Mengapa Langit Berwarna Biru?



mengapa langit tampak biru?

“Mengapa langit tampak berwarna biru?”

Mungkin pertanyaan ini pernah diajukan kepada Anda oleh anak-anak yang kritis dan penuh rasa ingin tahu. Atau mungkin Anda sendiri sedang bertanya-tanya tentang pertanyaan ini.

Sebenarnya pertanyaan ini adalah pertanyaan yang sudah sangat lama ditanyakan oleh banyak orang-orang cerdas sebelum kita, berabad-abad yang lampau. Banyak yang terlibat dalam upaya menjawab pertanyaan luar biasa ini, mulai dari Aristoteles, Isaac Newton, Thomas Young, James Clerk Maxwell dan Herman von Helmholtz. Banyaknya nama-nama fisikawan yang berkontribusi dalam memberikan jawaban atas pertanyaan ini, disebabkan karena sesungguhnya banyak aspek fisika yang terlibat di dalam penjelasan atas pertanyaan sederhana tersebut. Mulai dari warna yang terkandung dalam cahaya matahari, sudut sinar matahari menembusi atmosfer, ukuran partikel-partikel yang melayang di udara, ukuran molekul-molekul atmosfer, dan cara mata kita memersepsi sebuah warna.

Mari kita mulai dengan sedikit uraian tentang warna. Dari sudut pandang seorang fisikawan, warna merupakan panjang gelombang cahaya tampak yang dipantulkan oleh sebuah benda dan mengenai sebuah sensor, misalnya mata manusia. Panjang gelombang ini bisa mengalami pemantulan, atau penghamburan, dari sebuah sumber luar, atau mungkin langsung berasal dari benda yang itu sendiri.

Warna sebuah benda bergantung pada warna yang terkandung pada sumber cahaya; misalnya, cat merah, jika dilihat dibawah sinar biru, maka cat merah akan kelihatan hitam. Isaac Newton telah mendemonstrasikan dengan sebuah prisma bahwa cahaya putih mengandung semua warna spektrum cahaya tampak. Ini berarti dalam cahaya matahari, terdapat semua warna.

Di sekolah, umumnya kita mempelajari bahwa sebuah pisang akan kelihatan berwarna kuning karena pisang tersebut, memantulkan warna kuning dan menyerap semua warna lainnya. Penjelasan ini kurang tepat. Sebenarnya, sebuah pisang juga menghamburkan warna jingga dan merah, seperti halnya warna kuning, serta menghamburkan semua warna-warna dalam spektrum cahaya tampak sampai pada derajat hamburan tertentu. Alasan sebenarnya mengapa sebuah pisang kelihatan warna kuning berkaitan dengan bagaimana mata kita memersepsi cahaya. Sebelum kita menjawab lebih jauh mengapa pisang kelihatan warna kuning, kita akan kembali ke topik awal kita: Warna apa sebenarnya langit itu?





Sama dengan pisang, atom-atom, molekul, dan partikel dalam atmosfer menyerap dan menghamburkan cahaya. Jika tidak seperti ini, atau jika bumi tidak memiliki atmosfer, maka kita akan melihat matahari sebagai sebuah bintang yang sangat terang, paling terang di antara semua bintang-bintang pada sebuah langit malam. Namun demikian, tidak semua panjang gelombang dalam spektrum cahaya-tampak dihamburkan dengan hamburan yang sama. Sederhananya, semakin energetik panjang gelombangnya, yaitu panjang gelombang semakin ke arah ujung spektrum yang berwarna ungu, maka akan semakin kuat cahayanya dihamburkan jika dibandingkan dengan panjang gelombang yang kurang energetik, yaitu gelombang yang semakin besar nilai panjang gelombangnya, panjang gelombang yang panjang gelombangnya bergerak ke ujung spektrum yang berwarna merah. Kecenderungan ini sebagian disebabkan karena energi yang dimilikinya yang lebih besar, sehingga memungkinkan cahaya tersebut terpantul bolak-balik ke sana ke mari, dan sebagian lagi disebabkan oleh geometri partikel yang berinteraksi dengan cahaya di atmosfer.

Pada tahun 1871, Lord Rayleigh menurunkan sebuah persamaan yang menggambarkan bagian dari interaksi ini dimana partikel-partikel atmosfer jauh lebih kecil dibandingkan dengan panjang gelombang radiasi yang mengenainya. Model hamburan Rayleigh menunjukkan bahwa, dalam sistem seperti itu, intensitas cahaya yang terhambur berbanding terbalik dengan pangkat empat dari panjang gelombang cahaya tersebut. Dengan kata lain, semakin pendek panjang gelombang, seperti pada panjang gelombang warna biru dan ungu, maka panjang gelombang ini akan terhambur lebih kuat dibandingkan dengan panjang gelombang yang lebih besar apabila partikel-partikel penghambur –seperti molekul oksigen dan molekul nitrogen memiliki ukuran yang relatif kecil. Pada kondisi seperti ini, cahaya yang terhambur juga cenderung mengalami dispersi yang sama ke segala arah. Itulah sebabnya langit secara penuh kelihatan berwarna.

Jika saja kita dapat melihat matahari secara langsung (tentu saja melihat matahari secara langsung merupakan tindakan yang sangat bodoh, sehingga kami TIDAK MENYARANKAN UNTUK MELIHAT MATAHARI secara langsung!), maka kita akan melihat semua panjang gelombang, karena cahaya matahari akan mencapai mata kita secara langsung tanpa mengalami hamburan, dispersi, dan semacamnya. Itulah sebabnya matahari dan daerah di sekitarnya tampak putih. Jika kita berpaling dari matahari, dan memandang pada langit yang bersih, maka kita akan melihat cahaya yang umumnya merupakan cahaya yang memiliki panjang gelombang yang lebih pendek dan mengalami penghamburan, seperti warna ungu, indigo, dan biru.

Kalau demikian, mengapa langit tidak tampak ungu? Tetapi justru kelihatan biru terang?

Jawabannya adalah mata kitalah yang membuatnya tampak biru terang. Pupil mata kita menanggapi warna dengan menggunakan sebuah struktur yang disebut kerucut warna. Tiap-tiap retina mata kita mengandung sekitar 5 juta kerucut warna. Tiap kerucut warna mengandung pigmen warna yang membatasi jangkauan panjang gelombang yang dapat ditanggapi oleh kerucut tersebut. Pada dasarnya ada tiga macam kerucut warna yang dikhususkan untuk melihat warna-warna yang berbeda yang masing-masing bekerja pada panjang gelombang pendek, panjang gelombang sedang, dan panjang gelombang panjang. Kerucut warna yang bertugas pada panjang gelombang panjang memiliki kepekaan tertinggi pada panjang gelombang 570 nm (warna kuning), kerucut warna pada panjang gelombang sedang memiliki kepekaan tertinggi pada panjang gelombang 543 nm (warna hijau), dan kerucut warna untuk panjang gelombang pendek, memiliki kepekaan pada panjang gelombang 442 nm (antara ungu dan biru). Meskipun masing-masing kerucut memiliki kepekaan pada panjang gelombang puncak tertentu, jangkauan kepekaan ini untuk masing-masing kerucut saling tumpang tindih. Akibatnya, spektra dan kombinasi spektral yang berbeda dapat terdeteksi sebagai warna yang sama.

Berbeda halnya dengan indera pendengaran kita, yang dapat membedakan bunyi alat-alat tertentu dalam sebuah orkestra, mata dan otak kita menerjemahkan kombinasi tertentu panjang gelombang sebagai sebuah warna yang tunggal, atau warna diskrit. Indera visual kita akan menerjemahkan cahaya biru-ungu yang dihasilkan oleh langit sebagai sebuah campuran antara warna biru dan putih terang, akibatnya tampaklah bagi kita langit itu berwarna biru.

Nah, sekarang kita kembali ke pisang. Bisakah Anda menjelaskan mengapa pisang tampak berwarna kuning bagi kita?
Mengapa Langit Berwarna Biru? Mengapa Langit Berwarna Biru? Reviewed by Momang Yusuf on 4/26/2015 12:14:00 AM Rating: 5

Tidak ada komentar:

Diberdayakan oleh Blogger.