Mengapa langit berwarna biru - sangat sulit untuk menemukan jawaban atas pertanyaan yang begitu sederhana. Solusi terbaik untuk masalah ini diusulkan sekitar 100 tahun yang lalu oleh fisikawan Inggris Lord John Rayleigh.
Tapi mari kita mulai lagi. Jadi warna langit harus sama, tetapi masih biru. Apa yang terjadi pada cahaya putih di atmosfer bumi?
Warna matahari
Warna asli dari sinar matahari adalah putih. Cahaya putih adalah campuran sinar berwarna. Menggunakan prisma, kita bisa membuat pelangi. Prism membagi sinar putih menjadi garis-garis berwarna: merah, oranye, kuning, hijau, biru, biru dan ungu. Bergabung bersama, sinar-sinar ini kembali membentuk cahaya putih. Dapat diasumsikan bahwa sinar matahari pertama terbagi menjadi komponen berwarna. Kemudian sesuatu terjadi, dan hanya sinar biru yang mencapai permukaan bumi.
Hipotesis diajukan pada waktu yang berbeda
Ada beberapa kemungkinan penjelasan. Udara di sekitar Bumi adalah campuran gas: nitrogen, oksigen, argon dan lainnya. Di atmosfer masih ada uap air dan kristal es. Debu dan partikel kecil lainnya melayang di udara. Di atmosfer atas adalah lapisan ozon. Dapatkah ini menjadi alasan?
Beberapa ilmuwan percaya bahwa molekul ozon dan air menyerap sinar merah dan mengirimkan sinar biru. Tetapi ternyata tidak ada cukup ozon dan air di atmosfer untuk mengubah langit biru.
Pada tahun 1869, orang Inggris John Tyndall menyarankan agar debu dan partikel lainnya menyebarkan cahaya.Cahaya biru tersebar sampai batas terkecil dan melewati lapisan partikel seperti itu, mencapai permukaan bumi. Di laboratoriumnya, ia menciptakan model asap dan menyalakannya dengan sinar putih terang. Asap berubah menjadi biru tua.
Tyndall memutuskan bahwa jika udaranya benar-benar bersih, maka tidak ada yang akan menghamburkan cahaya, dan kita bisa mengagumi langit putih yang cerah. Lord Rayleigh juga mendukung gagasan ini, tetapi tidak lama. Pada 1899, ia menerbitkan penjelasannya: udara, bukan debu atau asap, yang mewarnai langit biru.
Hubungan warna dan panjang gelombang
Sebagian dari sinar matahari melewati antara molekul gas, tanpa bertabrakan dengan mereka, dan tanpa perubahan mencapai permukaan bumi. Yang lain, sebagian besar, diserap oleh molekul gas. Ketika foton diserap, molekul tereksitasi, yang diisi dengan energi, dan kemudian memancarkannya dalam bentuk foton lagi. Foton sekunder ini memiliki panjang gelombang yang berbeda dan dapat berwarna apa saja - dari merah hingga ungu.
Mereka tersebar ke segala arah: ke Bumi, ke Matahari, dan ke samping. Lord Rayleigh menyarankan bahwa warna sinar yang dipancarkan tergantung pada dominasi kuanta dari satu warna atau lainnya dalam sinar. Dalam tabrakan molekul gas dengan foton cahaya matahari, satu kuantum sekunder merah memiliki delapan kuanta biru.
Apa hasilnya? Cahaya biru pekat benar-benar mencurahkan kita dari semua sisi dari miliaran molekul gas atmosfer. Foton warna lain dicampur dengan cahaya ini, sehingga tidak memiliki nada biru murni.
Mengapa langit biru - jawabannya
Sebelum mencapai permukaan bumi, tempat orang dapat merenungkannya, sinar matahari harus melewati seluruh lapisan udara planet ini. Cahaya memiliki spektrum yang luas, di mana warna dasar dan warna pelangi masih menonjol. Dari spektrum ini, merah memiliki gelombang cahaya terpanjang, sedangkan violet memiliki gelombang terpendek. Saat matahari terbenam, cakram matahari memerah dengan cepat dan semakin dekat ke cakrawala.
Dalam hal ini, cahaya harus mengatasi ketebalan udara yang terus meningkat, dan sebagian gelombang hilang. Pertama violet menghilang, lalu biru, cyan. Gelombang merah terpanjang terus menembus ke permukaan bumi sampai yang terakhir, dan oleh karena itu cakram matahari dan lingkaran cahaya di sekitarnya sampai saat-saat terakhir memiliki warna kemerahan.
Apa perubahan di malam hari?
Lebih dekat ke matahari terbenam, Matahari bergegas ke cakrawala, semakin rendah jatuh, semakin cepat malam mendekati. Pada saat-saat seperti itu, lapisan atmosfer yang memisahkan sinar matahari asli dari permukaan bumi mulai meningkat tajam karena sudut kemiringannya. Pada titik tertentu, lapisan penebalan berhenti mengirimkan gelombang cahaya lain selain yang merah, dan pada saat ini langit mengubah warna ini. Biru tidak lagi hadir, diserap ketika melewati atmosfer.
Fakta yang menarik: saat matahari terbenam, matahari dan langit melewati keseluruhan nuansa - ketika salah satu dari mereka tidak lagi melewati atmosfer. Hal yang sama dapat diamati pada saat matahari terbit, penyebab kedua fenomena tersebut adalah sama.
Apa yang terjadi ketika matahari terbit?
Saat matahari terbit, sinar matahari mengalami proses yang sama, tetapi dalam urutan terbalik. Artinya, pertama sinar pertama menembus atmosfer pada sudut yang kuat, hanya spektrum merah yang mencapai permukaan. Oleh karena itu, matahari terbit pada awalnya tidak berwarna merah. Kemudian, ketika matahari terbit dan berubah sudut, gelombang warna lain mulai berlalu - langit berubah oranye, dan kemudian menjadi biru biasa. Langit biru setengah hari diamati, dan kemudian, pada malam hari, langit itu mulai kembali ke keunguan. Di satu sisi langit, jauh dari matahari, warna biru-hitam diamati, tetapi semakin dekat dengan matahari terbenam, semakin banyak warna merah dapat dilihat di dekat cakrawala sampai matahari menghilang sepenuhnya.
Fenomena warna seperti itu diamati di mana-mana. Matahari menjadi merah, begitu pula area-area langit yang dekat dengannya, baik di ekuator maupun di kutub. Fenomena ini dapat dilihat di seluruh planet ini. Kadang-kadang matahari terbenam atau matahari terbit memiliki lebih banyak nada merah jenuh, ini disebabkan oleh keadaan atmosfer, adanya aerosol atau suspensi di dalamnya. Dalam kasus lain, warnanya tidak begitu terasa, lebih moderat. Ada tanda-tanda rakyat yang memungkinkan Anda untuk menentukan cuaca pada hari berikutnya dengan nuansa matahari terbenam - orang telah belajar bagaimana menganalisis warna dan memprediksi keadaan atmosfer dari mereka dengan akurasi yang lebih besar atau lebih kecil.
Dengan demikian, warna merah matahari terbenam disebabkan oleh fakta bahwa pada sudut besar melalui atmosfer, hanya warna merah dari spektrum matahari yang menembus, memiliki panjang gelombang terpanjang. Warna merah dari matahari terbit dikaitkan dengan faktor yang sama.Sisa hari itu, langit berwarna biru, karena tempat teduh ini mampu menenggelamkan spektrum lain, memiliki kemampuan terbesar untuk menyebar.