Home / Geografi / Kenapa Langit Berwarna Biru?

Kenapa Langit Berwarna Biru?

  • 7 min read
Loading...

Penulis : Siti Nuriyah – Geo Teacher

Pertanyaan yang sering muncul dari anak-anak atau bahkan orang dewasa pada saat melihat langit di siang hari adalah “Mengapa langit biru?” Ketika dibandingkan dengan planet lain pada saat melihat tayangan film tidak sama seperti langit Mars maupun bulan.

Sebenarnya, alasan langit biru adalah karena tiga faktor sederhana disatukan: bahwa sinar matahari terbuat dari cahaya dari banyak panjang gelombang yang berbeda, bahwa atmosfer bumi terbuat dari molekul yang menyebarkan cahaya gelombang-panjang yang berbeda dengan jumlah yang berbeda, dan sensitivitas mata kita.

Cahaya Matahari

Cahaya dari Matahari tampak putih. Tapi sebenarnya terdiri dari semua warna pelangi. Ketika cahaya putih bersinar melalui prisma, cahaya dipisahkan menjadi semua warnanya (prisma adalah kristal berbentuk khusus). Cahaya yang kita lihat hanyalah sedikit dari semua jenis energi cahaya yang menyinari alam semesta dan di sekitar kita.

Sinar matahari terdiri dari semua warna cahaya yang berbeda. Fotosfer Matahari sangat panas, (hampir 6.000o Kelvin). Sehingga

Loading...
memancarkan spektrum cahaya yang luas, dari ultraviolet pada energi tertinggi dan menjadi terlihat, dari ungu hingga merah, dan kemudian jauh ke bagian inframerah dari spektrum.

Cahaya yang memiliki energi tertinggi juga merupakan cahaya dengan panjang gelombang terpendek (dan frekuensi tinggi), sedangkan cahaya dengan energi rendah memiliki panjang gelombang yang lebih panjang (dan frekuensi rendah). Ketika kita melihat sebuah prisma yang dilalui sinar matahari maka akan terbagi warna-warna.

warna tampak cahaya

Cahaya dengan panjang gelombang berbeda merespons secara berbeda terhadap interaksi dengan materi terdapat pada alat yang kita gunakan dalam kehidupan kita sehari-hari.

Contohnya adalah lubang besar di microwave memungkinkan keluar-masuknya cahaya gelombang pendek, tetapi panjang gelombang microwave tetap memantulkannya. Lapisan tipis pada kacamata hitam memantulkan sinar ultraviolet, violet, dan biru, tetapi memungkinkan melewati panjang gelombang hijau, kuning, oranye, dan merah.

Selain itu, partikel kecil yang tak terlihat yang membentuk atmosfer kita yaitu molekul seperti nitrogen, oksigen, air, karbon dioksida, serta atom argon menyebarkan cahaya dari semua panjang gelombang, tetapi menyebarkan cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek jauh lebih efisien. Karena molekul-molekul ini lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya itu sendiri, semakin pendek panjang gelombang cahaya, semakin mudah memecah.

Efek Tyndal

John Tyndall pada tahun 1859 menemukan bahwa ketika cahaya melewati cairan bening yang menahan partikel kecil dalam suspensi, panjang gelombang biru yang lebih pendek tersebar lebih kuat daripada merah.

John Tyndall
John Tyndall, wikipedia

Hal ini dapat ditunjukkan dengan menyinari seberkas cahaya putih melalui tangki air dengan sedikit susu atau sabun yang dicampur. Dari samping, balok itu dapat dilihat oleh cahaya biru, tetapi cahaya yang terlihat langsung dari ujung memerah setelah melewati tangki. Cahaya yang tersebar juga dapat ditunjukkan terpolarisasi menggunakan filter cahaya terpolarisasi, seperti halnya langit yang tampak lebih biru melalui kacamata matahari polaroid.

Efek Tyndal ini juga dipelajari kembali sebagai hamburan Reylegh oleh fisikawan Lord Rayleigh. Dia menunjukkan bahwa jumlah cahaya yang tersebar berbanding terbalik dengan kekuatan keempat panjang gelombang untuk partikel yang cukup kecil. Oleh karena itu cahaya biru tersebar lebih dari merah dengan faktor (700/400) 4 ~ = 10.

Cahaya ungu pada batas panjang gelombang pendek dari penglihatan manusia memecah sembilan kali lebih sering daripada merah. Sementara sinar matahari jatuh di atmosfer bumi, panjang gelombang cahaya yang lebih merah hanya 11% lebih cenderung menyebar, sehingga terlihat pada mata kita seperti warna ungu.

Loading...
Loading...

Tyndall dan Rayleigh berpikir bahwa warna biru langit pasti karena partikel kecil debu dan tetesan uap air di atmosfer. Kemudian para ilmuwan menyadari bahwa jika ini benar, akan ada lebih banyak variasi warna langit dengan kondisi kelembaban atau kabut daripada yang sebenarnya diamati, sehingga mereka menduga dengan benar bahwa molekul oksigen dan nitrogen di udara cukup untuk menjelaskan hamburan.

Hal tersebut dilanjutkan oleh Einstein pada tahun 1911, yang menghitung rumus rinci untuk hamburan cahaya dari molekul, dan ini ternyata sesuai dengan eksperimen. Dia bahkan bisa menggunakan perhitungan sebagai verifikasi lebih lanjut nomor Avogadro jika dibandingkan dengan pengamatan. Molekul mampu menyebarkan cahaya karena medan elektromagnetik gelombang cahaya menginduksi momen dipol listrik dalam molekul.

Warna Langit yang Tampak Biru

Warna Langit yang Tampak Biru
sumber detikNews

Seluruh langit berwarna biru karena posisi matahari jauh dari permukaan bumi, ketika matahari jauh, maka akan terlihat warna biru yang semakin terang karena lebih banyak atmosfer yang dapat dilihat. Atmosfer bumi yang terdiri atas partikel maupun molekul-molekul menjadikan perantara warna biru ke segala arah, karena warna biru memiliki gelombang yang pendek sehingga lebih mudah bergerak.

Seluruh cahaya matahari yang menyemburkan warna pelangi, tidak semuanya dapat dilihat oleh mata manusia. Mata manusia memiliki retina yang sangat peka terhadap panjang gelombang warna merah, biru, dan hijau.

Setiap jenis kerucut, ditambah batang, peka terhadap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda, tetapi semuanya dapat distimulasi sampai batas tertentu oleh langit. Mata kita merespon lebih kuat pada panjang gelombang cahaya biru, cyan, dan hijau daripada ungu. Meskipun ada lebih banyak cahaya ungu, mata kita tidak peka.

Ke arah mana pun kita memandang, kita dapat melihat cahaya datang dari sinar matahari. Kita dapat melihat warna langit, tergantung di mana Matahari berada dan di mana kita melihat.

Warna Langit Merah

Jika Matahari berada di bawah cakrawala, semua cahaya harus melewati atmosfer dalam jumlah besar. Cahaya biru akan tersebar jauh, ke segala arah, sedangkan cahaya merah jauh lebih kecil kemungkinannya untuk tersebar.

Selama matahari terbit/terbenam atau bulan terbit/bulan, cahaya yang datang dari Matahari (atau Bulan) itu sendiri harus melewati atmosfer; semakin dekat ke cakrawala, semakin banyak atmosfer yang harus dilalui cahaya. Sementara cahaya biru tersebar di semua arah, merah tersebar jauh lebih efisien. Ini berarti bahwa kedua cahaya dari cakram Matahari (atau Bulan) itu sendiri berubah menjadi warna kemerahan.

Selama gerhana matahari total, ketika bayangan Bulan jatuh di atas kita dan mencegah sinar matahari langsung mengenai bagian besar atmosfer, cakrawala berubah merah. Cahaya yang menghantam atmosfer di luar jalur totalitas tersebar ke segala arah, itulah sebabnya langit masih tampak biru di sebagian besar tempat. Tetapi di dekat cakrawala, berwarna merah.

Pertanyaan Umum

Apakah cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek tersebar lebih efisien, mengapa langit tidak tampak ungu?

Memang, sebenarnya ada jumlah yang lebih besar dari cahaya violet yang datang dari atmosfer daripada biru, tetapi ada juga campuran dari warna-warna lain. Karena Mata kita memiliki tiga jenis kerucut (untuk mendeteksi warna) di dalamnya, bersama dengan batang monokromatik, yang dapat menafsirkan untuk menetapkan warna.

Apakah langit biru di planet lain juga?

Itu semua tergantung pada apa yang ada di atmosfer. Misalnya Mars memiliki atmosfer yang sangat tipis yang sebagian besar terbuat dari karbondioksida dan diisi dengan partikel debu halus. Partikel-partikel halus ini menyebarkan cahaya secara berbeda dari gas dan partikel di atmosfer Bumi. Pada siang hari, langit Mars berwarna oranye atau kemerahan. Tetapi ketika Matahari terbenam, langit di sekitar Matahari mulai berwarna biru-abu-abu.

Apakah hewan seperti anjing juga melihat langit yang biru?

Anjing hanya memiliki dua jenis kerucut sehingga bisa melihat ke dalam ultraviolet dengan sangat efisien, langit kemungkinan akan tampak lebih ungu dan ultraviolet, dia juga masih dapat melihat biru, tetapi tidak dapat melihat langit berwarna merah, oranye, dan kuning saat matahari terbenam.

Sumber Pustaka

  • Salt Flats Bolivia-National Geographic Wallpaper, Sea and Blue Sky Photo. Diakses pada tanggal 21 Mei 2002, dari https://www.wallpaperflare.com/salt-flats-bolivia-national-geographic-wallpaper-sea-and-blue-sky-photo-wallpaper-pyshe
  • Why Is the Sky Blue?. Diakses pada tanggal 21 Mei 2020, dari http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/BlueSky/blue_sky.html
  • Why Is the Sky Blue. Diakses pada tanggal 21 Mei 2020, dari https://spaceplace.nasa.gov/blue-sky/en/
  • Why the Sky Is Blue? According to Science. Diakses pada tanggal 21 Mei 2020, dari https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/09/08/why-the-sky-is-blue-according-to-science/#329ca2361eb6
  • Your Shot’s Best Photos of 2018. Diakses pada tanggal 21 Mei 2020, dari https://www.nationalgeographic.com/

Loading...
Loading...