Langit Malam dan Mobil Balap Itu Berhubungan

Pernah gak sih kalian berpikir mengapa ya langit malam itu sebegitu gelapnya? Seperti tidak ada lampu yang menerangi kita dari luar angkasa raya sana. Padahal nih, ada triliunan bintang dan juga benda-benda langit lainnya yang bisa mengeluarkan atau memantulkan cahaya di luar angkasa sana. Bahkan menurut perhitungan, lebih banyak bintang di langit malam kita daripada jumlah pasir yang ada di seluruh bumi. 

Apakah mungkin karena jarak mereka yang terlampau jauh sehingga tidak bisa mencapai kita? Ah, tetapi masih banyak juga bintang yang bisa terlihat di kegelapan langit malam jikalau cuaca sedang bagus. 

Ternyata, ilmu fisika terkhususnya ilmu soal gelombang dan getaranlah yang memiliki jawaban atas pertanyaan sejuta umat ini. Menurut ilmu fisika, apa yang terjadi di angkasa luar sana, tidaklah jauh berbeda dengan apa yang terjadi dengan mobil balap. Jikalau kita memposisikan diri sebagai pengamat. 

Efek Doppler

Ya, jadi persamaan antara mobil balap dan bintang-bintang di luar angkasa adalah adanya efek doppler ini. Tapi, apa sih sebenarnya si efek doppler ini?

Sederhananya begini, ketika kamu berada di perlombaan mobil balap, biasanya suara mesin dari mobil tersebut tidak akan terdengar begitu jelas ketika mobilnya jauh. Tetapi, ketika mereka bergerak ke arahmu, suara mobil mereka perlahan demi perlahan semakin keras. Dan begitupun ketika mereka sudah melewatimu, seakan-akan intensitas dan frekuensi suara mobil balap tersebut melemah dan tidak terdengar lagi oleh telinga kita. 

Nah, sensasi ini terkadang akan menghasilkan bunyi "Ngueeeengggggg" saat terdengar oleh kita. Peristiwa menghilang - mengeras - lalu menghilang inilah yang kita namakan sebagai efek doppler. 

Ilustrasi Efek Doppler, Sumber : https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-d6a755fe96bbcc7a2c8189e3095824ad

Dalam ilustrasi yang digambarkan lewat gambar di atas, terlihat bahwa efek doppler ini menyebabkan terjadinya kenaikan frekuensi akibat adanya benda yang bergerak dengan cepat. Kenaikan frekuensi ini terjadi karena gelombang suara itu sendiri bergerak dan menyebabkan penumpukan gelombang di arah yang dituju oleh benda. Hal ini membuat frekuensi yang didengar oleh orang yang "didatangi" oleh sumber gelombang menjadi lebih tinggi, sebaliknya yang didengar oleh orang yang "ditinggalkan" sumber gelombang menjadi lebih rendah frekuensinya. 

Lalu apa hubungannya antara si efek doppler ini dengan langit malam yang amat gelap? Memangnya bintang-bintang itu lagi balapan sampai mereka mengalami efek doppler? Nah, ini dapat dijawab dengan fenomena yang disebut sebagai Red Shift dan Blue Shift. 

Red Shift & Blue Shift

Bintang-bintang yang ada di alam semesta ini tidak balapan ya, tetapi mereka juga bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sebagai contoh, matahari kita saja memiliki kecepatan sekitar 240km/detik saat mengelilingi pusat galaksi kita [1]. Bintang-bintang lainnya? Kurang lebih sama. 

Nah, fenomena "bintang ngebut" inilah yang membuat matahari dan bintang-bintang lainnya mengalami apa yang ilmuan sebut sebagai Red Shift (pergeseran menuju merah) dan Blue Shift (pergeseran menuju biru).  Pergeseran warna spektrum cahaya yang dipancarkan oleh bintang ini terjadi akibat adanya kenaikan dan penurunan frekuensi gelombang yang ditangkap pengamat akibat pergerakan bintang yang sangat cepat. Sehingga, cahaya yang dihasilkan oleh bintang terpengaruh oleh efek doppler, persis seperti suara yang dihasilkan oleh mobil balap di narasi sebelumnya. 

Untuk lebih jelasnya, saya akan menampilkan ilustrasi mengenai Red Shift dan Blue Shift dari simulasi yang diberikan oleh laman worldscienceu. 

Ilustrasi Red Shift dan Blue Shift, Sumber : Dokumentasi Pribadi lewat bantuan simulasi laman https://worldscienceu.com

Dapat terlihat jelas, bahwa gelombang cahaya yang berada di belakang benda yang bergerak memberikan warna merah. Sedangkan yang berada di depannya dengan garis-garis gelombang yang lebih padat, menghasilkan warna biru. Hal ini terjadi karena warna merah memiliki panjang gelombang yang lebih panjang daripada warna biru. Sedangkan, panjang gelombang cahaya ini berbanding terbalik dengan  frekuensi yang diberikan. 

Lalu Mengapa Langit Malam Gelap?

Kembali ke pertanyaan di awal, kok langit malam gelap? Padahal ada triliunan bintang-bintang di angkasa raya. Jawabannya sangat mudah, karena peristiwa Red Shift yang baru saja kita pelajari bersama. 

Loh kok enggak merah? Nah, dalam spektrum cahaya, sebenarnya warna merah bukanlah "warna cahaya" yang paling panjang. Masih banyak jenis-jenis gelombang elektromagnetik lainnya yang tidak dapat dilihat warnanya, akan tetapi sebenarnya ada. Salah satunya adalah sinar inframerah. 

Spektrum Cahaya, Sumber : https://www.qualitydigest.com

Karena kecepatan bintang yang luar biasa cepatnya, maka gelombang cahaya yang diberikan oleh bintang-bintang pun memiliki frekuensi yang sangat rendah. Dan semakin rendah frekuensi gelombang yang dipancarkan, maka semakin panjanglah panjang gelombangnya, bahkan berada di atas gelombang cahaya tampak. Oleh sebab itu, panjang gelombang yang dipancarkan oleh kebanyakan bintang adalah dalam bentuk inframerah. 

Sayangnya, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, warna inframerah ini tidak bisa dilihat oleh mata kita. Dan pada akhirnya, ketika cahaya tersebut mencapai bumi di malam hari, mata kita tidak bisa melihat "cahaya" tersebut. Oleh sebab itulah, langit malam kita pada akhirnya menjadi gelap dan hanya ditemani oleh bintang-bintang serta bulan. 

Penutup

Nah, jadi bagaimana, gak nyangka kan kalau mobil balap dan langit malam yang gelap ternyata berhubungan? Kita bisa memahami mengapa langit malam gelap dengan sebuah kasus yang sangat tidak terpikirkan oleh kita. Semoga kisah singkat soal langit malam dan mobil balap ini dapat menambah wawasan kita semuanya. 

REFERENSI

[1]

M. WILLIAMS, "Distance & Speed Of Sun's Orbit Around Galactic Centre Measured," UNIVERSE TODAY, 14 February 2017. [Online]. Available: https://www.universetoday.com/133414/distance-speed-suns-orbit-around-galactic-centre-measured/. [Accessed 21 February 2023].