Mengapa Langit Berwarna Biru?

Raline · Post time 8-6-2021 07:31 PM

Mengapa Langit Berwarna Biru?

Pada waktu siang, langit kelihatan berwarna biru. Ia seolah-olah kebenaran yang mutlak dan jarang kita mendengar orang mempersoalkan fakta tersebut. Sedar atau tidak, ia melawan logik akal. Langit hanyalah lapisan atmosfera yang dipenuhi dengan molekul-molekul udara seperti O₂ dan N₂. Tetapi pada siang hari, terutamanya pada waktu tengah hari di mana Matahari berada tegak di atas kepala, ia kelihatan biru!

Mengapa?

Jawapannya mudah: penyerakan cahaya (light scattering). Bagi merujuk fenomena ini secara spesifik, ia dinamakan serakan Rayleigh (Rayleigh scattering).

Cahaya yang merambat (propagate) dari Matahari sebenarnya berwarna putih. Cahaya kelihatan putih hanyalah disebabkan gabungan warna-warna yang pelbagai dari spektrum cahayanya. Apabila warna-warna ini bertindih, ia akan menghasilkan cahaya putih. Terdapat dua cara warna boleh ditindih; 1) Penambahan – sebagai contoh cahaya, dan apabila semua warna ditindih, warna putih akan terhasil. 2) Penolakan – sebagai contoh cat atau warna air, dan apabila semua warna ditindih, warna hitam bakal terbentuk.

Selain daripada cahaya tampak (visible light) iaitu cahaya yang boleh dilihat oleh mata kasar, Matahari juga memancarkan gelombang radio, sinar-X serta ultraungu yang tidak kelihatan oleh mata manusia.

Setiap warna dalam spektrum cahaya tampak mempunyai frekuensi dan panjang gelombang (wavelength) yang berbeza. Warna merah mempunyai panjang gelombang yang paling panjang dan warna ungu mempunyai panjang gelombang terpendek.

Disebabkan cahaya biru mempunyai panjang gelombang terpendek (selepas warna ungu), ia mudah diganggu atau diserakkan oleh molekul udara. Fikirkan analogi berikut: di sebuah pasar malam yang sesak, seorang yang bertubuh besar (cahaya merah) dan seorang yang bertubuh kecil (cahaya biru) cuba untuk melalui pasar yang penuh dengan orang ramai (molekul-molekul udara), siapa yang lebih mudah melepasi dan siapa yang lebih mudah ditolak-tolak?

Boleh bayangkan bukan? Begitulah apa yang berlaku. Disebabkan ini, cahaya biru diserakkan dengan nisbah yang lebih banyak berbanding cahaya-cahaya lain dan ia tersebar ke serata langit, menyebabkan langit kelihatan biru.

“Tapi kenapa langit bukan berwarna ungu? Ungu mempunyai panjang gelombang terpendek, bukan?”. Ya benar, tetapi, 1) Matahari itu sendiri kurang memancarkan cahaya berwarna ungu. 2) Mata manusia kurang sensitif dengan warna ungu.

Tadi saya ada sebutkan bahawa Matahari memancarkan cahaya berwarna putih bukan? Tetapi mengapa Matahari kelihatan kuning? Hal ini disebabkan cahaya-cahaya yang mempunyai gelombang yang pendek (ungu, biru, nila) telah diserakkan, maka cahaya yang tiba di mata manusia dari Matahari adalah yang bergelombang panjang seperti kuning.

Anda pun masih tak puas hati, “Mengapa pada waktu subuh dan senja, langit berwarna oren kekuningan pula?”. Begini. Pada dua waktu ini, Matahari berada di ufuk (horizon) dan bukan tegak di atas kepala. Lokasi Matahari ini menyebabkan ia berada paling jauh dengan seseorang pemerhati yang berada di Bumi. Oleh itu, cahaya dari Matahari perlu melalui jarak yang lebih jauh, dan disebabkan itu, cahaya biru mempunyai lebih banyak masa untuk diserakkan. Terlalu banyak serakan berlaku sehingga tiada apa yang kelihatan oleh pemerhati selain cahaya merah, kuning dan oren.

Indah bukan bagaimana Tuhan menjadikan gelombang-gelombang cahaya ini menari-menari di atmosfera Bumi? Cahaya merah menari dengan lebih besar langkahnya, mampu berdansa lebih jauh. Cahaya biru pula mengatur langkah dengan lebih kecil dan berhati-hati, acapkali ditolak oleh penari-penari di sekeliling.

Hasilnya, sebuah tarian harmoni yang cukup memukau mata sesiapa yang memandang!