Loading ...
Mengapa langit berwarna biru? Mengapa pula penampilannya berubah kemerahan pada pagi dan sore hari? Apakah gejala warna tersebut memang berbeda dari kabut yang tampak putih saja?
Sudah umum disaksikan bahwa ketika disorot lampu mobil, kabut terlihat terang tidak berwarna. Ini karena tetes-tetes kecil air dalam kabut menghamburkan cahaya ke segala jurusan tanpa pilih kasih. Semua warna disebarkan secara sama, sehingga hasil totalnya tampak putih.
Berlainan situasinya pada lapisan atmosfir jauh di atas. Di sana yang berperan bukan bintik-bintik air melainkan molekul-molekul udara yang ukurannya jauh lebih kecil. Melalui gejala yang disebut hamburan Rayleigh, molekul-molekul itu mempraktekkan diskriminasi. Cahaya disebarkan tidak sama rata. Semakin pendek panjang gelombang cahaya, semakin banyak yang dihamburkan.
Kita ketahui bahwa panjang gelombang terpendek dalam spektrum cahaya ditempati oleh warna ungu, dan panjang gelombang membesar ke arah merah. Artinya cahaya ungu paling hebat disebarkan ke mana-mana di atmosfir tinggi, sehingga mestinya langit bagai dipenuhi bunga violetta. Namun mata manusia kurang peka terhadap cahaya ungu, apalagi kandungan warna ungu dalam cahaya matahari relatif sedikit. Mata lebih sensitif jika panjang gelombang bergeser ke daerah nila, warna yang bertetangga dengan ungu. Dan lebih peka lagi untuk biru, tetangga nila yang jumlahnya cukup banyak sekaligus masih intens dihamburkan oleh atmosfir. Karena itulah langit di atas bumi berwarna biru.
Bandingkan dengan angkasa di atas bulan, seperti yang teramati pada foto-foto pendaratan misi Apollo. Karena ketiadaan atmosfir beserta segenap molekul yang bisa menghamburkan cahaya, langit di sana sungguh hitam pekat. Tetapi seandainya mata astronaut ditujukan ke matahari, akan luar biasa cemerlang bulatan surya akibat absennya molekul dan partikel yang seharusnya juga bisa mengerem terik matahari.
Dahsyatnya kontras antara cerah matahari dan hitam legamnya langit mengharuskan mata astronaut dilindungi oleh kaca helm yang berlapis emas. Sungguh tidak nyaman dibandingkan pemandangan langit bumi yang terang menyenangkan. Berwarna biru lagi, warna yang memberi kesan sejuk.
Senja merah
Uraian di atas berlaku jika sang surya bertahta tinggi di angkasa. Cerita menjadi lain apabila matahari bertengger rendah, yang terjadi pada pagi hari dan senja.
Pada saat-saat tersebut cahaya matahari jatuhnya condong menembus atmosfir, sehingga harus menempuh lintasan yang lebih panjang ketimbang kalau merambat tegak lurus tanah. Akibatnya molekul-molekul udara mempunyai begitu banyak kesempatan untuk menyebarkan cahaya, sambil tetap mengikuti ciri Rayleigh, yaitu semakin pendek panjang gelombang semakin hebat hamburannya.
Karena itu secara awal cahaya akan kehilangan warna ungu karena sudah habis-habisan dihamburkan. Berikutnya persediaan warna nila yang punah. Jika masih panjang lintasan yang harus ditempuh cahaya, giliran selanjutnya yang susut dalam spektrum cahaya matahari ialah biru, hijau, dan mungkin kuning. Jadi pada akhirnya, yang berhasil mencapai mata hanya sisa kuning, kemudian lebih banyak jingga, dan lebih banyak lagi merah.
Inilah rahasianya mengapa langit kita cenderung kemerahan pada saat fajar dan senja. Kadang-kadang bahkan merah bukan main. Mempesona, menyajikan pemandangan yang mengilhami pemotret, pelukis, pengarang, penyair dan pencipta lagu dalam menghasilkan karyanya. ððð
foto: http://www2.hiren.info/desktopwallpapers/natural/green-farm-and-blue-sky.jpg
Andrianto Handojo mengajar pada Program Studi Teknik Fisika ITB sejak tahun 1980 dan mulai tahun 1999 menjadi guru besar dengan bidang keahlian optika. Andrianto Handojo mengajar sebagai guru besar dengan bidang keahlian optika pada Program Studi Teknik Fisika ITB, tetapi secara umum menyukai fisika, gemar membaca dan ingin berbagi keingin-tahuannya lewat 
Yth. Pak Andrianto,
Terima kasih untuk artikelnya yang enak dibaca dan membantu menyegarkan rasa ingin tahu.
Dari seluruh isi artikel tsb, saya paling tertarik dengan bagian yang menyatakan bahwa mata sangatlah peka terhadap warna biru. Mengapa dapat demikian?
Masih terkait dengan hal ini, saya teringat bahwa kepekaan mata terhadap warna ditentukan oleh sel kerucut pada retina. Ternyata, sel kerucut ini tidak semuanya peka terhadap warna biru. Justru sekitar 64% populasinya peka terhadap merah, sekitar 32% peka terhadap hijau, dan hanya 2% (sedikit sekali!) yang peka terhadap warna biru. Uniknya, persepsi visual manusia menangkap ketiga warna dasar tsb secara seimbang. (Contoh referensi: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/colcon.html)
Sebuah tim peneliti syaraf dan sistem penglihatan pernah pula melaporkan bahwa seseorang yang hanya memiliki sel kerucut retina sensitif biru (jadi tanpa memiliki
sel kerucut retina yang sensitif merah dan hijau) ternyata masih dapat membedakan sejumlah warna pada rentang panjang gelombang 440-500 nm. Kuncinya ternyata peran dari sel batang pada retina, yang selama ini disangka ‘hanya’ sensitif terhadap gelap/terangnya cahaya. (Referensi: http://www.nature.com/nature/journal/v352/n6338/abs/352798a0.html )
Kembali ke pertanyaan semula: Mengapa mata manusia peka terhadap warna biru? Apakah ini hasil evolusi berabad-abad? Keuntungan alamiah apa saja yang diperoleh manusia dengan meningkatkan kepekaan matanya untuk warna biru?
Gea yang baik, terima kasih atas komentarnya.
Tidaklah dapat dikatakan bahwa mata sangat peka terhadap warna biru. Sesungguhnya sensitivitas mata manusia terhadap warna biru tergolong (sangat) rendah dibandingkan dengan puncak kepekaan dekat pada panjang gelombang 550 nm, sekitar warna hijau-kuning. Tetapi untuk biru, mata sudah “lumayan” sensitif, lebih peka dibandingkan terhadap nila, apalagi ungu, lihat misalnya http://en.wikipedia.org/wiki/Luminosity_function.
Di samping itu, cahaya matahari mengandung lebih banyak warna biru ketimbang nila dan ungu, dengan puncak kandungan juga terdapat pada hijau-kuning, periksa http://org.ntnu.no/solarcells/pics/chap2/Solar_Spectrum.png.
Tetapi langit siang kita tidak terlihat hijau-kuning, karena hamburan Rayleigh semakin berkurang efeknya ke arah warna-warna tersebut, simak misalnya http://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_scattering.
Ini semua secara pas sekali dan mengagumkan menghasilkan langit biru yang menyejukkan. Apakah karena kebetulan, evolusi, ataukah Desain Semesta (dengan huruf besar)?
Terima kasih untuk penjelasannya, Pak Andrianto.
Saya tergelitik untuk mengomentari lebih jauh mengenai fenomena bahwa “warna biru memberi kesan sejuk bagi manusia”, seperti yang Bapak tulis di atas, baik dalam artikel maupun dalam komentar.
Apakah karena manusia memperoleh kesan sejuk dari warna biru, sehingga warna biru diberikan/dipilihkan untuk manusia agar merasa sejuk?
Atau, warna biru tersebut akan tetap ada bahkan jika (misalnya) manusia tidak ada, dan lalu kemudian mata dan otak manusia beradaptasi sehingga menafsirkannya sebagai kesejukan?
Kalau kita dapat meminjam prinsip yang dipakai oleh “Occam’s Razor”, seperti diuraikan singkat di http://en.wikipedia.org/wiki/Occam%27s_razor , maka penjelasan kedua adalah penjelasan logis yang lebih sederhana. Penjelasan tsb tidak memerlukan adanya pembuat Desain Semesta; walaupun, tentunya, penjelasan tsb juga tidak dapat memastikan ketiadaan sang pembuat Desain Semesta.
Berdiskusi mengenai warna-warni di alam, serta berbagai fungsinya untuk mahluk hidup, selalu menarik. Sebagai contoh lain, pada tumbuhan yang hidup di bawah air, warna dedaunan juga tidak selalu hijau seperti yang kita temui sehari-hari: http://gea.ari.googlepages.com/mengapadaun%28tidakselalu%29berwarnahijau
Ini bisa dijelaskan oleh penetrasi cahaya matahari di dalam laut, yang juga tidak sama pada setiap warna cahaya. Semakin dalam sebuah lokasi dasar laut, maka semakin sedikit warna merah yang mencapai dasar laut tersebut: http://oceansjsu.com/105d/exped_briny/13.html . Akibatnya, di dasar laut yang dalam, sejumlah tumbuhan memiliki daun berwarna merah agar dapat secara efisien menyerap energi cahaya selain warna merah: http://www.madsci.org/posts/archives/apr99/923335920.Bt.r.html
Ah ya, Gea, memang selalu menarik untuk mencoba ungkapkan lebih lanjut pengetahuan yang sudah kita peroleh. Misalnya perihal hubungan warna dengan mata dan otak manusia. Ada yang meneliti pengaruh warna terhadap selera makan (http://www.springerlink.com/content/8k82nv0y6fyka715/), ada yang menggunakan warna untuk psiko-analisis (http://de-de.colourlovers.com/color/A10047/psychoanalysis). Pihak tertentu memetik manfaat untuk hal-hal yang belum sepenuhnya ditunjang oleh ilmu pengetahuan, seperti terapi warna (http://en.wikipedia.org/wiki/Chromotherapy).
Tetapi sebelum terlalu jauh, sesungguhnya tulisan Warna Warni Langit Kita bermaksud meninjau beberapa gejala utama yang membuat langit tampak biru, dengan mengutip pula kesan umum bahwa biru bersifat sejuk atau teduh. Kesan itu agaknya berkaitan dengan warna kebiruan yang diperlihatkan sejumlah atau setumpuk besar air. Dan air biasanya terasa lebih dingin dari pada kulit manusia.
Trims untuk article bapak nambah pengetahuan saya.Jika mata manusia sangat peka terhadap hijau kuning apakah udah dibuktikan oleh alat ukur intensitas cahaya dan apakah sinar hijau emang memiliki intensitas tinggi pada gas plasma di pijar api,Tube Lamp,dll
Satriya, terima kasih atas pertanyaannya.
Bahwa mata manusia paling peka untuk daerah warna hijau-kuning sudah diteliti dan memang dapat diukur, lihat misalnya http://www.yorku.ca/eye/brightne.htm. Pengetahuan tentang sensitivitas mata yang tergantung pada warna juga telah luas dimanfaatkan dalam teknik pencahayaan, teknik warna, dan instrumen pencitraan optik.
Sementara itu warna hijau-kuning memang paling kuat terdapat dalam cahaya matahari, tetapi hanya untuk cahaya matahari saja. Artinya sumber cahaya yang lain mempunyai karakteristik yang pada umumnya tidak sama dengan cahaya matahari. Misalnya cahaya dari lampu pijar 40 watt mengandung sangat banyak merah, nyala las listrik memancarkan terutama cahaya biru-ungu, warna pijar api masih tergantung pada suhunya dan berarti ditentukan oleh bahan bakarnya, sedangkan lampu natrium memperlihatkan warna kuning mencorong (lihat juga tulisan lain dalam netsains berjudul “Bagaimana Lampu Hemat Energi Bekerja”).
Prof,
Pada saat sunset, kira-kira 15-20 menit setelah adzan magrib, langit akan berwarna sangat biru terutama bila difoto. Fotographer sering menamai “Blue Time”. Setelah itu baru langit akan kemerahan.
Demikian juga kalau pagi hari. Ada saat tertentu dimana langit berwarna sangat biru, kemudian kemerahan.
Apa sebenernya yang terjadi pada saat-saat itu ?
Terima kasih Pak atas komentar yang mengungkapkan pengertian “blue time” yang sebelumnya tidak saya kenal.
Baik coba kita runut kejadiannya. Sebetulnya rona merah sudah berangsur muncul sekitar 1 jam sebelum matahari terbenam, akibat cahaya terkuras habis-habisan oleh hamburan. Ini tampak pada cahaya yang bersinar langsung maupun yang terpantul oleh awan dan benda sekitar kita. Bahkan tanpa koreksi warna, sejak 2 jam sebelum surya tenggelam, kamera sudah sulit merekam warna asli yang cemerlang karena berubahnya perimbangan antara merah dan warna lainnya.
Di saat matahari tenggelam (masuk maghrib), sorot langsungnya tidak lagi sampai pada kita. Yang bisa membuat terang samar ialah cahaya yang melintas di atas kepala kita. Dapatlah dihitung bahwa 15-20 menit sesudah surya terbenam, matahari berada 3,75-5 derajat di bawah horison, dan cahayanya lewat 14-25 km di atas kita. Padahal awan yang paling tinggi “hanya” 13 km jauhnya di atas kepala, lihat:
http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Atmosphere/clouds/cloud_types.html
Artinya awan sudah tidak mampu memantulkan rona merah. Yang berperan paling-paling partikel udara yang agak besar. Tetapi sementara itu masih ada cahaya lain, yaitu sama-sama dari matahari tetapi sangat tinggi datangnya sehingga tidak menembus atmosfir bumi dan hanya menyerempet lapisan udara paling atas. Cahaya ini mengalami hamburan, dan seperti biasa yang mula pertama terhambur ialah warna ungu sudah itu biru.
Tampaknya beralihnya cahaya merah dari awan pemantul serta terjadinya hamburan di tempat sangat tinggi itu yang menyebabkan “blue time”. Hanya saja masih bingung saya, mengapa disebut bahwa “setelah itu baru langit akan kemerahan”………