Mengapa Langit Siang Terlihat Biru dan Langit Senja Terlihat Jingga?

Gambar 1

Kondisi Langit Siang dan Langit Senja

Gambar 1 di atas mengingatkan kita bahwa warna langit siang adalah biru, sedangkan warna langit senja adalah jingga. Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa fenomena ini bisa terjadi? Untuk memahami fenomena ini, pertama-tama kita harus memahami beberapa konsep yang menjadi landasannya, yaitu:

1.       sinar matahari terdiri dari berbagai warna
2.      kombinasi beberapa warna dapat membentuk warna baru,
3.      atmosfer dapat menghamburkan cahaya,
4. cahaya yang terhambur akan cenderung tersebar ke segala arah,
       sedangkan cahaya yang tidak terhambur akan cenderung terus bergerak
     lurus,
5.      cahaya yang frekuensinya lebih tinggi akan dihamburkan lebih banyak.

Sinar Matahari Terdiri dari Berbagai Warna

Warna-warna yang terkandung dalam sinar matahari antara lain adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Warna-warna ini sering disebut sebagai warna-warna pelangi. Anak-anak sekolah biasanya diajarkan untuk mengingat warna-warna dan urutannya ini dengan menggunakan jembatan keledai, yaitu mejikuhibiniu (merah-jingga-kuning-hijau-biru-nila-ungu).

Gambar 2

Warna-Warna pada Pelangi: Merupakan Representasi dari

Warna-Warna yang Terkandung dalam Sinar Matahari

Pada urutan warna mejikuhibiniu, terdapat “pesan tersembunyi”. Pesan tersembunyi itu adalah, warna yang letaknya lebih di kanan memiliki frekuensi yang lebih besar. Contoh, perhatikan lagi kata mejikuhibiniu: warna ungu letaknya lebih ke kanan daripada warna merah. Dengan demikian, cahaya warna ungu memiliki frekuensi yang lebih besar daripada cahaya warna merah. Dengan prinsip yang sama, kita dapatkan contoh lain bahwa cahaya warna biru memiliki frekuensi yang lebih besar daripada cahaya warna kuning.

Kombinasi Beberapa Warna dapat Membentuk Warna Baru

Jika semua warna-warna yang terkandung dalam sinar matahari (mejikuhibiniu) tergabung sempurna, maka akan dihasilkan warna putih. Suatu warna memang dapat terbentuk dari perpaduan warna-warna tertentu. Jingga, misalnya, dapat terbentuk dari perpaduan antara merah dan kuning. Contoh lain, nila (biru tua) dapat terbentuk dari percampuran ungu dan biru.

Atmosfer dapat Menghamburkan Cahaya

Gambar 3

Lapisan-Lapisan Atmosfer yang Melingkupi Bumi

Bumi kita dilingkupi oleh atmosfer. Atmosfer terdiri dari partikel-partikel udara. Dua jenis partikel mayoritas yang menjadi bagian udara adalah Nitrogen (78%) dan Oksigen (21%), sedangkan sisanya (1%) merupakan partikel-partikel minoritas seperti karbon dioksida, uap air, dan lain-lain. Partikel-partikel yang ada dalam atmosfer ini dapat menghamburkan cahaya. Artinya, ketika seberkas cahaya dengan lintasan lurus menabrak partikel-partikel ini, cahaya itu akan dihamburkan ke segala arah. Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi pada Gambar 4 berikut ini.

Gambar 4

Ilustrasi Peristiwa Hamburan Cahaya

Cahaya yang Terhambur Akan Cenderung Tersebar ke Segala Arah, sedangkan Cahaya yang Tidak Terhambur akan Cenderung Terus Bergerak Lurus

Suatu cahaya yang menabrak partikel udara, belum tentu akan terhamburkan. Cahaya yang terhambur akan cenderung tersebar ke segala arah, sedangkan cahaya yang tidak terhambur akan terus bergerak lurus. Untuk lebih memahami fenomena ini, perhatikan ilustrasi pada Gambar 5.

Gambar 5

Ilustrasi Peristiwa Hamburan Cahaya (2)

Cahaya yang Frekuensinya Lebih Tinggi akan Dihamburkan Lebih Banyak

Terhambur tidaknya suatu cahaya tergantung dari frekuensi cahaya tersebut. Cahaya yang frekuensinya lebih tinggi akan dihamburkan lebih banyak. Contoh, karena frekuensi cahaya biru lebih tinggi daripada cahaya hijau, maka cahaya biru akan terhamburkan lebih banyak daripada cahaya hijau. Jadi, sebenarnya semua cahaya memiliki kecenderungan untuk terhamburkan, namun ada yang terhambur banyak dan ada yang terhambur hanya sedikit, semua itu tergantung dari frekuensi cahaya tersebut. Semakin tinggi frekuensi suatu cahaya, semakin banyak cahaya itu akan terhamburkan. Berdasarkan urutan mejikihibiniu, maja cahaya ungu akan paling banyak terhamburkan (karena frekuensinya paling tinggi), sedangkan cahaya merah akan paling sedikit terhamburkan (karena frekuensinya paling rendah).

Gambar 6

Cahaya Ungu dan Biru Dihamburkan Lebih Banyak karena Frekuensinya Lebih Tinggi

Perbedaan Fenomena Warna Langit antara Siang dan Senja Hari

Karena cahaya ungu dan biru paling banyak terhamburkan, maka warna biru dan ungu paling banyak tersebar di atmosfer. Akan tetapi, karena tersebar ke mana-mana, hamburan cahaya ungu dan biru itu memiliki energi yang lemah. Akibatnya, kedua cahaya itu hanya bisa menempuh jarak yang tidak terlalu jauh. Jika jaraknya terlalu jauh, energinya keburu habis dan cahaya tersebut lenyap.

Sekarang, perhatikan gambar 7 berikut ini.

Gambar 7

Perbedaan Jarak Tempuh Cahaya Matahari ke Bumi Antara Siang dan Senja Hari

Ketika siang hari, cahaya matahari menempuh jarak yang pendek untuk dapat sampai ke mata kita (pengamat). Akibatnya, hamburan cahaya ungu dan biru masih sampai ke mata kita. Campuran cahaya ungu dan biru akan membentuk warna nila (biru tua) sehingga langit pun tampak biru di siang hari. Cahaya lainnya yang tidak terhamburkan (hijau, kuning, merah, dsb) juga tetap sampai ke mata kita, namun “kalah ramai”dengan cahaya ungu dan biru.

Sebaliknya, ketika senja hari, cahaya matahari menempuh jarak yang panjang untuk dapat sampai ke mata kita (pengamat). Akibatnya, hamburan cahaya ungu dan biru tidak sampai ke mata kita. Cahaya-cahaya yang sampai ke mata kita ketika senja hari adalah cahaya-cahaya yang paling sedikit terhamburkan, yaitu merah dan jingga. Campuran antara merah dan jingga membentuk warna jingga kemerahan. Itulah mengapa langit senja berwarna jingga.

Kejadian di Planet Lain yang Tidak Memiliki Atmosfer

Dari penjelasan di atas, tampak bahwa atmosfer memiliki peranan penting dalam menghadirkan aneka warna langit seiring bergulirnya hari. Atas jasa atmosfer lah, terjadi hamburan cahaya sehingga warna langit beraneka rupa di atas bumi ini. Dengan demikian, planet-planet yang tidak memiliki atmosfer, seperti , tidak memiliki perubahan warna langit. Bagi planet-planet seperti itu, baik siang maupun senja, warna langit tetap putih, karena cahaya putih dari matahari tidak mengalami hamburan.

*******

Ditulis Oleh Doni Aris Yudono

http://www.facebook.com/Yudha.On.7

Sumber Gambar:

Gambar 1 : http://www.photos-public-domain.com/2011/02/21/bright-sun-in-clear-blue-sky/ dan https://picasaweb.google.com/lh/photo/C7DIKIJzEJ6C26XDXJXI7A

Gambar 2: http://dragonartz.files.wordpress.com/2009/07/vector-rainbow-in-the-clouds-prev-by-dragonart.jpg?w=495&h=252

Gambar 3: http://suriketi.files.wordpress.com/2010/07/atmo-1.jpg

Gambar 4: Kreasi Sendiri

Gambar 5: Kreasi Sendiri

Gambar 6: http://weneveralone4ever.files.wordpress.com/2011/11/bluesky.gif

Gambar 7: Kreasi Sendiri