Mengapa Pelangi Berbentuk Lengkung Sempurna di Langit?
Proses Terbentuknya Pelangi
Pelangi muncul setelah hujan reda dan sinar matahari kembali bersinar. Fenomena ini terjadi melalui tiga tahap utama: pembiasan, pemantulan internal, dan dispersi cahaya. Saat cahaya matahari yang berbentuk putih memasuki tetesan air hujan, cahaya tersebut dibelokkan atau dibiaskan (refraksi). Proses ini menyebabkan arah cahaya berubah saat berpindah dari udara ke dalam air.
Setelah cahaya melewati tetesan air, ia mengalami pemantulan internal di permukaan dalam tetesan tersebut sebelum akhirnya keluar. Proses ini membuat cahaya "berputar" di dalam tetesan dan akhirnya mencapai mata kita sebagai sinar pelangi yang indah.
Saat cahaya putih melewati tetesan air, cahaya tersebut terurai menjadi berbagai warna karena setiap warna memiliki panjang gelombang dan indeks bias yang berbeda. Proses penguraian ini disebut dispersi. Warna dengan panjang gelombang lebih panjang seperti merah dibiaskan dengan sudut berbeda dibandingkan warna dengan panjang gelombang lebih pendek seperti ungu. Hasilnya, kita melihat rangkaian warna pelangi, yaitu merah sampai ungu, membentuk busur yang indah.
Pembentukan Lengkungan pada Pelangi
Pelangi yang selalu muncul dalam bentuk lengkungan sempurna adalah hasil dari permainan ajaib sudut deviasi cahaya. Ketika sinar matahari menembus jutaan tetesan air hujan, cahaya tersebut membelok dengan sudut tertentu—yang disebut sudut deviasi—antara arah cahaya masuk dan keluar dari tetesan udara. Keunikan sudut ini berbeda untuk setiap warna karena cahaya putih terurai menjadi spektrum warna yang beragam, masing-masing dengan sudut pembiasan yang khas sesuai panjang gelombangnya.
Untuk pelangi utama, sudut deviasi berkisar sekitar 42 derajat untuk cahaya merah dan sedikit lebih kecil, sekitar 40 derajat, untuk warna ungu. Sudut-sudut spesial inilah yang menempatkan warna-warni pelangi di posisi tertentu di langit, membentuk busur indah yang selalu dapat kita lihat sebagai lengkungan.
Secara geometris, pelangi yang kita saksikan hanyalah sebagian dari lingkaran cahaya sempurna yang tercipta dari ribuan tetesan udara yang memantulkan dan membiaskan cahaya sesuai sudut deviasi tadi. Lingkaran ini berpusat pada titik di langit yang terletak tepat berlawanan arah dengan matahari dari sudut pandang kita.
Namun, karena biasanya permukaan bumi menghalangi bagian bawah lingkaran itu, kita hanya menikmati lengkungan setengah lingkaran pelangi. Jika berada di atas awan atau di pesawat, pelangi bahkan terlihat sebagai lingkaran penuh.
Benarkah Bentuk Pelangi Sebenarnya Berupa Lingkaran?
Pelangi sejatinya merupakan lingkaran utuh yang sempurna, tercipta dari cahaya matahari yang menari-nari saat dibiaskan, dipantulkan, dan terurai oleh jutaan tetesan udara di atmosfer. Setiap titik pada lingkaran ajaib ini membentuk sudut deviasi sekitar 42 derajat dari arah sinar matahari, sehingga menciptakan pola cahaya melingkar yang penuh dan harmonis.
Namun, saat kita mengagumi pelangi dari permukaan bumi, biasanya hanya sebagian lengkungan — seperti setengah lingkaran — yang tampak. Ini karena bumi sendiri, melalui tanah, bukit, atau bangunan, secara alami menjadi tirai yang menutupi bagian bawah lingkaran tersebut, sehingga bagian pelangi yang berada di bawah garis cakrawala tersembunyi dari pandangan mata.
Keajaiban lain terjadi saat kita berada di tempat yang sangat tinggi, seperti di dalam pesawat terbang atau puncak gunung, di atas awan. Dalam posisi tersebut, tanpa hambatan apapun di bawah, kita bisa menyaksikan pelangi dalam wujud lingkaran penuh yang memukau, seolah melingkari dunia dengan palet warna magisnya dan mengajak kita terpana pada keindahan alam semesta yang sesungguhnya.
Dengan demikian, pelangi bukan hanya keindahan langit semata, tetapi juga fenomena optik yang memukau yang mengingatkan kita akan keteraturan dan keajaiban alam semesta yang tersembunyi di balik setiap warna yang muncul di langit setelah hujan.