Kenapa Ruang Angkasa Hitam, tetapi Langit di Bumi Berwarna Biru?

Cahaya Matahari yang terlihat putih sebenarnya terdiri dari berbagai warna. Setiap warna memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda, mulai dari merah, jingga, kuning, hijau, biru, hingga ungu.

Ketika cahaya Matahari memasuki atmosfer Bumi, cahaya tersebut bertemu dengan molekul-molekul gas, terutama nitrogen dan oksigen. Pertemuan ini menyebabkan cahaya tersebar ke berbagai arah.

Namun, tidak semua warna tersebar dengan tingkat yang sama. Cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek, seperti biru dan ungu, lebih mudah dihamburkan oleh molekul udara dibandingkan warna dengan panjang gelombang lebih panjang, seperti merah.

Proses penyebaran cahaya ini dikenal sebagai hamburan Rayleigh. Secara sederhana, semakin pendek panjang gelombang cahaya, semakin kuat pula cahaya tersebut tersebar.

Itulah sebabnya cahaya biru menyebar ke seluruh penjuru langit. Saat kita melihat langit pada siang hari, yang sebenarnya kita lihat bukan hanya cahaya Matahari yang datang langsung, melainkan cahaya biru yang telah dipantulkan ke berbagai arah oleh molekul-molekul di atmosfer.

Jika cahaya ungu memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada biru, bukankah seharusnya langit terlihat ungu? Secara teori, cahaya ungu memang lebih kuat tersebar. Namun, mata manusia tidak terlalu sensitif terhadap warna ungu. Selain itu, sebagian cahaya ungu juga diserap oleh atmosfer bagian atas.

Akibatnya, kombinasi cahaya yang sampai ke mata kita lebih banyak dipersepsikan sebagai warna biru. Inilah alasan langit tampak biru, bukan ungu, meskipun cahaya ungu juga ikut tersebar di atmosfer.

Ilustrasi ruang angkasa (unsplash.com/NASA Hubble Space Telescope)

Di luar atmosfer Bumi, kondisi yang terjadi sangat berbeda. Ruang angkasa hampir merupakan ruang hampa, dengan jumlah partikel yang sangat sedikit.

Karena hampir tidak ada molekul gas yang dapat menyebarkan cahaya, cahaya Matahari akan bergerak lurus dari sumbernya. Cahaya tersebut tidak menyebar ke seluruh penjuru ruang seperti yang terjadi di atmosfer Bumi.

Akibatnya, jika kita tidak sedang melihat langsung ke arah Matahari, bintang, atau sumber cahaya lainnya, hampir tidak ada cahaya yang masuk ke mata dari arah tersebut. Yang terlihat pun adalah latar belakang hitam.

Jadi, ruang angkasa bukan hitam karena tidak ada cahaya. Ruang angkasa terlihat hitam karena hampir tidak ada partikel yang dapat menyebarkan cahaya ke arah mata kita.

Fenomena ini dapat dilihat dengan jelas di Bulan. Meskipun permukaan Bulan diterangi sinar Matahari, langit di atasnya tetap terlihat hitam.

Bulan hampir tidak memiliki atmosfer seperti Bumi. Karena tidak ada atmosfer yang cukup untuk menyebarkan cahaya Matahari, tidak terbentuk kubah langit berwarna biru.

Para astronaut yang berada di Bulan dapat melihat permukaan yang sangat terang akibat sinar Matahari, tetapi langit di sekelilingnya tetap tampak hitam.

Pertanyaan lain yang tidak kalah menarik adalah: jika alam semesta dipenuhi begitu banyak bintang, mengapa seluruh langit malam tidak tampak terang? Pertanyaan ini dikenal sebagai Paradoks Olbers.

Salah satu penjelasan utamanya berkaitan dengan usia alam semesta. Alam semesta berusia sekitar 13,8 miliar tahun, sehingga cahaya dari benda-benda yang sangat jauh belum tentu memiliki cukup waktu untuk mencapai Bumi.

Selain itu, alam semesta terus mengembang. Ketika galaksi-galaksi yang jauh bergerak menjauh dari kita, panjang gelombang cahaya yang mereka pancarkan ikut meregang. Fenomena ini disebut pergeseran merah atau redshift. Akibatnya, sebagian cahaya dari objek yang sangat jauh bergeser ke panjang gelombang seperti inframerah, gelombang mikro, atau gelombang radio yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia.

Jadi, ruang angkasa sebenarnya tidak sepenuhnya “kosong” dari cahaya. Hanya saja, sebagian besar cahaya tersebut berada di luar spektrum yang dapat dilihat oleh mata kita.

Jadi, perbedaan warna antara langit Bumi dan ruang angkasa bukanlah sebuah keanehan, melainkan hasil dari cara cahaya berinteraksi dengan lingkungan di sekitarnya—dan atmosfer Bumi memainkan peran utama dalam membuat langit kita tampak biru.