Fisika di Balik Proses Terjadinya Pelangi Setelah Hujan Es

Pernah melihat pelangi setelah hujan es? Temukan rahasia fisika di balik pembiasan cahaya pada butiran es. Klik untuk ungkap fenomena langka ini!

Pernahkah Anda menyaksikan keajaiban warna di langit tepat setelah badai es melanda? Fenomena ini bukan sekadar pemandangan indah, melainkan demonstrasi optik yang luar biasa. Memahami proses terjadinya pelangi setelah hujan es melibatkan interaksi kompleks antara cahaya matahari dengan partikel air dan kristal padat.

Meskipun terlihat serupa dengan pelangi biasa, keberadaan butiran es memberikan dinamika fisika yang unik. Artikel ini akan mengupas tuntas bagaimana spektrum warna terbentuk melalui media yang berbeda dari tetesan air hujan pada umumnya.

Gambar1:pembiasan, refleksi internal, dan dispersi cahaya yang membentuk spektrum warna pelangi.

Prinsip Pembiasan Cahaya Pada Es

Inti dari fenomena ini adalah hukum pembiasan atau refraksi. Saat cahaya matahari berpindah dari udara ke dalam butiran es, kecepatannya berubah secara mendadak. Perubahan kecepatan inilah yang menyebabkan cahaya berbelok dan mulai terurai menjadi warna-warna penyusunnya.

Berbeda dengan air cair, es memiliki indeks bias sebesar $1,31$, sedikit lebih rendah dibandingkan air yang berada di angka $1,33$. Perbedaan kecil ini mempengaruhi sudut deviasi cahaya, sehingga pelangi yang terbentuk setelah hujan es sering kali memiliki ketajaman warna yang sedikit berbeda.

Dispersi Warna Dalam Butiran Es

Dispersi adalah proses penguraian cahaya putih menjadi spektrum warna: merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya ungu akan berbelok paling tajam, sementara cahaya merah memiliki sudut belok paling tumpul.

Mekanisme Terbentuknya Pelangi Pasca Badai

Setelah badai hujan es berhenti, atmosfer biasanya dipenuhi oleh butiran es yang mulai mencair. Hal ini menciptakan kondisi unik di mana cahaya matahari mengenai permukaan padat yang terlapisi oleh lapisan air tipis.

• Refleksi Internal: Cahaya masuk ke dalam butiran es dan memantul di dinding bagian dalam sebelum keluar kembali.
• Interferensi Cahaya: Ukuran butiran es yang beragam menyebabkan gelombang cahaya saling berinteraksi, menciptakan pita warna yang terkadang berlapis-lapis.
• Kondisi Atmosfer: Udara yang bersih setelah hujan es membuat warna pelangi terlihat jauh lebih kontras dan jernih bagi pengamat di bumi.

Gambar2:Pelangi terlihat lebih kontras setelah hujan karena udara lebih bersih dan cahaya matahari optimal.

Peran Kristal Es Heaksagonal

Hujan es sering kali menyisakan kristal es berbentuk heksagonal di awan tingkat tinggi. Kristal ini tidak hanya menghasilkan pelangi, tetapi juga bisa memicu fenomena optik lainnya seperti halo atau busur sirkumzenital.

Jika butiran es belum mencair sepenuhnya, bentuknya yang tidak bulat sempurna dapat mendistorsi pelangi. Hal ini menjelaskan mengapa terkadang pelangi setelah hujan es terlihat sedikit lebih lebar atau memudar di bagian ujungnya dibandingkan pelangi hujan biasa.

Efek Suhu Pada Intensitas Warna

Suhu udara yang rendah setelah hujan es mempengaruhi kepadatan uap air di sekitar area pengamatan. Semakin jenuh udara oleh tetesan air sisa pencairan es, semakin besar peluang terbentuknya busur pelangi yang lengkap dan cerah.

Langkah Praktis Mengamati Fenomena Optik

Mengetahui proses terjadinya pelangi secara teori tentu kurang lengkap tanpa melihatnya secara langsung. Berikut adalah panduan praktis bagi Anda yang ingin mengamati fenomena langka ini dengan lebih baik:

• Posisi Matahari: Berdirilah dengan posisi matahari tepat berada di belakang punggung Anda.
• Sudut Pandang: Arahkan pandangan pada sudut sekitar 42 derajat dari bayangan kepala Anda di tanah.
• Cek Arah Badai: Pelangi akan selalu muncul di sisi langit yang masih gelap atau masih terdapat sisa-sisa hujan es yang turun.

Pemanfaatan Ilmu Fisika Atmosfer

Studi mengenai pembiasan cahaya pada es tidak hanya berguna bagi fotografer atau pencinta alam. Para ahli meteorologi menggunakan prinsip ini untuk mendeteksi kandungan air dalam awan badai melalui teknologi radar dan optik modern.

Dengan memahami cara cahaya berinteraksi dengan es, kita dapat lebih akurat dalam memprediksi cuaca ekstrem dan memahami perubahan iklim di lapisan atmosfer yang lebih tinggi. Fenomena ini membuktikan bahwa fisika selalu ada di sekitar kita, bahkan dalam keindahan yang paling sederhana sekalipun.

Kesimpulan Fenomena Pelangi Dan Es

Pelangi setelah hujan es adalah perpaduan sempurna antara kondisi cuaca ekstrem dan hukum optika yang presisi. Melalui pembiasan, pemantulan, dan penguraian cahaya pada butiran es yang mencair, alam menyuguhkan laboratorium fisika raksasa tepat di atas kepala kita.

Kehadiran partikel es memberikan sentuhan unik pada spektrum warna yang dihasilkan. Mari terus menjaga kelestarian lingkungan agar kita tetap bisa menikmati keajaiban atmosfer yang menakjubkan ini di masa depan.

---

Credit :

Penulis : Keyla Noviani

Gambar oleh :

• Image by CarolinaGmez from Pixabay
• Image by brigachtal from Pixabay

Referensi :

• National Geographic: How Rainbows Form and Physics Behind It
• NASA Science: Atmospheric Optics and Light Scatering