Akibat dari Radiasi Matahari

Radiasi Matahari Ke Bumi

            Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari. Kehidupan manusia memang tidak terlepas dari sumber-sumber radiasi. Radiasi yang berarti pemancaran atau penyinaran merupakan penyebaran partikel-patikel elementer dan energi radiasi dari suatu sumber radiasi. Energi radiasi dapat mengeluarkan elektron dari inti atom dan sisa atom ini menjadi muatan positif dan disebut ion positif, sementara itu elektron yang dikeluarkan dapat tinggal bebas atau mengikat ion netral lainnya dan membentuk ion negatif. Peristiwa pembentukan ion positif dan ion negatif dinamakan ionisasi, ini sangat penting sekali untuk diketahui karena melalui proses ionisasi ini jaringan tubuh akan mengalami kelainan atau kerusakan pada sel-sel tubuh. Berdasarkan ada tidaknya ionisasi maka radiasi dibagi dalam 2 kategori yaitu

1. Radiasi yang tidak menimbulkan ionisasi
   1. Sinar ungu ultra
   2. Sinar merah infra
   3. Gelombang ultrasonik
2. Radiasi yang dapat menimbulkan ionisasi
   1. Sinar alfa
   2. Sinar beta
   3. Sinar gamma
   4. Sinar X
   5. Proton

Energi radiasi matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik bisa dibedakan menjadi :

1.    Radiasi yang terlihat oleh mata kita (visible radiation, contohnya cahaya)

2.    Radiasi yang dapat kita rasakan (kulit, wajah), namanya radiasi infra merah.

Panjang gelombang radiasi inframerah lebih panjang daripada panjang gelombang cahaya (visible radiation). Gelombang elektromagnetik menyebar dalam bentuk 3 dimensi (volume), seperti halnya gelombang yang tersebar membentuk sebuah bola (sphere). Dalam hal ini, volumen di sekitar gelombang elektromagnetik bisa berbentuk: benda keras, cairan, gas, tapi bisa juga kekosongan (vacuum).

Menurut Max Planck (1900) pertukaran energi antara radiasi dan materi tidak terjadi secara kontinyu, melainkan paertukaran energi berlangsung melalui satuan energi yang disebut kwantum. Kwantum enegi radiasi (E) suatu gelomgang elektromagnetis (sinar gamma, sinar X) sama dengan konstanta Planck (6,62 x 10^-27 erg detik) dikalikan dengan frekuensi radiasi, maka dapat dinyatakan dalam rumus:

   dan   

Ket :  C = kecepatan gelombang elektromagnetis (3 x 10¹⁰ cm detik)

                 λ = panjang gelombang

Oleh karena h dan C konstan, maka energi radiasi berbanding terbalik dengan panjang gelombang, makin besar energi radiasi makin pendek gelombang dan sebaliknya semakin panjang gelombang akan menyebabkan energi radiasi semakin pendek.

Jumlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung 4 (empat) faktor:

1. Jarak matahari. Setiap perubahan jarak bumi dan matahari menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi matahari.
2. Intensitas radiasi matahari yaitu besar kecilnya sudut datang sinar matahari pada permukaan bumi. Jumlah 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.
3. Panjang hari (sun duration), yaitu jarak dan lamanya antara matahari terbit dan matahari terbenam.
4. Pengaruh atmosfer. Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi.

Radiasi matahari yang diterima oleh bumi kita (energi matahari) akan diterima dengan cara sebagai berikut:  

1. Diserap oleh aerosol & awan di atmosfer bumi yang akhirnya menjadi panas. Radiasi yang terserap ini menyebabkan naiknya temperatur gas-gas dan aerosol-aerosol. Aerosol adalah kumpulan cairan kecil atau partikel-partikel solid yang menyebar dalam suatu gas, seperti uap air di atmosfir, debu-debu angkasa, etc.
2. Ditangkis oleh atmosfer (oleh gas2 dan aerosol-aerosol), dalam hal ini radiasi ditangkis dan disebarkan ke segala penjuru. Sebagian radiasi menuju kembali ke angkasa, sebagian sampai ke permukaan bumi. Penangkisan dan penyerapan radiasi bisa terjadi di segala lapisan atmosfir, yang paling sering lapisan bawah di mana massa atmosfir lebih terkonsentrasi.
3. Radiasi yang tidak tertangkis maupun terserap oleh atmosfir, sampai ke permukaan bumi. Karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit.
4. Radiasi yang sampai ke permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh bumi. Di lautan, penyerapan ini sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan di daratan, hanya pada level yang lebih tipis. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan bumi menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut.

Beberapa cara bumi melepaskan energi panas yang diterimanya:
1. Emisi radiasi dari permukaan bumi.
2. Konveksi

            Ada dua faktor yang patut dibahas dalam konveksi, yaitu konduksi dan konveksi itu sendiri. Konduksi adalah perpindahan panas antara dua sustansi dari sustansi yang bersuhu tinggi, panas berpindah ke sustansi yang bersuhu rendah dengan adanya kontak kedua sustansi secara langsung. Konveksi sendiri artinya cairan yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Expansi termal adalah sifat dari sustansi yang bertemperatur tinggi dimana partikel-partikel sustansi tersebut volumennya meluas/ membesar akibat panas. Maka akibatnya berat jenis partikel itu berkurang.

            Karena berkurangnya berat jenis partikel, maka partikel itu akan terdorong ke atas (dalam hal ini udara panas) , sedangkan udara dingin yang ada di atasnya akan turun menggantikannya. Nah sekarang bagaimana proses keluarnya panas (yang berasal dari radiasi solar) dari bumi? Pertama-tama radiasi solar berhasil diserap oleh bumi dan menjadi enerji panas. Panas di permukaan bumi menyebabkan panasnya udara di permukaan oleh proses konduksi. Dari sinilah proses konveksi dimulai.

            Udara yang sudah dipanaskan oleh permukaan bumi kemudian naik ke permukaan karena konveksi, hingga menggantikan udara dingin yang berada di atasnya. Udara dingin yang tadinya berada di atas, terdorong ke bawah oleh hawa panas tadi. Karena proses konveksilah jumlah panas yang berhasil dipindahkan bumi ke angkasa lebih tinggi dibandingkan jika hanya terjadi proses konduksi saja. Uap air panas yang naik, mentransfer energi panas itu ke sekelilingnya dan selanjutnya akan berpindah ke bawah lagi.

Pengaruh Radiasi Matahari

a. Radiasi dalam Kehidupan Sehari-hari

             Sadarkah kita jika tiap hari tubuh selalu menerima radiasi. Buktinya ada saat kita membuka jendela kamar di pagi hari. Kehangatan sinar matahari merasuki setiap kehidupan. Sinar atau cahaya yang dipancarkan sang surya itu dikenal dengan radiasi inframerah. Orang-orang yang hidup di daerah subtropis pada musim panas atau bila berkunjung ke daerah tropis sebagai turis gemar menjemur diri di pantai untuk mendapatkan radiasi ultraviolet agar kulit tubuhnya berwarna kecoklatan.

Saat ini, manusia dengan rekannya yang terpisah jauh dapat berkomunikasi dengan suara ataupun gambar. Itu juga berkat jasa radiasi gelombang pendek (microwave). Begitu pula hubungan antara seorang astronot yang ada di ruang angkasa dengan operator di pusat pengendali bumi. Bukan hal yang aneh pula hampir setiap dapur di negara-negara maju dilengkapi dengan alat memasak yang disebut microwave. Artinya kita telah banyak memanfaatkan berbagai jenis radiasi untuk memudahkan dan meningkatkan kualitas hidup di bumi.

Sehingga bisa dikatakan radiasi adalah hal yang sudah akrab dengan kehidupan manusia. Sebab radiasi sudah ada di bumi sebelum kehidupan ini lahir. Bahkan, ia sudah hadir di ruang angkasa sebelum bumi itu sendiri ada. Radiasi merupakan bagian dari big-bang yang sejauh kita ketahui lahir kurang lebih dua puluh milyar tahun yang lalu. Sejak itu radiasi menyelimuti ruang angkasa dan merupakan bagian dari bumi.

b. Dampak negatif terhadap kesehatan manusia

  Efek yang ditimbulkan oleh radiasi gelombang elektromagnetik yaitu

1. Efek fisiologis

            Efek ini mengakibatkan gangguan pada organ-organ tubuh manusia berupa, kanker otak dan pendengaran, tumor, perubahan pada jaringan mata termasuk retina dan lensa mata, gangguan pada reproduksi, hilang ingatan, kepala pening.

1. Efek Psikologis

      Merupakan efek kejiwaan yang ditimbulkan oleh radiasi tersebut misalnya timbulnya stress dan ketidaknyamanan karena penyinaran radiasi berulang-ulang. Selain efek dari  radiasi gelombang elektromagnetik, radiasi pengion (radiasi sinar X atau sinar gamma) juga memiliki dampak negatif terhadap kesehatan manusia yaitu pada sistem biologis. Sebagai akibat ionisasi ini terjadi kelainan atu kerusakan pada jaringan.

Beberapa kelainan terhadap tubuh yaitu

-          Terhadap kulit: menimbulkan keradangan kulit akut.

-          Terhadap mata: menimbulkan konjungtivitas dan keratitis. Lensa mata sangat radiosensitif sehingga pada penyinaran 400-500 rad menimbulkan katarak.

-          Terhadap alat kelamin:

1. Dosis 600 rad menimbulkan sterilitas (testis lebih sensitif daripada ovum). Pada dosis rendah dapat menimbulkan mutasi gen dan kelainan pada turunan.
2. Pada wanit hamil akan terjadi kematian foetus atuu menimbulkan kelainan.

-          Terhadap paru-paru: menimbulkan batuk, sesak nafas dan nyeri dada serta fibrosis paru-paru.

-          Terhadap tulang: menimbulkan gangguan pertumbuhan tulang serta osteoporosis.

-          Terhadap saraf: timbul degenerasi jaringan otak.

-          Penyakit radiasi: demam, rasa lelah, kurang nafsu makan, mual, nyeri kepala an mudah mencret.

-          Efek genetik: terjadi mutasi gen.

Hal-hal yang dapat dilakukan untuk meminimalkan dampak negatif dari akibat radiasi matahari

1. Proteksi radiasi

                   Pada pembahasan sebelumnya sudah dibahas akan bahaya radiasi gelombang elektromagnetik, radiasi sinar X atau sinar gamma dari zat medium yang dapat menimbulkan kerusakan pada jaringan tubuh. Untuk menghindari efek-efek yang merugikan tubuh manusia dan makhluk biologis yang diakibatkan radiasi pengion perlu kiranya dimbil suatu tindakan atau perlindungan terhadap radiasi itu sendiri. Tetu saja dalam menerima radiasi itu ada batas-batas tertentu yang masih dapat ditolerir oleh berbagai jaringan  Misalnya tangan dan kaki boleh menerima lebih banyak radiasi dibandingkan dengan organ gonad atau lensa mata yang sangat peka terhadap radiasi. Salah satu usaha yang dilakukan oleh International Commassion on Radiological Protection (ICRP) untuk menghindari bahaya radiasi maka ditentukannya suatu dosis maksimum yang dapat diperkenankan sebagai pedoman dalam proteksi radiasi. Maksud dari pemakaian dosis limit ini untuk memperoleh standarisasi dalam pelaksanaan poteksi pada pemakaian sumber-sumber radiasi, sehingga masyarakat tidak ungkin mendapatkan radiasi yang membahayakan. Adapun batas dosis bagi masyarakat:

1. Seluruh tubuh, sumsum tulang kelenjar kelamin: 0,5 rem dalam 1 tahun
2. Kulit, tulang, kelenjar tiroid: 3 rem dalam 1 tahun
3. Tangan, lengan bagian bawah,kaki, pangkal kaki: 7,5 rem dalam 1 tahun
4. Bagian lain dari tubuh: 1,5 rem dalam 1 tahun