RADAR BANYUWANGI - Langit yang biru terang pada siang hari bisa berubah menjadi kuning, jingga, merah, bahkan keunguan menjelang Matahari terbenam. Perubahan itu bukan karena warna Matahari ikut berubah.
Penyebabnya ada di atmosfer Bumi.
Cahaya Matahari yang terlihat putih sebenarnya terdiri atas berbagai warna. Ketika masuk ke atmosfer, cahaya tersebut berinteraksi dengan molekul gas serta partikel di udara. Proses inilah yang menentukan warna langit yang terlihat oleh mata manusia.
NASA menjelaskan, cahaya tampak terdiri atas spektrum warna dengan panjang gelombang berbeda. Ungu dan biru memiliki panjang gelombang lebih pendek, sedangkan merah memiliki panjang gelombang lebih panjang.
Perbedaan panjang gelombang itu menjadi kunci.
Mengapa Langit Siang Berwarna Biru?
Ketika Matahari berada tinggi di langit, cahayanya melewati atmosfer melalui lintasan yang relatif pendek.
Cahaya kemudian bertemu dengan molekul-molekul udara, terutama nitrogen dan oksigen. Molekul tersebut menghamburkan cahaya berpanjang gelombang pendek lebih kuat dibandingkan cahaya berpanjang gelombang panjang.
Fenomena itu dikenal sebagai hamburan Rayleigh.
Secara fisika, kekuatan hamburan Rayleigh berbanding terbalik dengan pangkat empat panjang gelombang. Artinya, semakin pendek panjang gelombangnya, semakin mudah cahaya tersebut dihamburkan.
Karena cahaya biru banyak tersebar ke berbagai arah, mata manusia menerima cahaya biru dari hampir seluruh penjuru langit. Hasilnya, langit tampak biru pada siang hari.
Lalu, mengapa bukan ungu?
Meski panjang gelombang ungu lebih pendek, mata manusia tidak terlalu sensitif terhadap warna tersebut. Selain itu, sebagian cahaya ungu juga diserap di atmosfer bagian atas. Kombinasi kondisi atmosfer dan kemampuan penglihatan manusia akhirnya membuat warna biru lebih dominan.
Mengapa Senja Berubah Merah dan Jingga?
Situasinya berbeda ketika Matahari mendekati cakrawala.
Saat Matahari terbit atau terbenam, sinarnya harus menempuh perjalanan yang jauh lebih panjang melalui atmosfer sebelum mencapai mata pengamat.
Dalam perjalanan tersebut, sebagian besar cahaya biru dan ungu telah lebih dahulu dihamburkan ke berbagai arah.
Cahaya dengan panjang gelombang lebih panjang, seperti kuning, jingga, dan merah, lebih banyak mencapai mata.
Itulah alasan langit di sekitar Matahari sering berubah menjadi jingga atau merah ketika senja.
Prinsip yang sama juga menjelaskan fenomena kemerahan pada Bulan ketika terjadi gerhana Bulan total. BMKG menjelaskan bahwa cahaya dengan panjang gelombang pendek lebih banyak dihamburkan atmosfer, sedangkan cahaya merah lebih mudah diteruskan.
Apakah Senja Merah Berarti Udara Sedang Tercemar?
Belum tentu.
Debu, asap, aerosol, awan, dan uap air memang dapat memengaruhi warna senja. Namun, anggapan bahwa semakin tercemar udara maka semakin merah pula senjanya tidak sepenuhnya tepat.
NOAA menjelaskan, efek aerosol bergantung pada banyak faktor. Di antaranya ukuran partikel, jumlah, komposisi, ketinggian, hingga kandungan airnya.
Dalam kondisi tertentu, partikel di atmosfer dapat memperkuat warna merah atau jingga. Namun, terlalu banyak aerosol di lapisan atmosfer bawah juga dapat membuat senja tampak lebih pucat dan berkabut.
Karena itu, warna langit tidak dapat dijadikan indikator tunggal kualitas udara.
Untuk mengetahui tingkat pencemaran, pengukuran konsentrasi polutan tetap jauh lebih akurat dibandingkan sekadar melihat warna senja.
Misteri Warna Langit Diteliti sejak Abad Ke-19
Upaya menjelaskan warna langit sudah berlangsung lebih dari satu abad.
Royal Institution mencatat fisikawan John Tyndall melakukan serangkaian eksperimen hamburan cahaya pada dekade 1860-an.
Dalam demonstrasinya, cahaya yang melewati medium berisi partikel dapat tampak kebiruan ketika dilihat dari samping. Sementara itu, cahaya yang terus melewati medium berubah menjadi lebih kemerahan.
Kajian tersebut kemudian berkembang melalui penelitian mengenai hamburan cahaya oleh partikel berukuran sangat kecil, yang dikenal sebagai hamburan Rayleigh.
Namun, Efek Tyndall dan hamburan Rayleigh bukan fenomena yang benar-benar sama. Efek Tyndall umumnya terjadi pada partikel koloid yang lebih besar dibandingkan molekul udara.
Bisa Dicoba dengan Air dan Susu
Prinsip hamburan cahaya dapat diperagakan secara sederhana di rumah.
Caranya, isi wadah transparan dengan air. Tambahkan sedikit susu, kemudian sorotkan cahaya putih menggunakan senter.
Jika diamati dari arah berbeda, warna cahaya yang tersebar dapat terlihat berbeda dari cahaya yang terus bergerak melalui cairan.
Percobaan tersebut bisa membantu menggambarkan proses hamburan cahaya. Namun, eksperimen air dan susu bukan replika persis atmosfer Bumi karena ukuran partikel susu jauh lebih besar daripada molekul gas di udara.
Mengapa Langit Luar Angkasa Hitam?
Atmosfer pula yang membuat langit Bumi berwarna.
Di ruang angkasa, tidak terdapat atmosfer tebal yang dapat menghamburkan cahaya Matahari ke segala arah. Karena itu, langit terlihat hitam meskipun Matahari bersinar sangat terang.
Kondisi serupa terlihat di Bulan. Karena tidak memiliki atmosfer tebal seperti Bumi, langit Bulan tetap gelap meski permukaannya diterangi sinar Matahari.
Menariknya, warna senja di planet lain bahkan bisa berbeda.
NASA pernah merekam senja kebiruan di Mars melalui rover Curiosity. Atmosfer Mars yang kaya debu memiliki sifat hamburan berbeda dari atmosfer Bumi. Akibatnya, bagian langit di sekitar Matahari ketika terbenam justru dapat tampak kebiruan.
Fenomena tersebut menunjukkan bahwa warna langit sangat bergantung pada komposisi atmosfer.
Jadi, perubahan langit dari biru pada siang hari menjadi jingga dan merah ketika senja bukan sekadar permainan warna. Fenomena yang terlihat hampir setiap hari itu merupakan hasil interaksi cahaya Matahari, molekul atmosfer, partikel udara, posisi Matahari, serta cara mata manusia menangkap cahaya.
Editor : Lugas Rumpakaadi