Kenapa Langit Merah Saat Senja? Cahaya Menempuh 38x Jarak Lebih Jauh dan Ini Akibatnya

Daftar Isi

Langit berwarna merah dan oranye saat matahari terbenam dengan penjelasan ilmiah hamburan cahaya

Portal Wawasan - Langit berwarna merah dan oranye saat matahari terbenam karena cahaya harus menempuh jarak lebih panjang di atmosfer, sehingga cahaya biru habis terhamburkan dan hanya warna merah yang tersisa untuk mencapai mata kita.

• Saat matahari di cakrawala, jarak tempuh cahaya di atmosfer bisa 10-40 kali lebih panjang dari saat matahari di atas kepala
• Cahaya biru yang panjang gelombangnya pendek dihamburkan habis jauh sebelum mencapai mata pengamat
• Cahaya merah dan oranye dengan panjang gelombang panjang mampu menembus atmosfer tebal
• Partikel aerosol, debu, dan kelembapan dapat memperkuat atau memperlemah warna senja
• Letusan gunung berapi yang menyemburkan partikel ke stratosfer dapat menciptakan senja yang sangat merah selama berbulan-bulan

 

Mengapa Warna Langit Bisa Berubah dari Biru ke Merah dalam Satu Hari?

Warna langit berubah dari biru ke merah karena posisi matahari menentukan seberapa tebal lapisan atmosfer yang harus ditembus cahaya, dan ketebalan atmosfer menentukan warna mana yang bertahan sampai ke mata pengamat.

Selama siang hari, ketika matahari berada tinggi di langit, cahaya matahari menembus atmosfer secara hampir tegak lurus. Jarak yang ditempuh relatif pendek, sehingga tidak semua cahaya biru sempat dihamburkan. Sebagian besar cahaya biru masih tersisa dan menyebabkan langit tampak biru.

Saat mendekati senja atau fajar, matahari bergerak mendekati cakrawala. Cahaya kini harus melewati atmosfer dengan sudut yang sangat miring, menempuh jalur yang jauh lebih panjang melalui lapisan udara yang padat di dekat permukaan bumi. Dalam kondisi ini, hampir semua cahaya biru sudah terhamburkan ke segala penjuru sebelum mencapai mata pengamat yang menghadap ke arah matahari.

Yang tersisa dan berhasil menembus perjalanan panjang ini adalah cahaya merah dan oranye, yang panjang gelombangnya lebih panjang dan intensitas hamburannya jauh lebih rendah.

Hasilnya adalah langit yang berwarna merah, oranye, dan kuning di sekitar posisi matahari saat terbenam. Prinsip fisika yang sama menjelaskan warna fajar, hanya saja arah pengamatan yang berbeda.

Diagram yang menunjukkan jarak tempuh cahaya matahari di atmosfer saat posisi matahari rendah

Seberapa Panjang Jarak Tempuh Cahaya di Atmosfer Saat Senja?

Ketika matahari berada tepat di cakrawala (sudut elevasi nol derajat), cahaya matahari menempuh jarak di atmosfer sekitar 38 kali lebih panjang dibandingkan saat matahari berada tepat di atas kepala (zenit).

Angka 38 kali ini adalah perkiraan berdasarkan geometri atmosfer bumi dan sering disebut dalam literatur sains populer.

Pada sudut elevasi yang sedikit lebih tinggi, misalnya 5 derajat dari cakrawala, jaraknya masih sekitar 10 kali lebih panjang dari posisi zenit. Perbedaan jarak yang sangat besar ini memiliki konsekuensi dramatis pada warna cahaya yang tersisa.

Dengan jarak tempuh 38 kali lebih panjang, cahaya biru yang sudah dihamburkan 5,5 kali lebih kuat dari merah (berdasarkan hukum Rayleigh) mengalami pengurangan intensitas yang sangat besar.

Matematikanya cukup kompleks, tetapi hasilnya dapat dilihat langsung di langit: warna biru lenyap dan digantikan oleh spektrum hangat merah-oranye-kuning.

 

 Baca Juga: Langit Biru Bukan Karena Pantulan Laut! Inilah Penjelasan Ilmiah yang Sebenarnya

Mengapa Langit Tidak Langsung Merah Begitu Matahari Mulai Turun?

Perubahan warna langit terjadi secara bertahap karena jarak tempuh cahaya di atmosfer meningkat secara progresif saat sudut elevasi matahari berkurang. Warna tidak berubah tiba-tiba.

Proses ini adalah kontinu. Saat matahari turun dari 90 derajat (zenit) menuju cakrawala, jarak tempuh cahaya terus meningkat secara bertahap.

Di sekitar sudut 20-30 derajat dari cakrawala, langit mulai kehilangan sebagian warna birunya yang paling murni. Di bawah 10 derajat, warna oranye dan kuning mulai muncul. Saat matahari menyentuh atau hampir menyentuh cakrawala, warna merah mendominasi area langit di sekitarnya.

 

Faktor Apa yang Membuat Warna Senja Lebih Indah di Tempat Tertentu?

Keindahan warna senja dipengaruhi oleh keberadaan partikel aerosol, kelembapan udara, ketinggian lokasi pengamatan, dan seberapa bersih atmosfer di jalur antara matahari dan pengamat.

Partikel aerosol seperti debu, asap, dan garam laut yang melayang di atmosfer berperan penting dalam memperkaya warna senja. Partikel-partikel ini memicu Mie scattering, yang menghamburkan cahaya secara berbeda dari Rayleigh scattering.

Dalam jumlah yang tepat, aerosol dapat memperkuat warna merah dan oranye dengan menyebarkannya lebih luas di langit.

Setelah letusan gunung berapi besar yang melemparkan partikel sulfur dioksida ke stratosfer, senja di seluruh dunia bisa tampak jauh lebih merah dan dramatis selama berbulan-bulan bahkan hingga satu atau dua tahun.

Letusan Gunung Pinatubo di Filipina pada tahun 1991, misalnya, menghasilkan senja yang sangat merah dan spektakuler di berbagai penjuru dunia selama lebih dari setahun setelahnya.

Pantai dan lokasi pesisir sering menghasilkan senja yang lebih mengesankan karena gabungan kelembapan tinggi, garam laut di udara, dan seringkali atmosfer yang relatif bersih di atas lautan terbuka.

Langit di atas lautan tidak terganggu oleh polusi industri atau debu kota yang dapat melemahkan warna.

 

Baca Juga: Kurangi Garam Dapat Perpanjang Umur

Apakah Polusi Udara Membuat Senja Lebih Indah atau Lebih Buruk?

Polusi udara dapat memengaruhi warna senja dengan cara yang kompleks: dalam kondisi tertentu ia bisa memperkuat warna, tetapi polusi berat umumnya menghasilkan senja yang kusam dan tidak jelas.

Ini adalah pertanyaan yang sering membingungkan karena jawabannya bergantung pada jenis dan konsentrasi polutan. Partikel aerosol halus dalam jumlah sedang dapat meningkatkan intensitas warna merah dan oranye saat senja. Beberapa pengamat melaporkan senja yang lebih berwarna di pinggiran kota dibandingkan di daerah terpencil yang udaranya sangat bersih.

Namun polusi udara yang sangat berat, seperti kabut asap tebal (haze) yang sering terjadi di kota-kota besar Asia Tenggara termasuk beberapa kota di Indonesia, justru menghasilkan senja yang tampak merah kusam atau oranye keruh tanpa nuansa yang indah.

Lapisan partikel yang terlalu tebal menghalangi cahaya secara berlebihan dan menghasilkan warna yang tidak jernih.

Senja yang paling indah biasanya terjadi di daerah dengan kualitas udara yang baik tetapi memiliki sedikit aerosol alami seperti garam laut atau debu pegunungan.

 

Baca Juga: Kenapa Nostalgia Musik 2000-an Kembali Terkenal di Golongan Gen Z?

Apakah Warna Langit Saat Fajar dan Senja Terlihat Sama?

Secara fisika, mekanisme pembentukan warna fajar dan senja sama persis namun keduanya sering terlihat sedikit berbeda karena komposisi atmosfer pada kedua waktu itu tidak identik.

Saat fajar, udara cenderung lebih dingin dan bersih setelah malam hari tanpa aktivitas industri dan lalu lintas. Saat senja, udara mengandung lebih banyak partikel yang terakumulasi sepanjang hari, sehingga senja sering tampak lebih merah dibandingkan fajar.

Efek serupa juga terjadi pada bulan. Bulan yang berada di dekat cakrawala tampak oranye atau kemerahan karena mekanisme yang sama dengan matahari terbenam.

Cahaya matahari yang dipantulkan bulan harus menembus lapisan atmosfer yang tebal saat posisinya rendah, sehingga cahaya biru terhamburkan dan yang tersisa hanya spektrum merah dan oranye. Inilah yang menyebabkan "bulan merah" atau "bulan oranye" saat bulan purnama baru terbit di cakrawala.

 

Mengapa Langit Tidak Langsung Gelap Setelah Matahari Terbenam?

Langit tidak langsung gelap setelah matahari terbenam karena atmosfer bumi memiliki ketinggian yang cukup signifikan untuk tetap menerima cahaya matahari meski posisinya sudah di bawah cakrawala.

Fenomena ini disebut twilight, cahaya masih menerangi lapisan atmosfer di ketinggian lebih tinggi, lalu dipantulkan dan dihamburkan ke bawah menuju permukaan bumi.

Ini adalah konsekuensi langsung dari geometri atmosfer bumi. Ketika matahari berada di cakrawala, cahaya menempuh jarak hingga 38 kali lebih panjang di atmosfer dibandingkan saat matahari tepat di atas kepala.

Cahaya biru sudah terhamburkan habis jauh sebelum mencapai mata kita, dan hanya spektrum warna hangat yang bertahan.

Untuk memahami dasar fisika di balik fenomena ini, baca artikel utama kami tentang penjelasan ilmiah kenapa langit berwarna biru dan mekanisme Rayleigh scattering di atmosfer, serta artikel tentang warna langit di berbagai planet dalam tata surya.