FENOMENA WARNA PADA ATMOSFER KITA
Memandang langit adalah kegiatan yang paling menyenangkan. Memandang langit seringkali mengingatkan akan cita-cita atau harapan kita. Memandang langit juga akan menggugah hati dan pikiran kita tentang kebesaran Sang Pencipta alam semesta ini.
Pada saat kita memandang langit kita terutama saat siang hari yang cerah, kita akan disajikan dengan warna biru cerah yang akan menggugah semangat kita. Saat cuaca sedikit berawan maka awan akan berwaran putih cerah menghiasi angkasa. Akan tetapi saat cuaca mendung, awan akan terlihat kelabu. Saat sore hari pemandangan langit akan merah merona pertanda waktu istirahat tiba. Pada saat pagi haripun kita akan melihat pemandangan yang sama pada sore hari. Para pujangga seringkali menggambarkan keindahan langit tersebut (sore dan pagi) dengan sajak-sajak yang syahdu.
Bagaimana cara fisikawan menikmati keindahan alam pada fenomena tersebut? Fisikawan selalu memandang keindahan alam dengan cara mencari tahu penyebabnya hingga seringkali tarhayut pada kebesaran Sang Pencipta. Fenomena yang indah tersebut dapat dijelaskan melalui sifat alami cahaya sebagai gelombang dan partikel.
 |
| Gambar 1. Fenomena warna pada atmosfer Bumi |
Cahaya dapat mengalami berbagai peristiwa saat menjalar disuatu medium. Cahaya dapat memunculkan fenomena interferensi dan difraksi manakala melewati medium yang memiliki celah. Cahaya dapat mengalami pemantulan dan pembiasan saat melewati medium. Cahaya juga dapat mengalami hamburan (scattering) ketika melewati medium yang berisi partikel-partikel yang sangat kecil (zat alir atau fluida misalnya gas, debu, uap air, dll).
Atmosfer Bumi kita berisi partikel-partikel kecil yang terdiri dari Nitrogen (N2, 72%), Oksigen (O2, 21%), Argon (Ar, 1%), Air (H2O, 0 - 7%), Ozon (O3, 0,01%), Karbon dioksida (CO2, 0,01 - 1%), debu. Adanya partikel-partikel tersebut membuat Bumi memiliki warna akibat peristiwa hamburan. Peristiwa hamburan cahaya merupakan peristiwa membeloknya arah cahaya akibat partikel penghambur. Hamburan cahaya tersebut sangat bergantung pada ukuran partikel dan panjang gelombangnya. Adapun intensitas cahaya sebanding dengan 1/λ4 dengan λ adalah panjang gelombang cahaya. Untuk kasus atmosfer bumi warna langit dipengaruhi oleh hamburan yang kita sebut hamburan Rayleigh yang mana partikel penghambur ukurannya jauh lebih kecil dibandingkan panjang gelombangnya.
Saat siang hari cahaya matahari akan dihamburkan oleh partikel-partikel di atmosfer kita. Akibat peristiwa hamburan tersebut tidak semua cahaya sampai kepada kita. Sebagian besar cahaya yang sampai kepada kita adalah cahaya dengan panjang gelombang warna biru, sehingga kita akan melihat warna langit kita berwarna biru. Ilustrasi peristiwa hamburan cahaya pada atmosfer dapat ditunjukkan pada Gambar.
Saat siang hari cahaya matahari akan dihamburkan oleh partikel-partikel di atmosfer kita. Akibat peristiwa hamburan tersebut tidak semua cahaya sampai kepada kita. Sebagian besar cahaya yang sampai kepada kita adalah cahaya dengan panjang gelombang warna biru, sehingga kita akan melihat warna langit kita berwarna biru. Ilustrasi peristiwa hamburan cahaya pada atmosfer dapat ditunjukkan pada Gambar.
 |
| Gambar 2. Ilustrasi fenomena hamburan saat siang hari |
Pertanyaan yang muncul selanjutnya adalah mengapa kemudian awan berwarna putih? Telah kita ulas sebelumnya bahwa peristiwa hamburan sangat bergantung pada ukuran partikel penghambur. Ukuran partikel awan lebih besar dibandingkan dengan ukuran rata-rata penyusun atmosfer kita (udara, debu). Hal ini dikarenakan sebagian besar kandungan awan adalah uap air. Pada kasus ini dapat kita jelaskan bahwa fraksi cahaya yang terhambur memiliki jumlah yang sama besar. Komposisi warna gelombang cahaya yang sampai kepada kita akibat hamburan cahaya di awan tersebut mengakibatkan awan berwarna putih.
Kita akan sangat sederhana kemudian menjawab bahwa saat senja maupun fajar warna langit akan berwana merah juga akibat cahaya yang terhambur dan sampai kepada kita adalah panjang gelombang untuk warna merah. Kitapun akan melihat warna awan berwarna merah pada senja maupun fajar hari akibat cahaya yang sampai pada atmosfer kita pada sore hari adalah panjang gelombang warna merah.
 |
| Gambar 3. Ilustrasi hamburan cahaya pada sore dan fajar |
Sedangkan saat mendung, uap air mengalami kondensasi sehingga ukuran partikelnya cukup besar untuk menghalangi cahaya menembusnya. Sehingga saat cuaca mendung awan benar-benar kelabu dan langit akan tampak gelap.
SEMOGA BERMANFAAT :D
Referensi:
Lewin, W., & W. Goldstein, 2011, For the love of physics: from of the rainbow to edge of time-a journey through the wonders of physics, New York: Free Press
https://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_scattering
Interesting video:
0 Response to "FENOMENA WARNA PADA ATMOSFER KITA"
Post a Comment