Mengapa Langit Berwarna Biru? Penjelasan Ilmiahnya

Mengapa langit berwarna biru di siang hari yang cerah dan akan berwarna kemerahan pada saat pagi atau sore hari?

Yuk, kita cari tahu alasannya di sini!

Mengapa langit berwarna biru

 

Nah, artikel ini akan menjelaskan kepadamu mengapa warna langit bisa berubah-ubah.

Alasan Pertama : Karena Faktor Jumlah Cahaya Matahari itu Sendiri

Tahukah kamu apa warna dari cahaya matahari?

Putihkah?

Iya benar sih, tapi sebenarnya warna putih yang kita lihat itu sebenarnya merupakan susunan dari 7 macam warna lho.

Tentu kamu ingat kan apa saja warnanya.

Yup, tujuh warna itu adalah warna pelangi yang terdiri dari warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu atau kita lebih mudah mengingatnya dengan mejikuhibiniu.

Ketujuh cahaya tersebut merupakan gelombang cahaya tampak yang dipancarkan oleh matahari. Gabungan tujuh cahaya inilah yang menjadikan cahaya matahari berwarna putih.

Nah, untuk membuktikannya kamu bisa lakukan ujicoba dengan menggunakan cakram warna yang jika diputar akan membentuk warna putih.

cakram warna
Cakram warna yang terdiri dari 7 warna pelangi


Yuk, lanjut pembahasannya ya!

Pada awalnya, matahari memancarkan cahaya yang membawa berbagai panjang gelombang, di antaranya x-ray, sinar ultraviolet, cahaya tampak (mejikuhibiniu), dan gelombang radio (radio waves). Kemudian, atmosfer bumi menghalau x-ray, sinar ultraviolet, serta gelombang radio, dan hanya menyisakan cahaya tampak untuk masuk ke bumi.

Ilustrasinya kira-kira seperti ini:

Sumber: curiousengineer via Youtube

Selanjutnya, cahaya tampak berjumpa dengan partikel penyusun atmosfer bumi. 
Tentu kamu masih ingat kan, bahwa atmosfer bumi tersusun dari nitrogen, oksigen, karbondioksida, argon, ozon dan gas lainnya? 
Perjumpaan antara cahaya tampak dan partikel penyusun atmosfer bumi mengakibatkan terjadinya penghamburan cahaya (dispersi cahaya). Penghamburan cahaya inilah yang menjadi alasan mengapa langit yang kita lihat berwarna biru.

Hmmm… apa itu penghamburan cahaya? Lalu, mengapa harus biru?

Penghamburan cahaya adalah proses di mana partikel gas menyerap cahaya tampak matahari dan dipancarkan kembali ke berbagai arah. 
Teori penghamburan oleh seorang fisikawan bernama Rayleigh menjelaskan, bahwa semakin rendah panjang gelombang yang dipancarkan oleh cahaya tampak, maka semakin banyak pula yang dihamburkan. Nah, panjang gelombang yang paling rendah di antara ketujuh cahaya tampak adalah biru, nila, dan ungu.

Silakan cermati ilustrasi berikut:


Dari ilustrasi di atas, ternyata mejikuhibiniu mewakili urutan panjang gelombang cahaya tampak. Jika kita urutkan, maka dari cahaya merah ke cahaya ungi memiliki panjang gelombang yang semakin mengecil.

Lalu dari urutan tersebut, harusnya kan warna ungu yang lebih dominan kita lihat di langit saat siang hari. Tapi faktanya mengapa tidak demikian?

Faktanya panjang gelombang dari cahaya nila dan ungu memang lebih rendah, namun kuantitas/jumlahnya lebih sedikit daripada cahaya biru. Makanya, karena nila dan ungu kalah ‘jumlah’, sehingga langit yang kita lihat jadi terlihat warna biru.

Ilustrasi perbandingan jumlah warna biru seperti di bawah ini:

Ilustrasi matahari lebih banyak memancarkan biru daripada nila ataupun ungu.
Sumber: curiousengineer via Youtube


Alasan Kedua : Sensitifitas Mata Manusia dalam Melihat Warna

Selain faktor kuantitas yang dipancarkan oleh matahari, ternyata mata kita juga lebih sensitif pada warna biru, lho! 

Sel kerucut pada mata manusia yang berperan untuk menangkap warna ternyata lebih sensitif terhadap warna biru daripada nila maupun ungu. Sehingga, mata kita jadi lebih mudah untuk menangkap warna biru pada langit.

Tapi tunggu dulu, lalu ketika sore hari mengapa warnanya menjadi merah kejinggaan begitu ya?

Sebenarnya, langit berwarna merah kejinggaan tidak hanya terjadi saat sore hari. Fenomena ini juga terjadi pada pagi hari yaitu saat matahari terbit. 

Warna merah kejinggaan pada langit pagi dan sore hari dikarenakan posisi matahari berada di posisi rendah. Pada saat posisi matahari rendah, cahaya matahari perlu melewati atmosfer yang lebih tebal untuk dapat terlihat oleh mata kita. 

Panjang gelombang yang rendah seperti cahaya biru sudah terhamburkan sebelum mencapai mata kita. Sedangkan panjang gelombang yang tinggi seperti cahaya merah, berhasil melewati atmosfer yang lebih tebal. Hal tersebut menjadikan langit pada pagi dan sore hari berwarna merah kejinggaan.

Ilustrasinya kira-kira seperti ini:

Sumber: AumSum via Youtube

Alasan Ketiga : Karena Partikel di Atmosfer Bumi

Tahukah kamu bahwa selain faktor posisi matahari, fenomena langit berwarna kemerahan juga terjadi saat cahaya matahari melewati partikel atmosfer yang tebal. Sebagai contoh jika partikel debu mendominasi atmosfer bumi. Fenomena tersebut pernah kita jumpai saat kebakaran hutan dan lahan di Jambi.

Foto kebakaran hutan di Jambi


Nah, bagaimana, sudah paham kaaan? 

Ternyata warna langit yang kita lihat bisa berwarna biru atau kemerahan dikarenakan 3 faktor yaitu karena jumlah cahaya matahari, karena sensitifitas mata manusia dalam melihat cahaya, dan yang ketiga adalah karena partikel di atmosfer bumi.

Wah ternyata menarik sekali mempelajari fakta dibalik fenomena alam yang setiap hari kita rasakan. Ternyata, fenomena alam di sekitar kita bisa dijelaskan secara ilmiah, namun tetap mengasyikkan kayak gini. Pastinya, membuat kita lebih bersyukur dan terus menjaga keindahan bumi. Fenomena alam apalagi nih yang mengganjal di benakmu dan ingin kita ulas bersama? Tulis di komentar ya.

Permasalahan Jarak, Waktu, dan Kecepatan


Masalah 1: menunggu
Andi naik sepeda dari kota Yogya ke kota Solo yang berjarak 65 km, dengan kecepatan rata‐rata 30 km/jam. Sedangkan Beni juga bersepeda dari kota yang sama dengan kecepatan 25 km/jam. Mereka berangkat dalam waktu bersamaan, dan setelah menempuh perjalanan 2 jam Andi beristirahat sambil menunggu Beni. Berapa lama Andi menunggu Beni?
(Pretes Diklat Matematika SD, 2007: 3).
Alternatif penyelesaian:
Pada permasalahan di atas, biasanya mereka (para guru) terkecoh dengan jarak 65 km, padahal penyelesaian sangat sederhana, menerapkan rumus yang sudah ada. 
Dalam 2 jam Andi menempuh jarak 60 km.
Dalam 2 jam Beni menempuh jarak 50 km. 
Selisih jarak Andi dan Beni = (60 – 50) km = 10 km
Selisih jarak tersebut dapat ditempuh oleh Beni dalam waktu           
= (
= 24 menit
Jadi Andi menunggu Beni selama 24 menit

Masalah 2: berpapasan
Contoh 1: berpapasan dengan waktu berangkat sama
Jarak Yogyakarta‐Malang 350 km. Ali berangkat dari Yogya ke Malang pukul 06.00 WIB dengan mobil kecepatannya 60 km/jam. Pada waktu  dan rute yang sama Budi berangkat dari Malang menuju Yogya dengan mengendarai mobil yang kecepatannya 80 km/jam. Pada jarak berapa dan pukul berapa keduanya berpapasan?

Penyelesaian:
Untuk menyelesaikan masalah tersebut di atas, ada beberapa alternatif penyelesaian yang dapat didiskusikan seperti berikut ini.
Alternatif 1: menggunakan tabel
Dalam menggunakan tabel dimulai dengan perjalanan 1 jam berapa jarak yang telah ditempuh Ali dan Budi, 2 jam, dan seterusnya sampai diperoleh jumlah jarak yang telah ditempuh oleh Ali dan Budi jumlahnya merupakan jarak antara Yogya dan Malang.
No
Pukul
Jarak yang telah ditempuh (km)
Ali
Budi
Ali dan Budi
1.
06.00
0
0
0
2.
07.00
60
80
140
3.
08.00
120
160
280
4.
08.30
150
200
350

Dari tabel tersebut dapat dilihat ternyata:
a.       Keduanya berpapasan pada pukul 08.30 WIB
b.      Keduanya berapapasan setelah Ali menemuh jarak 150 km dari Yogya atau Budi telah menempuh 200 km dari Malang.

Alternatif 2: menggunakan rumus jarak, waktu, dan kecepatan  Misalkan lama perjalanan dari berangkat sampai bertemu w jam, dengan menggunakan rumus: jarak = kecepatan × waktu, maka diperoleh:
jarak tempuh Ali + jarak tempuh Budi = 350
(kecepatan Ali × waktu tempuh) + (kecepatan Budi × waktu tempuh) = 350 60w + 80w = 350
         140w = 350              w   =  = 2 
Jadi mereka berpapasan setelah perjalanan selama 2 jam sesudah
pukul 06.00, berarti pukul 08.30 WIB.
Jarak sewaktu berpapasan:
       Jarak Ali dari Yogya = (60 × 2 ) km = 150 km 
       Jarak Budi dari Malang = (80 × 2 ) km = 200 km.
Alternatif 3: menggunakan grafik.
Dibuat grafik garis lurus dengan ketentuan sebagai berikut.
1.          Grafik perjalanan Ali dimulai dari titik (0,0), dan setiap jam ditempuh 60 km, sehingga titik kedua terletak pada koordinat (1,60). Dari titik (0,0) ditarik garis lurus melalui (1,60) dan diperpanjang sampai berpotongan dengan garis horisontal yang ditarik mulai dari titik (0,350) misal titik potong tersebut dinamakan titik P.
2.          Dari titik potong tersebut, ditarik garis vertikal dan memotong tegak lurus pada garis waktu, yaitu pada titik Q. Ternyata titik Q tersebut berada pada koordinat (0,5  ). Hal ini menunjukkan bahwa jarak
350 km dapat ditempuh oleh Ali dalam waktu 5  jam atau dapat
3.          Grafik perjalanan Budi dimulai dari titik (0,350) dan setiap jamnya ditempuh 80 km, sehingga titik kedua terletak pada koordinat (1,270). Dari titik (0,350) ditarik garis lurus melalui titik (1,270) diperpanjang sampai berpotongan dengan garis mendatar pada garis waktu, yaitu pada titik R. Ternyata titik R tersebut terletak pada  koordinat (4  ,0). Hal ini menunjukkan bahwa jarak 350 km dapat ditempuh oleh Budi selama 4  jam atau selama 4 jam 22  
menit.

4.          Dari grafik tersebut di atas dapat diketahui bahwa perpotongan kedua garis tersebut berada pada titik (2  ,150) artinya dalam perjalanan Ali dan Budi akan berpapasan pada pada jarak 150 km dari Yogya yang  ditempuh selama 2  jam.  

Alternatif 4: menggunakan sketsa/gambar
Kecepatan berkendara Ali 60 km/jam dari Yogya
Kecepatan berkendara Budi 80 km/jam dari Malang Jarak Yogya – Malang = 350 km
06.00  07.00 08.00 08.30 08.00 07.00 06.00  60 km 60 km 30 km 40 km 80 km 80 km
                1 jam     1 jam     1 jam     12   jam               1 jam     1 jam

                2

Dalam menjelaskan ke siswa guru membuat sketsa di atas secara bertahap, dimulai dari pergerakan perjalanan per jamnya. Dari sketsa/gambar di atas tampak bahwa setelah 2,5 jam mereka akan bertemu karena jumlah jaraknya sudah 350 km.

Contoh 2: berpapasan dengan waktu berangkat berbeda
Adi berangkat dari kota A menuju kota B yang berjarak 159 km pada pukul 07.30 dengan mengendarai sepeda motor yang kecepatan rataratanya 48 km/jam. Seno berangkat dari kota B menuju kota A dengan sepeda motor dengan kecepatan rata‐rata 60 km/jam. Jika Seno berangkat setengah jam setelah perjalanan Adi, pada pukul berapakah mereka akan berpapasan? (Sukirman dan Rachmadi W., 2000: 44).



Penyelesaian:
Penyelesaian masalah contoh 2 di atas sebetulnya prinsipnya sama dengan contoh 1. Kita coba dengan menggunakan tabel. 
No
Pukul
Jarak yang telah ditempuh (km)
Adi
Seno
Adi dan Seno
1.
07.30
0
0
0
2.
08.00
24
0
24
3.
08.30
48
30
78
4.
09.00
72
60
132
5.
09.15
84
75
159
6.
09.30
96
90
186

Dari tabel di atas, maka Adi dan Seno akan berpapasan pada pukul 09.15, yaitu dengan jarak 84 km dari kota A atau 75 km dari kota B. Cara lainnya dapat Anda coba sendiri dan diskusikan dengan teman sejawat.

Masalah 3: masalah perjalanan searah sehingga terjadi penyusulan Dalam menempuh suatu perjalanan searah dari suatu tempat pemberangkatan agar kendaraan yang satu memungkinkan untuk tersusul oleh kendaraan yang lain, maka kendaraan yang lebih lambat kecepatannya harus diberi kesempatan berangkat terlebih dahulu.
Dengan demikian terjadi selisih pemberangkatan.   

Asvin dan Septo berangkat dari Kota A menuju Kota B mengendarai sepeda motor dengan kecepatan berturut‐turut 30 km/jam dan 50 km/jam. Asvin berangkat terlebih dahulu, selang 3 jam baru Septo mulai berangkat. Berapa lama Asvin tersusul Septo dan berapa lama jarak yang telah ditempuhnya?
Penyelesaian:
Alternatif 1:dengan menggunakan tabel
Prinsip pemecahan masalah ini adalah, pada saat Asvin tersusul Septo, maka jarak tempuh keduanya sama.
No.
Lama perjalanan (jam)
Jarak tempuh
Asvin (km)
Septo (km)
1.
1
30
0
2.
2
60
0
3.
3
90
0
4.
4
120
50
5.
5
150
100
6.
6
180
150
7.
7
210
200
8.
7,5
225
225
9.
8
240
250

Dari tabel tersebut dapat terlihat bahwa Asvin tersusul Septo setelah 7,5 jam perjalanan atau setelah Seto melakukan perjalanan dalam waktu 4,5 jam. Asvin tersusul Septo setelah menempuh jarak 225  

Alternatif 2:dengan menggunakan rumus
Cara pertama  dengan menggunakan rumus jarak sama dengan waktu kali kecepatan
Kecepatan Asvin = 30 km/jam atau kA = 30 km/jam
Kecepatan Septo = 50 km/jam atau kS = 50 km/jam
Setelah 3 jam baru Septo menyusul, maka Septo telah bergerak/berjalan wS = wA ‐3
Karena saat tersusul jarak tempuhnya sama, maka: 
                jA = jS
                       kA × wA = kS × wS

30wA  = 50wS

30wA  = 50(wA – 3)

30wA        = 50wA – 150 
               150        = 20wA
                       7,5          = wA
Jadi Asvin tersusul Septo setelah 7,5 jam perjalanan atau setelah Asvin menempuh jarak = (7,5 × 30) km = 225 km.

Cara kedua dengan menggunakan rumus waktu sama dengan jarak dibagi kecepatan (Sukarjono, 1998: 15).
Ketika Septo menyusul Asvin, jarak yang ditempuh sama. Jika jarak tersebut, misalkan j km, maka Asvin telah menempuh selama j  jam 30 (waktu tempuh = jarak dibagi kecepatan), sedangkan Septo telah menempuh j  jam.  50
Selisih waktunya 3 jam, sehingga  jj  = 3 atau
30        50
                 5j3j  = 3 150            150
                               2 j  = 3

150

               j = 3×150  = 225

2

Jadi Septo menyusul Asvin setelah menempuh jarak 225 km, dalam jangka waktu = (  ) jam = 4  jam, sedangkan Asvin telah
berkendaraan selama = (3 + 4  ) jam = 7  jam.
Alternatif 3:dengan menggunakan grafik  Langkah‐langkahnya adalah sebagai berikut.
1.         Dibuat grafik garis lurus. 
2.         Grafik perjalanan Asvin dimulai dari titik (0,0), dan setiap jam ditempuh 30 km, sehingga titik kedua terletak pada koordinat (1,30). Buat garis lurus dari titik (0,0) melalui titik (1,30). Garis ini merupakan grafik perjalanan Asvin.

3.         Grafik perjalanan Septo dimulai dari titik (3,0), dan setiap jam ditempuh 50 km, sehingga titik kedua terletak pada koordinat (4,50). Buat garis lurus dari titik (3,0) melalui titik (4,50). Garis ini merupakan grafik perjalanan Septo. 




4.         Dari grafik tersebut di atas ternyata perpotongan kedua garis tersebut terletak pada titik (7  ,225), artinya Asvin tersusul Septo setelah menempuh jarak 225 km dalam waktu 7  jam, atau Septo dapat menyusul Asvin setelah berkendaraan selama 4  jam dan menempuh jarak 225 km.

Masalah 4: lari dengan arah berlawanan
Aji dan Dito berlari mengelilingi lapangan olah raga yang jaraknya 4 km dalam waktu berturut‐turut 6 menit dan 10 menit. Keduanya berlari dari tempat yang sama. Setelah berapa menit mereka berpapasan apabila:
a.         arah lari keduanya berlawanan?
b.         arah lari keduanya sama?
Penyelesaian:
a.          Kecepatan = waktujarak  
Kecepatan berlari Aji =  km/menit =  km/menit
Kecepatan berlari Dito =  km/menit =  km/menit 
Dalam satu menit jumlah jarak yang telah ditempuh 
             = (  +  ) km = ( +  ) km =  km
Jumlah jarak ketika mereka berpapasan = panjang lintasan lapangan
= 4 km
Jadi mereka bertemu setelah menempuh selama 
= (4 :  )menit = (4 ×  ) menit
=  (  ) menit = 3  menit.
b.         Jika gerakan lari sama arahnya, maka ketika mereka berpapasan selisih jarak yang ditempuh = panjang lintasan lapangan = 4 km
Dalam satu menit selisih jarak yang ditempuh                
= (  ‐  ) km 
        = ( ‐  ) km =  km
Jadi mereka berpapasan setelah berlari selama 
= (4 :  ) menit = (4 ×  ) menit 
= (  ) menit = 15 menit

Masalah 5: Kecepatan kapal berlayar
Kapal A berlayar di sungai Kapuas menuju ke hulu sejauh 30 mil, dalam jumlah waktu yang sama kapal B berlayar menuju ke hilir sejauh 50 mil pada sungai yang sama. Jika kecepatannya sekarang 5 mil/jam, berapakah kecepatan kedua kapal di air yang tenang?
Penyelesaian:
Misalkan kecepatan rata‐rata kapal di air tenang adalah x, oleh karena itu kecepatan ke hulu (x – 5) dan kecepatan ke hilir adalah (x + 5). Untuk
Jumlah waktu yang diperlukan untuk perjalanan ke hilir sama dengan waktu yang digunakan untuk perjalanan ke hulu, sehingga:

                  50 = 30  x + 5 x - 5

KPK dari (x  + 5) dan (x – 5) adalah (x  + 5).(x – 5), sehingga:

50
(x  + 5).(x – 5).   
x + 5
30
= (x  + 5).(x – 5).
x - 5

(x – 5).50
= (x  + 5).30

50x – 250
= 30x + 150
        20x = 400            x = 20
Jadi kecepatan kapal di air tenang adalah 20 mil/jam.

Masalah 6: Kecepatan pesawat berlawanan arah
Dua buah pesawat terbang berangkat dari Jakarta pada saat yang sama dan berlawanan arah pada garis lurus yang sama. Kecepatan rata‐rata pesawat yang satu 40 km/jam lebih cepat dari pada pesawat yang lain. Apabila setelah 5 jam jarak kedua pesawat itu 2000 km, berapakah kecepatan rata‐rata setiap pesawat?
misal: kB = x

               kA = x +   40

Jumlah jarak keduanya setelah 5 jam = 2000 km, sehingga
(kA × w) + (kB × w)      = 2000
(x + 40) × 5 + x × 5 = 2000
        5x + 200 + 5x  = 2000
                        10x  = 2000 – 200                         10x  = 1800                             x  = 180
Jadi kecepatan pesawat A = 220 km/jam dan kecepatan pesawat B = 180 km/jam 

© all rights reserved
dibuat dengan penuh oleh Wiji Hatmoko