Penulis: Aida Baharuddin
Pegawai Sains Kanan, Jabatan Kejuruteraan Elektrik, Elektronik & Sistem
Fakulti Kejuruteraan Alam Bina, UKM
Aktiviti menyelam merupakan suatu aktiviti yang menarik untuk dicuba. Para penyelam berpeluang berada di dasar laut pada kedalaman yang diizinkan berdasarkan tahap lesen menyelam masing masing untuk menikmati keindahan dasar laut. Penyelam-penyelam skuba pasti mengetahui situasi pencahayaan pada kedalaman tertentu di dasar laut yang menyebabkan kebanyakan kamera perlu dilengkapi dengan alat penapis merah (red filter) supaya gambar yang diambil kelihatan menarik dan menggambarkan keadaan sebenar dasar laut.
Foto di dalam laut yang diambil tanpa penapis merah ini (samada dalam bentuk fizikal atau sistem aplikasi) akan kelihatan kebiruan, dan pada sesetengah kedalaman, langsung tiada kelihatan warna merah pada gambar foto atau video tersebut. Warna merah tersebut telah bertukar menjadi kehitaman.
Fenomena ini boleh dijelaskan melalui sedikit pengetahuan tentang sifat cahaya. Hal ini terjadi disebabkan sifat cahaya itu sendiri. Sinaran yang datang dari matahari datang dalam pelbagai panjang gelombang. Dari Rajah 5 di bawah, sinaran dari matahari terdiri dari sinar gamma, sinar x, sinar ultra ungu, sinar ultra merah, gelombang mikro, gelombang radio dan gelombang radio panjang. Artikel ini akan memfokuskan perbincangan kepada cahaya di dalam spektrum cahaya nampak sahaja kerana hanya cahaya dalam panjang gelombang ini sahaja yang dapat kita lihat dengan mata kasar.
Cahaya dalam spektrum cahaya nampak terdiri panjang gelombang antara 400nm sehingga 700nm. Sinaran elektromagnetik ini datang dalam bentuk gelombang sinus seperti dalam Rajah 4. Panjang gelombang adalah jarak di antara dua puncak atau dua lembah yang berturutan. Ini bermaksud, lebih kecil nilai panjang gelombang, maka lebih rapatlah gelombang sinus tersebut. Begitu juga sebaliknya.
Cahaya yang datang dari matahari sejurus mengenai permukaan lautan akan mengalami perubahan. Antara perubahan tersebut adalah disebabkan oleh pantulan (reflection), pembiasan (refraction), dan serapan (absorption). Perbezaan indeks biasan antara udara di atas permukaan lautan dan lautan akan mengakibatkan fenomena pembiasan ini. Kesannya, halaju cahaya akan berkurang dan akan membengkok bila berada di dalam lautan. Perbincangan selanjutnya akan memfokuskan kepada fenomena penyerapan kerana ia mempunyai kesan interaksi cahaya yang paling mempengaruhi topik perbincangan kali ini.
Air adalah penyerap cahaya. Cahaya yang tidak mengalami pantulan pada permukaan lautan akan menembusi masuk ke dalam dalam keadaan terbias dan halaju yang telah berkurangan. Cahaya dengan panjang gelombang yang tinggi mempunyai tenaga yang rendah. Panjang gelombang bagi cahaya nampak berwarna merah adalah lebih tinggi berbanding warna lainnya, menjadikannya mempunyai kuantiti tenaga yang rendah. Justeru, cahaya dalam panjang gelombang merah akan lebih banyak terserap di lautan berbanding cahaya berwarna hijau atau biru. Rajah 6 seterusnya menunjukkan peratus kehilangan cahaya untuk 4 jenis warna ungu, biru-hijau, kuning dan merah untuk kedalaman 1 meter dari permukaan lautan. Dari sini kita dapat lihat peratusan kehilangan untuk warna merah bagi air laut yang baik (ketika keadaan dalam lautan dengan kebolehnampakan tinggi dan kurang zarah terampai) adalah paling tinggi iaitu sebanyak 42 peratus berbanding warna lainnya. Kehilangan di sini bukanlah bermaksud warna merah tersebut hilang, sebaliknya warna merah telah diserap dengan banyak oleh lautan sehingga kurang yang mengalami serakan dan pantulan lalu singgah pada retina mata kita.
Untuk melihat dengan lebih jelas lagi, rujuk pada Gambar 7, diagram sebelah kiri, di mana pada kedalam menghampiri 30 meter, (had maksima kedalaman seorang penyelam skuba dengan lesen maju (advance) hampir keseluruhan warna merah telah hilang. Pada kedalaman melebihi 200 meter, kesemua warna telah hilang akibat penyerapan dan pada kedalaman ini, dasar lautan akan kelihatan gelap kerana tiada cahaya sampai kepadanya.
Memandangkan kita berada di topik ini, satu lagi fenomena cahaya dan lautan yang menarik untuk dibincangkan adalah warna kehijauan pada lautan cetek dan biru gelap yang menandakan dasar laut yang dalam dengan merujuk Gambar 7, diagram sebelah kanan di atas. Lazimnya suasana ini dapat kita perhatikan ketika berada di dalam bot atau keluar dari jeti (laut berwarna kehijauan) di mana aras laut masih dalam kategori cetek dan bila berada di tengah lautan, warna lautan tersebut bertukar menjadi warna biru gelap. Fenomena ini boleh kita lihat dari atas bot atau jeti sahaja tanpa memerlukan lesen menyelam.
Pada bahagian persisiran pantai yang lazimnya cetek dan berpasir, kawasan ini mempunyai peratusan zarah terampai, keladak, alga, dan mikro organisma yang tinggi. Mikroorganisma lautan ini seperti fitoplankton adalah organisma yang hanyut di dalam air. Ianya unisel dan boleh membiak dalam koloni yang besar sehingga kelihatan oleh mata kasar.
Fitoplankton, samada sianobakteria atau alga yang menjadi makanan ikan kecil dan zooplankton, menyerap cahaya pada panjang gelombang biru dan merah melalui pigmen pigmen fotosistesis iaitu klorofil (rujuk Rajah 8). Klorofil adalah pigmen berwarna yang terdapat dalam tumbuhan dan fitoplankton. Walaupun mempunyai klorofil dan boleh berfotosistesis, fitoplankton ini bukanlah sejenis tumbuhan. Klorofil berfungsi sebagai reseptor cahaya yang akan digunakan semasa proses fotosistesis. Ia menyerap tenaga cahaya yang menembusi permukaan lautan.
Fitoplankton ini kelihatan hijau (panjang gelombang 550nm sehingga 600nm) kerana ia menyerap cahaya pada panjang gelombang yang lain dan hanya memantulkan cahaya pada panjang gelombang hijau (Rujuk Rajah 8 di atas). Hal ini menyebabkan warna hijau lebih banyak dipantulkan semula ke retina mata pemerhati. Jadi, lebih hijau warna air laut tersebut, lebih tinggi kepekatan fitoplankton di kawasan tersebut. Partikel keladak bersaiz kecil juga ada yang menyerap cahaya pada panjang gelombang biru, menyebabkan di kawasan tersebut air laut tidak berwarna kebiruan.
Biodata Penulis:
Aida Baharuddin merupakan seorang Pegawai Sains yang berkhidmat di Jabatan Kejuruteraan Elektrik, Elektronik dan Sistem, Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi, Selangor. Beliau berkelulusan dalam ijazah Sarjana Fizik dari UTM. Selain tugas harian sebagai Pegawai Sains, beliau turut memiliki lesen menyelam skuba dan aktif dalam aktiviti outdoor.
Rujukan:
[1] 6.5 Light – Introduction to Oceanography (pressbooks.pub)
[2] https://www.britannica.com/science/seawater/Acoustic-properties
[3] https://www.fondriest.com/environmental-measurements/parameters/water-quality/algae-phytoplankton-chlorophyll/