Inpherence #2: Mengapa Langit Memiliki Warna dan Berwarna Biru pada Siang Hari?

Oleh: Irvine Ringgo, Fisika UI 2020

Pertanyaan-pertanyaan tersebut mungkin sudah menjadi pertanyaan manusia berabad-abad yang lalu. Namun, pertanyaan tersebut baru terjawab sekitar 150 tahun yang lalu dengan salah satu fenomena fisika, yaitu Hamburan Rayleigh (Rayleigh Scattering).

Apa Itu Hamburan Rayleigh?

Hamburan Rayleigh (Rayleigh Scattering) adalah fenomena fisika dimana terjadi penghamburan cahaya atau gelombang elektromagnetik yang disebabkan oleh partikel-partikel tertentu.

Jika sebuah partikel bertemu dengan suatu gelombang elektromagnetik, partikel tersebut akan bergetar karena partikel tersebut memiliki muatan di dalamnya. Jika gelombang elektromagnetik tersebut berupa cahaya, partikel yang bergetar akan menghasilkan cahaya dengan frekuensi yang berbeda.

Hal ini terjadi karena ketika partikel bergetar, partikel tersebut digerakan oleh gaya yang kemudian menghasilkan percepatan. Percepatan muatan menghasilkan gelombang elektromagnetik, sehingga cahaya yang baru pun terbentuk. Penghamburan cahaya berbanding terbalik dengan panjang gelombang pangkat empat.

Penghamburan cahaya oleh molekul di udara (sumber: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/)

Sejarah Singkat Penemuan Hamburan Rayleigh

Nama Hamburan Rayleigh berasal dari nama fisikawan Inggris abad ke-19, yaitu John William Strutt atau yang biasa dikenal dengan nama Lord Rayleigh. Awalnya hamburan ini ditemukan oleh John Tyndall ketika ia sedang bereksperimen. John Tyndall menduga bahwa terdapat suatu penghamburan cahaya yang menyebabkan adanya warna tertentu pada langit. Lord Rayleigh mempublikasikan paper pada tahun 1871 yang menjelaskan fenomena tersebut.

Alasan Langit Memiliki Warna

1. Atmosfer bumi memiliki partikel-partikel udara yang akan menyebabkan penghamburan cahaya dari matahari.
2. Matahari memancarkan warna putih, yaitu gabungan dari berbagai warna cahaya
3. Penghamburan cahaya berbanding terbalik dengan panjang gelombang pangkat empat. Hal ini berarti semakin pendek gelombangnya, penghamburannya akan makin banyak.

Penghamburan warna pada atmosfer bumi (sumber: https://www.youtube.com/watch?v=vNYef57huDE)

Dalam spektrum warna, warna biru merupakan salah satu warna yang memiliki panjang gelombang yang pendek. Cahaya biru dari pancaran cahaya matahari akan terhamburkan oleh partikel-partikel di atmosfer bumi sehingga menyebabkan langit berwarna biru muda.

Warna Biru Muda pada Langit

Lantas mengapa langit tidak berwarna ungu? Sedangkan ungu memiliki panjang gelombang yang lebih pendek dari biru?

Ini disebabkan karena intensitas warna ungu yang dipancarkan matahari lebih rendah dari intensitas warna biru dan mata manusia sendiri sulit untuk menangkap warna ungu.

Ilustrasi Langit Berwarna Ungu

Referensi

Blue Sky and Rayleigh Scattering. Diakses melalui http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/atmos/blusky.html.

Veritasium. (2013). Why the Sky ISN’T Blue [Video]. Youtube. https://youtu.be/ro2MmmdARrs.

The Science Asylum. (2020). How Does Rayleigh Scattering ACTUALLY Work? (The Blue Sky) [Video]. Youtube. https://youtu.be/4HBuHX4-VU8.

Why is the sky blue. Diakses melalui https://www.scientificamerican.com/article/why-is-the-sky-blue/.