fitri’s blog

Just another WordPress.com weblog

(~) Perubahan Warna pada Langit April 4, 2007

PeRuBaHaN WaRNa PaDa

LaNgit

 

 

 

Warna merah-biru-merah pada langit di subuh-siang-maghrib

Matahari memancarkan cahaya pada semua spektrum, salah satunya adalah pada spektrum cahaya tampak. Cahaya tampak (visible light) ini terlihat oleh mata kita dalam warna putih, namun sebenarnya terdiri dari berbagai komponen warna – tergantung panjang gelombang (λ) dari cahaya tersebut). Mari kita kategorikan warna-warna ini berdasarkan λ-nya, rendah (berarti frekuensi tinggi) dan tinggi (berarti frekuensi rendah). Cahaya ungu, biru, dan hijau masuk kategori λ rendah; cahaya kuning, orange, dan merah masuk kategori λ tinggi.

Saat cahaya Matahari memasuki atmosfer Bumi, cahaya tersebut akan berinteraksi2 dengan partikel-partikel udara. Partikel di udara, terutama lapisan atas yang tentu saja dijumpai cahaya pertama kali, didominasi oleh Oksigen (O) dan Nitrogen (N). Interaksi antara cahaya dan materi melibatkan tiga fenomena: absorbsi (penyerapan), transmisi (penerusan), dan refleksi (pemantulan) – ini adalah tiga dari tujuh sifat cahaya sebagai partikel dan gelombang.

Partikel O dan N sangat efektif berinteraksi dengan cahaya λ rendah dan melewatkan cahaya λ yang lebih tinggi. Pada kasus seberkas cahaya Matahari, partikel O dan N cendrung menyerap warna ungu terlebih dahulu, kemudian biru, kemudian hijau, dan seterusnya tergantung berapa banyak interaksi yang terjadi3. Karena itu jarak tempuh berkas cahaya tersebut mulai dari pertama kali berinteraksi sampai ke mata kita sangat menentukan warna langit yang terlihat oleh mata kita.

 

gambar cahaya melewati atomosfer
Gambar 1: Jarak tempuh sinar Matahari ke pengamat di sebuah permukaan Bumi menentukan warna langit yang dilihat mata. Posisi Matahari di waktu subuh dan maghrib lebih jauh daripada di waktu siang, membuat warna langit berbeda pada dua waktu ini (lihat teks).

 

Langit subuh dan maghrib berwarna merah

Jarak Matahari dan seorang pengamat di permukaan Bumi pada waktu subuh dan maghrib lebih jauh daripada pada waktu siang – seperti terlihat pada ilustrasi Gambar 1. Karena jarak yang jauh, satu per satu cahaya di mulai dari λ terendah diserap oleh partikel O dan N. Dimulai dari ungu, kemudian biru, kemudian hijau, dan seterusnya sampai menyisakan warna merah – cahaya tampak dengan λ tertinggi yang bisa dideteksi mata kita. Inilah yang menyebabkan langit bewarna merah pada waktu subuh dan maghrib.

 

Langit siang berwarna biru

Sementara itu pada waktu siang, jarak antara Matahari dan sang pengamat lebih pendek. Sehingga partikel O dan N hanya sempat menyerap warna ungu dan meneruskan warna lainnya. Tapi tunggu dulu, ini saja belum cukup menjelaskan kenapa langit berwarna biru. Karena selain biru, warna-warna dengan λ lebih besar dari biru pun diteruskan oleh partikel O dan N, lantas kenapa kita tidak melihat langit berwarna-warni?

Di sini rada rumit, setidak-tidaknya bagi saya, karena kita harus memahami cara kerja mata kita4. Retina kita punya sel rod dan cone5 yang berfungsi menerima warna. Sel rod sekitar 100 kali lebih sensitif daripada sel cone. Sel rod memiliki 1 pigmen warna (monokromatik), sedangkan sel cone memiliki tiga pigmen warna (daerah λ biru (S), hijau (M), dan merah (L). Sensitivitas mata terhadap warna dapat dilihat pada Gambar 2.

 

Spektrum sensitivitas mata terhadap warna
Gambar 2: Spektrum sensitivitas mata terhadap warna. Cara membaca lihat teks.
Gambar ini diambil dari situs wikipedia.org.

Jika mata kita menerima cahaya monokromatik biru (λ ~ 430 nm), maka cahaya ini tidak hanya merangsang pigmen S, tapi juga M dan L. Respons terbesar akan diberikan pigmen S, kemudian L, dan terakhir M. Kombinasi respons ini oleh mata kita ditafsikan sebagai berwarna biru. Tapi sinar Matahari bukanlah monokromatik. Kombinasi semua warna hasil interaksi sinar Matahari dengan partikel O dan N (pada waktu siang), setelah merangsang sel rod dan cone, akan ditafsirkan sebagai warna biru. Inilah yang menyebabkan langit bewarna biru pada waktu siang.

Langit kita memang ajaib. Malam berwarna hitam, pagi berwarna merah, siang menjadi biru, petang memerah lagi, dan akhirnya kembali hitam. Hitamnya langit di malam hari sudah pernah kita bahas, dan ternyata bukan masalah yang sepele. Birunya langit sepertinya gampang, ternyata melibatkan mekanisme “ilusi” mata – percayakah bahwa sesungguhnya warna biru langit itu hanya karena keterbatasan mata kita?

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s