( merupakan energi densitas luks radiasi matahari masuk dari

seluruh kubah langit pada permukaan hori"ontal, tidak termasuk langsung lurus datang dari

disk matahari.

Blobal irradiance 'B( adalah jumlah dari komponen hori"ontal dan menyebar

langsung, diberikan sebagai$

Bambar *.F Sudut -osisi Matahari

+stilah OO global Odikaitkan dengan akta bah!a radiasi matahari yang diterima dari

seluruh *P sudut solid kubah langit.

Total radiasi 'Bt( yang diterima oleh permukaan miring dengan sudut Q sehubungan dengan

bidang hori"ontal 'Bambar. *.F( adalah jumlah dari balok densitas luks, diuse densitas

luks, dan tambahan kepadatan luks B r dari radiasi matahari tercermin dari tanah, masing

masing.


9/24

di mana tetha adalah sudut datang yaitu, sudut antara arah matahari dan normal ke permukaan

'Bambar. *.F(, Rd adalah konversi koeisien memperhitungkan aktor lihat langit dan B

adalah energi densitas luks radiasi tercermin dengan tanah yang dihentikan oleh permukaanmiring. Model untuk memperkirakan radiasi surya global pada permukaan miring berbeda

umumnya dalam perlakuan mereka terhadap Rd yang dianggap sebagai sumber potensi utama

kesalahan.

2'3 r!u*d Meaureme*, !f S!lar #adia,i!*

Radiometri adalah ilmu pengukuran radiasi elektromagnetik bernama radiometer.

Setiap dari jumlah dideinisikan, diukur dengan perangkat yang spesiik misalnya,

pirheliometer yang mengukur radiasi sinar langsung dan

pyranometer yang mengukur balok horisontal dan irradiances menyebar. Rincian tentang

kedua instrumen akan disajikan berikut ini.

*..) Solar Radiometers

Deteksi radiasi elektromagnetik optik dilakukan oleh konversi energi cahaya di sinyal

sinyal listrik yang kemudian dapat diukur dengan teknik konvensional. ;arena spektral

hampir konstan sensitivitas mereka untuk seluruh rentang spektral matahari, radiometers

dilengkapi dengan thermal sensor yang banyak digunakan untuk mengukur radiasi matahari

broadband. Suhu luktuasi 'instrumen ditempatkan di luar ruangan dan suhu mereka mungkin

berbeda antara *? dan 6? L(, angin, hujan, dan salju merupakan aktor yang mempengaruhi

pengukuran.

-irheliometer

-irheliometer adalah instrumen broadband yang mengukur sinar langsung

komponen B radiasi matahari. Ckibatnya, instrumen harus permanen

menunjuk ke arah Matahari. Mekanisme pelacakan dua sumbu yang paling sering

digunakan untuk tujuan ini. detektor adalah thermopile multijunction ditempatkan di

ba!ah tabung collimating 'Bambar. *.6a( tersedia dengan jendela kuarsa untuk melindungi

instrumen. Detektor dilapisi dengan cat hitam optik 'bertindak sebagai penuh

penyerap energi surya dalam panjang gelombang berkisar ,*1? lm(. Suhu

kompensasinya untuk meminimalkan sensitivitas ambient luktuasi suhu luks.

Sudut pirheliometer aperture adalah 0o. Ckibatnya, radiasi yang diterima dari


10/24

Matahari dan daerah circumsolar terbatas, tetapi semua radiasi menyebar dari sisa

pancaran dikecualikan. Sebuah perangkat pembacaan digunakan untuk memberikan nilai

instan balok radiasi. skalanya disesuaikan dengan sensitivitas instrumen tertentu untuk

menampilkan nilai dalam satuan S+, 4m*.

Bambar *.6 a. Schematic o a pyrheliometer. b -hoto o @ukseux DR?) Urst class pyrheliometer

Bambar *.1 a Schematic o a pyranometer. b 5irst class pyranometer K--7RC )*

-yranometer

-iranometer adalah instrumen broadband yang mengukur radiasi matahari global yang

masuk dari *P sudut padat pada permukaan planar. Sebuah pyranometer khas skematik

di!akili pada Bambar. *.1a. +ni terdiri dari disk putih untuk membatasi sudut penerimaan ke

)1?o dan dua konsentris cover transparan hemispherical terbuat dari kaca. Dua kubah

melindungi sensor dari konveksi termal, melindunginya dari ancaman cuaca 'hujan, angin,dan debu( dan membatasi sensitivitas spektral instrumen dalam lm panjang gelombang

kisaran ?,**,1. Sebuah cartridge silika gel di dalam kubah menyerap uap air.

Sunshine duration measurement

Menurut '4MH *??1(, durasi sinar matahari dalam jangka !aktu tertentu

dideinisikan sebagai jumlah dari interval !aktu yang radiasi matahari langsung melebihi

ambang )*? 4m

*

.


11/24

Dalam prakteknya, dua metode yang banyak digunakan untuk mengukur metode sinar

matahari melalui kartu durasi pembakaran dan metodeyang pyranometric akan secara

singkat disajikan berikutnya. Metode kartu terbakar didasarkan pada perekam sinar matahari

LampbellStokes, yang konigurasi dasar terdiri dari bola kaca dipasang konsentris dalam

segmen mangkuk bulat 'Bambar. *.(. Dukungan disesuaikan sehingga sumbu bola mungkin

cenderung untuk sudut garis lintang setempat. Segmen mangkuk bulat memegang kartu

rekaman. /ola kaca berokus sinar radiasi matahari langsung ke kartu, membakar jejak setiap

kali Matahari bersinar. -osisi dan panjang jejak menunjukkan !aktu a!al dan durasi interval

sinar matahari. ;esalahan dari perekam ini terutama disebabkan oleh ketergantungan inisiasi

pembakaran pada suhu kartu dan kelembaban serta eek Hverburning, terutama dalam kasus

a!an rusak ';err dan Tabony *??&(.

Bambar *. a Schematic o LampbellStokes sunshine recorder. b -hoto o a typicalLampbellStokes sunshine recorder.

2' S!lar #adia,i!* alula,i!*

*.&.) Solar Lonstant

Solar constant adalah intensitas radiasi matahari satu meter persegi /umi. Ctau itu

adalah intensitas radiasi dari benda blackbody, dengan suhu 0610o ; dan diameter FF V )?

meter persegi pada permukaan bola yang jarijari adalah )0?,)? m dan dengan matahari

ditempatkan di pusatnya.

Dimana $

W : 0.F6⋅)?1 4 # m*. ; adalah Stean /olt" mann konstan.

R : FF V )?F m adalah radius matahari

D : )0? V )?

m adalah jarak ratarata antara Matahari dan bumi.


12/24

Bambar *.)?

*.&.).) Katitude

Katitude digunakan untuk menyatakan seberapa jauh arah utara atau selatan Cnda,

relati terhadap khatulisti!a.

%ika Cnda berada di khatulisti!a lintang nol.

%ika Cnda sedang dekat kutub utara /ujur Katitude atau kutub selatan lintang hampir ?

derajat.

Bambar *.))


13/24

Bambar *.)*

Kintang adalah sudut diukur pada pusat bumi, antara pesa!at EXuator dan di mana

Cnda berada. @al ini dinyatakan baik utara atau selatan, dan bervariasi dari ? Y sampai ? Y.

*.&.).* Kongitude ZK

Baris bujur menunjukkan lokasi Cnda dalam arah timur atau barat, relati terhadap

meridian Breen!ich.

Tempat di sebelah timur Breen!ich memiliki bujur sudut hingga )1? derajat timur. Tempat di sebelah barat Breen!ich memiliki sudut negati hingga )1? barat deg.

Bambar *.)


14/24

Baris bujur adalah sudut di pusat bumi, antara mana Cnda berada dan Breen!ich. @al

ini dapat diukur baik timur atau barat dan bervariasi dari ? Y sampai )1? Y.

*.&.). Declination

Deklinasi adalah sudut yang dibuat antara bidang ekuator dan garis bergabung dengan

dua pusat dari bumi dan matahari$

Table *.) Day 8umber and Standard Mean Day H The Month

Bambar *.)&


15/24


16/24

Bambar *.)0

*.&.).F Solar a"imuth _

Sudut antara proyeksi garis lurus bergabung dengan situs dengan pusat matahari pada

bidang hori"ontal dan selatan.

Bambar *.)F


17/24

*.&.).6 +ncident /eam Radiation `

Bambar *.)6

Bambar *.)1


18/24

*.&.).1 +ncidence Cngle on Sloped -lane

Sudut permukaan miring OQO adalah sudut antara permukaan dan hori"ontal. Sudut

datang pada permukaan Q tilt dan _ a"imuth pada lintang pada saat deklinasi adalah \ dan

sudut jam adalah , adalah$

*.&.). enith Cngle ̀ "

enith Cngle, ` adalah sudut datang dari sinar matahari pada permukaan hori"ontal ".

@al ini ditemukan dengan memasukkan Q : ? dalam persamaan sudut datang.

Bambar *.)

*.&.* +ncidence Cngle on Sloped -lane

Sudut datang pada permukaan dengan kemiringan Q karena utara atau selatan pada

lintang adalah setara dengan enith Cngle pada lintang buatan ' Q( untuk belahan bumi

utara, atau ' ^ Q( untuk belahan bumi selatan.


19/24

*.*?

*.&. Sunset, Sunrise Day Kength

Sudut sunset jam adalah sudut jam ketika `" : ? Y

;arena sudut jam meningkatkan )0 Y # jam, dapat digunakan untuk menentukan panjang

hari melalui relasi.

Bambar *.*)

*.&.& Sunset @our Cngle o Sloped Surace

Sudut sunset jam untuk pesa!at miring ke arah selatan dideinisikan sebagai sudut

jam ketika ` : ? Y$


20/24

*.&.0 Slope surace

Bambar *.**

-eningkatan Q menurun ` ini eek positi secara bersamaan itu berkurang hari yang

sangat eek negati.

*.&.F Solar Lonstant

Bsc adalah radiasi yang diterima per meter persegi atmoser pada sudut datang ` : ?

ketika bumi berada pada jarak ratarata dari matahari.

Solar Lonstant adalah nilai ratarata$

orbit bumi adalah elips

jarak antara matahari dan bumi bervariasi sebesar ,I

iradiasi surya harus bervariasi sekitar sepanjang tahun


21/24

Bambar *.*

*.&.6 Solar Radiation

*.&.6.) Extraterrestrial Radiation

Radiasi luar angkasa B f4 # m* adalah insiden radiasi pada tangen permukaan ke

permukaan luar dari atmoser.

+ni adalah ungsi dari sudut "enith, `", dengan demikian, itu adalah ungsi dari$

Katitude, !aktu siang hari dan jumlah hariER diberikan oleh$

Bambar *.*&


22/24

*.&.6.* Ctmosphere +nluence on Solar Radiation

Mengintegrasikan ET selama !aktu tertentu, biasanya satu jam atau sehari, kita

memperoleh per jam atau radiasi harian$


23/24

%A% 3' (ENUTU(

3'1 Keim4ula*

/erdasarkan pembahasan diatas, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut$

). -erhitungan solar radiation memiliki banyak macam dalam prosesnya.

*. Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang

terjadi di Matahari.

. Energi radiasi matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik.


24/24

)AFTA# (USTAKA

-atel Mukund R, S-CLELRC5T -H4ER S7STEMS

M. -aulescu et al., 4eather Modeling and 5orecasting o -J Systems Hperation, Breen

Energy and Technology. Lhapter *.

Solar Radiation Lalculation Dr. Mohamad ;harseh

id.!ikipedia.org#!iki#RadiasiMatahari

!!!.hmuenster.de#b)#do!nloads#personal#juestel#juestel#TheSolarRadiationSpectrThanh

Tran.pd

sistem telekomunikasi satelit_solar radiation

Documents