Pelangi

Berapa jauh sih pelangi itu – bisakah kita berjalan dari satu ujung ke ujung lainnya? Kenapa pelangi biasanya terlihat hanya pada pagi atau sore? Secara normal, kamu hanya melihat satu pelangi, namun kadang ada dua pelangi, masing-masing setengah lingkaran mengelilingi titik yang sama. Apa titik ini? Mengapa urutan warna kedua pelangi ini terbalik? Kenapa daerah di antara kedua pelangi ini gelap? Kenapa pelangi bagian atas terlihat lebih lebar dan kabur daripada yang bawah?

Mengapa kaki pelangi biasanya lebih terang dan lebih merah dari puncaknya? Apa yang menghasilkan pita tipis yang kabur yang dapat dilihat dibawah pelangi?

Kenapa warna terlihat hanya pada dua pita dan bukan diseluruh langit yang terisi hujan? Bila ada pelangi ketiga, dimana letaknya? Bisakah petir mengubah pelangi?

 

Pelangi adalah fenomena alam indah yang sering dilihat manusia. Pelangi merupakan suatu busur spektrum besar yang terjadi karena pembiasan cahaya matahari oleh butir-butir air. Pelangi atau bianglala adalah gejala optik dan meteorologi berupa cahaya beraneka warna saling sejajar yang tampak di langit atau medium lainnya. Di langit, pelangi tampak sebagai busur cahaya dengan ujungnya mengarah pada horizon pada suatu saat hujan ringan. Pelangi juga dapat dilihat di sekitar air terjun yang deras.

 

Biasanya fenomena ini terjadi ketika udara sangat panas tetapi hujan turun rintik-rintik. Kita dapat melihat jelas fenomena ini, jika kita berdiri membelakangi cahaya matahari. Pelangi dapat pula terbentuk karena udara berkabut atau berembun. Dalam ilmu fisika, pelangi dapat dijelaskan sebagai sebuah peristiwa pembiasan alam. Pembiasan merupakan proses diuraikannya satu warna tertentu menjadi beberapa warna lainnya (disebut juga spektrum warna), melalui suatu media/ medium tertentu pula. 

 

Pada pelangi, proses berurainya warna terjadi ketika cahaya matahari yang berwarna putih terurai menjadi spektrum warna melalui media air hujan. Adapun spektrum warna yang terjadi terdiri atas warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Fenomena pelangi yang paling menakjubkan akan terjadi apabila udara sedikit mendung dan terjadi hujan rintik-rintik. Saat berdiri membelakangi cahaya matahari, kita akan mengamati pelangi dengan latar belakang awan mendung, warna-warnanya akan tampak jelas dan tegas.

 

Pelangi dihasilkan saat tetesan air yang jatuh menyebarkan sinar matahari yang putih menjadi warna-warnanya, memusatkan warna-warna ini kedalam sebuah pita, dan inilah pita pelangi. Karena sinar matahari yang terang harus menyinari tetesan air, pelangi tidak terlihat saat awan tebal. Cahaya mengalami pembiasan (jalannya membengkok) saat ia masuk dan meninggalkan tetesan. Luasan pembiasan ini tergantung pada warna. Sebagai contoh, karena jalan cahaya biru lebih membengkok daripada cahaya merah, cahaya biru dan cahaya merah meninggalkan sebuah tetesan pada sudut yang sedikit berbeda.

Pelangi yang paling sering dilihat melibatkan berkas cahaya yang memasuki tetesan, terpantulkan sekali dari permukaan dalam, dan keluar ke arahmu. Pelangi ini disebut pelangi primer atau pelangi ordo pertama karena hanya ada satu pemantulan, merah lebih tinggi dari biru. Pelangi ordo kedua, yang memerlukan dua pemantulan dalam, memiliki urutan warna terbalik karena geometri yang berbeda dari berkas cahaya yang terlibat. Pantulan tambahan membuat penyebaran warna di tiap tetesan yang menyebabkan busur yang lebih lebar dan kabur. Busur ini juga kabur karena sebagian cahaya kehilangan titik pantulnya saat ia meninggalkan tetesan, sehingga sedikit cahaya yang membentuk pelangi.

Semua tetesan air yang jatuh dan disinari membiaskan cahaya dan warna-warna terpisah, namun hanya tetesan pada sudut tertentu saja yang kebetulan mengirim sinar berwarna ke arah kamu. Tetesan yang menciptakan pelangi ordo pertama harus berada sekitar 42° dari titik antisolar, yang tepat berlawanan dengan posisi matahari relatif terhadap kamu. Untuk menemukan tetesan pelangi, arahkan tanganmu yang terentang ke titik antisolar (dalam bayangan kepala kamu) dan angkat naik ke arah lain sebesar 42°. Tanganmu akan menunjuk ke arah dimana tetesan akan memberi kamu pelangi ordo pertama. Tetesan pelangi ordo kedua akan sekitar 51° dari titik antisolar.

Pelangi ordo pertama dan kedua

Karena tetesan harus berada pada sudut tertentu pada titik antisolar, pelangi berbentuk lengkungan melingkar mengelilingi titik tersebut. Dari posisi tinggi, seperti pesawat, kamu dapat melihat lingkaran penuh. Pelangi tidak punya jarak sejati dari mu – semua tetesan sepanjang sudut yang sesuai (tidak peduli berapa jaraknya darimu) dapat menghasilkan warna. Jadi, kamu tidak dapat berjalan ke ujung pelangi (untuk mencari sekarung emas). Selain itu, pelangi bersifat pribadi; orang yang berdiri disampingmu melihat warna yang datang dari tetesan-tetesan lainnya.

Pelangi biasanya terlihat hanya waktu pagi atau sore karena di waktu siang, titik antisolar jauh berada di bawah cakrawala. Walau begitu, kamu masih bisa melihat pelangi jika kamu melihat tetesan dari titik yang tinggi.

Pelangi ordo ketiga dan keempat (memerlukan tiga dan empat pemantulan internal) berada di lengkungan bulat mengelilingi matahari (bukannya titik antisolar) namun mereka terlalu kabur untuk dilihat dalam kemilau dari bagian lain langit. Ada laporan langka kalau pelangi ordo ketiga terlihat, namun warnanya lebih mungkin disebabkan oleh kristal es. Pelangi ordo kelima (lima pemantulan internal) berada di antara pelangi ordo pertama dan kedua namun sangat kabur untuk dilihat, dan begitu pula pelangi ordo yang lebih tinggi lagi.

Daerah peralihan antara pelangi ordo pertama dan kedua lebih gelap dibandingkan daerah dibawah dan diatas pelangi karena tetesan di daerah peralihan ini tidak mengarahkan berkas cahaya ke arahmu, sementara tetesan dibawah dan diatasnya mengarahkannya.

Kaki sebuah pelangi sering lebih terang dan merah daripada puncak pelangi karena beberapa faktor, salah satunya melibatkan ukuran dan bentuk tetesan. Warna pelangi harusnya lebih berbeda bila tetesannya besar, karena ada tambahan jalur cahaya dalam tetesan besar sehingga warna lebih terpisah lagi. Namun, geseran udara melempengkan tetesan yang besar saat mereka jatuh. Sepanjang kaki pelangi, cahaya melewati potongan melintang horisnotal dari tiap tetesan; potongan melintang demikian ideal untuk menghasilkan cahaya yang cerah dan nyata bedanya. Pada puncak pelangi, cahaya lewat pada potongan melintang yang tidak bulat, yang berakibat pada warna yang lebih kabur dan kosong.

­

Kaki pelangi juga lebih terang karena tetesan di kaki ini lebih diterangi oleh sinar matahari yang menerobos dibalik awan yang ada di atasnya. Mereka lebih merah bila cahaya kehilangan semua warna kecuali ujung merah spektrum saat ia menempuh jalan yang panjang di udara untuk mencapai tetesan tersebut.

Pita kabur yang dapat dilihat dibawah pelangi ordo pertama dan (lebih langka lagi) di atas pelangi ordo kedua disebut supernumerari. Mereka mengungkapkan kalau warna sebuah pelangi tidak dihasilkan oleh tetesan yang bertindak sebagai prisma sederhana. Namun, sebuah pelangi sesungguhnya pola interferensi yang diciptakan oleh gelombang cahaya yang lewat menembus tiap tetesan dan kemudian saling tindih. Warna yang anda lihat secara normal adalah bagian paling terang dalam pola interferensi. Sebagai contoh, merah terang terjadi saat gelombang warna merah saling menguatkan satu sama lain.

Bila tetesan ini ukurannya kurang lebih sama, kamu dapat melihat supernumerari yang kabur. Saat tetesan ini tidak sama, supernumerari saling tindih sehingga akhirnya tak terlihat, dan yang kamu lihat hanyalah warna putih yang buram. Walaupun model pelangi sederhana bekerja bagus dengan tetesan yang lebih besar dari 0.1 milimeter, model yang lebih rumit diperlukan untuk tetesan yang lebih kecil dan masih diteliti hingga sekarang.

Petir menyebabkan tetesan air berosilasi, yang merusak atau menghilangkan warna karena gangguan bentuk tetesan. Osilasi, karena tiupan angin saat tetesan jatuh, juga dapat menghancurkan warna, terutama bila tetesan ini besar.

Berbagai Jenis Pelangi

Classic Rainbows

Pelangi Alam terdiri dari enam warna: merah, oranye, kuning, hijau, biru dan ungu. Intensitas warna masing-masing mungkin karena berbagai kondisi atmosfer dan waktu (kemudian). Inilah pelangi yang biasa kita lihat.

Circular Rainbows

Pelangi itu benar-benar terlihat seperti busur lingkaran sempurna (dengan radius tepat 42 derajat, menurut Descartes), meskipun melihat pelangi ini sulit karena tanahnya memiliki kebiasaan menghalangi.

Secondary Rainbows

Pelangi primer, sering disertai dengan pelangi sekunder biasanya tipis dan redup daripada pelangi primer. Pelangi sekunder terkenal dengan karakteristik tertentu: spektrum ditampilkan dalam urutan terbalik dari sebuah pelangi primer.

Red Rainbows

Red Rainbows biasanya terlihat saat fajar atau senja ketika ketebalan filter atmosfir bumi menjadi biru, meninggalkan lebih merah atau tetesan cahaya oranye mencerminkan dan membiaskan air. Hasilnya adalah pelangi dengan spektrum ujung merah sangat meningkat.

Sundogs

Yang paling sering terlihat rendah di langit di hari musim dingin yang cerah, sundogs dibuat ketika matahari bersinar melalui kristal es yang tinggi di atmosfer. Sundogs berwarna merah di bagian dalam dan ungu di bagian luar dengan sisa spektrum ramai di antaranya. Semakin tebal konsentrasi kristal es di udara, semakin tebal pula struktur nya.

Fogbows

Fogbows lebih jarang terlihat daripada pelangi karena parameter tertentu yang harus disesuaikan untuk menciptakan mereka. Misalnya, sumber cahaya harus berada di belakang pengamat dan membumi. Juga, kabut di belakang pengamat harus sangat tipis sehingga sinar matahari yang dapat bersinar melalui kabut tebal di depan.

Waterfall Rainbows

Kabut air terjun bercampur ke dalam aliran udara konstan atmosfer terus menerus, terlepas dari cuaca. Hal ini membuat sebuah foto teman-air terjun yang sangat baik untuk pelangi! Seleksi pasangan beberapa gambar air terjun paling terkenal yang berbarengan dengan beberapa pelangi menakjubkan.

Fire Rainbows

Pelangi ini bukan terbuat dari api, Nama yang benar untuk efek optik yang indah ini adalah “circumhorizontal arc”. Fenomena ini hanya dapat dilihat dalam kondisi spesifik tertentu: awan cirrus, yang bertindak seperti prisma harus setidaknya berada di ketinggian 20.000 kaki dan matahari harus menyorot ketika mereka berada di ketinggian 58-68 derajat. Rainbow Fire tidak pernah terlihat di lokasi lebih dari 55 derajat utara atau selatan.

Moonbows

Moonbows, seperti moondogs, adalah mitra untuk pelangi lunar. Mereka juga jauh lebih sulit dilihat karena badai hujan harus berlalu dan, idealnya, bulan purnama yang terang tidak terhalang oleh awan

Referensi

Walker, J. Flying Circus of Physics. Wiley, 2007

 http://fisikajendela.blogspot.co.id/2012/11/pelangi.html

 http://www.faktailmiah.com/2010/10/13/pelangi.html