Matahari adalah sumber energi bagi peristiwa-peristiwa yang terjadi dalam atmosfer yang dianggap penting bagi sumber kehidupan. Energi matahari merupakan penyebab pokok dari perubahan – perubahan dan pergerakan-pergerakan dalam atmosfer sehingga dapat dianggap sebagai pengendali iklim dan cuaca yang besar. Matahari merupakan suatu benda yang mempunyai suhu permukaan ± 6.000 0K, sedang suhu permukaan bumi ± 3000K.
Apabila ketujuh warna ini bercampur, cahaya putih akan dihasilkan. Warna-warna dalam cahaya putih matahari dapat dipecahkan dengan menggunakan prisma menjadi jalur warna. Jalur warna ini dikenal sebagai spektrum sedangkan pemecahan cahaya putih kepada spektrum ini dikenal sebagai penyerakan cahaya. Pelangi adalah contoh spektrum yang terbentuk secara alamiah. Pelangi terbentuk selepas hujan, ketika cahaya matahari dibiaskan oleh tetesan air hujan. Tetesan air itu hujan bertindak sebagai prisma yang menyerakkan cahaya matahari menjadi tujuh warna.
Dari matahari dipancarkan atau diradiasikan sinar-sinar yang pada umumnya mempunyai gelombang pendek sedangkan dari bumi dipancarkan sinar dengan gelombang panjang. Bagian dari radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi disebut insolasi.
Jumlah radiasi matahari yang diterima oleh bumi tergantung dari :
- Jarak dari matahari
- Intensitas radiasi matahari
- Lamanya penyinaran matahari / panjang hari / duration
- Atmosfer
Tumbuhan membutuhkan cahaya. Banyaknya cahaya yang dibutuhkan tidak selalu sama pada setiap tumbuhan. Umumnya cahaya menghambat pertumbuhan meninggi karena cahaya dapat menguraikan auksin (suatu hormon pertumbuhan). Hal ini dapat kita lihat pada tumbuhan yang berada di tempat gelap akan lebih cepat tinggi daripada tumbuhan yang berada di tempat terang. Pertumbuhan yang cepat di tempat gelap disebut etiolasi.
Cahaya ialah pancaran – pancaran halus dari energi radiasi dalam bentuk spektrum elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 390 – 760 mμ . dalam memahami pengertian cahaya , perlu dimantapkan beberapa istilah dan ketentuan – ketentuan yang erat hubungannya dengan kehidupan tumbuhan antara lain ialah intensitas cahaya, kualitas cahaya,dan durasi cahaya. Intensitas dan durasi cahaya sangat berperanan terhadap penyebaran tumbuhan.
Cahaya langsung berpengaruh pada pertumbuhan pohon melalui intensitas, kualitas dan lama penyinaran. Diantara karakteristik ini, intensitas cahaya barangkali paling penting bagi rimbawan karena paling siap untuk dimanipulasi. Jika tumbuhan terbuka terhadap intensitas cahaya secara berabgsur dari kegelapan ke cahaya matahari penuh, biasanya ditemukan bahwa hasil positif fotosintesis neto tidak diperoleh sampai pada nilai ambang intensitas cahaya minimal tertentu dilampaui. Titik kompensasi cahaya ini adalah intensitas cahaya bila jumlah CO2 terambil dalam fotosintesis tepat sama dengan jumlah yang dikeluarkan oleh respirasi pada saat bersamaan. Pada intensitas cahaya yang sangat tinggi, fotosintesis dapat dibatasi oleh foto oksidasi khloroplast.
Adapun aspek-aspek dari cahaya adalah :
1. INTENSITAS CAHAYA
Intensitas cahaya ialah angka yang menunjukkan kekuatan cahaya atau jumlah cahaya yang diterima dengan ukuran lilin standar. Satuan intensitas cahaya ialah Lux (L) atau Meter Candle (MC). Yang dimaksud dengan satu MC / L adalah intensitas cahaya yang diterimasejaraj 1 meter dari lilin standar (Standard Candle) .
Intensitas cahaya bervariasi sesuai dengan tinggi tempat. Pada tempat yang tinggi intensitas cahaya lebih tinggi pula dibandingkan dengan tempat yang rendah. Kondisi atmosfer juga berpengaruh terhadap intensitas cahaya yang diterima di permukaan bumi dan juga terhadap kualitasnya. Vegetasi yang ada di permukaan bumi juga mempengaruhi besarnya intensitas cahaya yang diterima. Intensitas cahaya sering diukur dengan persentasenya terhadap tempat terbuka. Di tempat terbuka penuh besarnya intensitas cahaya 100 %.
n Cahaya matahari ditangkap daun sebagai foton
n Tidak semua radiasi matahari mampu diserap tanaman, cahaya tampak, dg panjang gelombang 400 s/d 700 nm
n Faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi yang sampai ke bumi: sudut datang, panjang hari, komposis atmosfer
n Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk fotosintesis, 75-85% untuk memanaskan daun dan transpirasi
Penerimaan cahaya matahari di dasar beberapa jenis pohon di hutan berbeda. Di bawah pohon tertentu di hutan intensitasnya juga berbeda. Dibawah pohon-pohon poplar yang daunnya jarang prosentase cahaya yang diterima adalah 84 %, di bawah pohon pinus 77 % dan dibawah pohon oat yang daunnya dapat diterima 35 %. Ternyata dibawah hutan tropis praktis ada tempat-tempat dimana cahaya matahari tidak masuk. Tajuk pohon dan hutan yang toleran dan intoleran biasannya tidak mencapai kemampuan produksi penuh sampai radiasi mencapai cahaya penuh karena adanya saling penutupan daun.
2. KUALITAS CAHAYA
Kualitas cahaya ialah mutu cahaya yang diterima, dinyatakan dengan panjang gelombang. Sebagai contoh, cahaya dengan kualitas violet panjang gelombangnya (λ) = 400 – 435 mμ, biru λ = 435 – 490 mμ dan sebagainya.
Durasi cahaya adalah lamanya penyinaran yang diterima. Sehubungan dengan ini di daerah tropis tidak begitu terasa, akan tetapi di daerah sedang, nyata sekali ada perbedaan antara lamanya siang dan malam.
Intensitas Radius Matahari (IRM) merupakan absorbsi energi matahari dalam satuan per cm2 / menit. IRM ini merupakan fungsi dari sudut sinar matahari yang mencapai bagian yang lengkung dari permukaan bumi, artinya sinar dasyat yang miring kurang memberikan energi karena tersebarnya energi pada permukaan yang luas dan karena sinar itu harus menempuh lapisan atosfer yang lebih tebal dibandingkan dengan sinar yang datangnya tegak lurus.
Secara fisiologis cahaya mempunyai pengaruh baik langsung maupun tidak langsung. Pengaruhnya pada metabolisme secara langsung melalui fotosintesis serta secara tidak langsung melalui pertumbuhan dan perkembangan tanaman, keduanya sebagai akibat respons metabolik yang langsung dan lebih kompleks oleh pengendalian morfogenesis.
Proses perkembangan yang dikendalikan cahaya ditemui pada semua tahap pertumbuhan dari perkecambahan biji sampai pertumbuhan plumule sampai respons tropik dan nastik dari batang dan orientasi daun dan akhirnya pada induksi bunga. Perkecambahan biji pada tempat yang gelap dipengaruhi oleh kualitas cahaya yang sampai pada kepala bunga. Perkecambahan biji pada tempat yang gelap lebih besar jika induknya telah ditumbuhkan di dalam cahaya lampu tabung (fluorescent), yang mengandung lebih banyak merah-jauh.
3. LAMA PENYINARAN
Panjang Hari , lamanya penyinaran matahari tergantung pada posisi bumi mengelilingi matahari, matahari seakan-akan bergerak dari 23 ½ 0 Lintang Utara dan 23 ½ 0 Lintang Selatan. Dengan adanya perubahan letak kedudukan matahari misalnya ada di belahan bumi sebelah selatan, maka daerah selatan akan menerima panjang hari, di utara terutama di kutub akan menerima panjang hari malam selama 6 bulan. Pengaruh lamanya pentinaran pada tanaman terutama pada proses pembungaan misalnya, maka dibuat tiga kelompok tanaman yaitu :
(1) Long Day Plant adalah semua tumbuhan yang menghasilka bunga apabila penyinaran lebih dari 14 jam.
(2) Short Day Plant, tumbuhan yang dapat berbunga apabila penyinaran kuran dari 12 jam misalnya strawberry
(3) Netral Day Plant, tumbuhan yang dapat berbunga tanpa dipengaruhi oleh lamanya penyinaran misalnya mentimun
Di samping lamanya penyinaran matahari ada juga kualitas yang berarti jenis atau sifat cahaya yang terdapat pada spektrumnya yang ditentuka oleh gelombang. Sinar-sinar yang gelombang pendek biasanya bersifat membunuh. Radiasi dari sinar dengangelombang 0,25 µ efeknya membunuh, antara 0,4 – 0,69 µ berpengaruh kepada keaktifan pada proses fotosintesa dan banyak diserap oleh klorofil.
Total cahaya yang dibutuhkan suatu tanaman merupakan fungsi dari periode penyinaran. Berapa lama cahaya harus diberikan, tergantung dari jenis tanaman dan respon yang diinginkan. Ada kultur yang membutuhkan penyinaran terus-menerus, tapi banyak juga penelitian yang memperoleh hasil bahwa penggunaan panjang penyinaran selama 14-16 jam memberikan hasil yang baik. Pada tanaman tertentu membutuhkan penyinaran 10 jam, dan sebagainya. Panjang penyinaran diatur dengan alat automatic time switch atau lebih umum disebut timer.
Cahaya juga meransang pembungaan tumbuhan tertentu. Ada tumbuhan yang dapat berbunga pada hari pendek (lamanya penyinaran matahari lebih pendek daripada waktu gelapnya). Adapula tumbuhan yang berbunga pada hari panjang (lamanya penyinaran lebih panjang dari waktu gelapnya). Hal tersebut ada hubungannya dengan aktivitas hormone fitokrom dalam tumbuhan. Fitokrom berupa protein dengan kromatofora yang mirip dengan fikosianin. Fitokrom mempunyai dua macam struktur yang reversible yaitu yang dapat mengabsorpsi cahaya merah jauh, farred (730 nm)disingkat Pfr.
