Pourquoi le ciel est-il bleu ?

La lumière du soleil atteint l’atmosphère terrestre et est diffusée dans toutes les directions par tous les gaz et particules présents dans l’air. La lumière bleue est plus diffusée que les autres couleurs parce qu’elle voyage sous forme d’ondes plus courtes et plus petites. C’est pourquoi nous voyons un ciel bleu la plupart du temps.

Tâchons tout de même de comprendre et d’expliquer en détail la couleur du ciel ou ce qui colore le ciel.

Alors…

Pourquoi le ciel est de couleur bleue ?

Le ciel apparaît bleu à l’œil humain car les ondes courtes de lumière bleue sont diffusées plus que les autres couleurs du spectre, ce qui rend la lumière bleue plus visible.

Le prisme des couleurs, spectre des couleurs
Le prisme des couleurs.

Pour comprendre pourquoi le ciel est bleu, il faut d’abord comprendre la lumière. Bien que la lumière du soleil ait l’air blanche, elle se compose en réalité d’un spectre de nombreuses couleurs différentes, comme on peut le voir lorsqu’elles sont réparties dans un arc-en-ciel.

En pratique, lorsque la lumière blanche (le faisceau lumineux) brille à travers un prisme, la lumière est séparée dans toutes ses couleurs.

Nous pouvons considérer la lumière comme une onde d’énergie, et les différentes couleurs ont toutes une longueur d’onde différente. À une extrémité du spectre se trouve la lumière rouge qui a la plus grande longueur d’onde et à l’autre extrémité, les lumières bleues et violettes qui ont une longueur d’onde beaucoup plus courte, comme le montre notre schéma ci-dessous:

Les différentes longueurs d'onde des couleurs.
Les différentes longueurs d’onde des couleurs.

 

Les différentes couleurs qui composent la lumière ont des longueurs d’onde différentes.

La lumière se déplace en ligne droite, à moins que quelque chose ne se mette en travers de son chemin et ne fasse l’une des choses suivantes:

  • la refléter (comme un miroir)
  • la plier (comme un prisme)
  • ou la disperser (comme les molécules des gaz de l’atmosphère)

La diffusion de la lumière

La lumière du soleil atteint l’atmosphère terrestre et est diffusée ou déviée dans toutes les directions par les molécules de gaz (principalement l’azote et l’oxygène) et particules présents dans l’air.
Comme ces molécules sont beaucoup plus petites que la longueur d’onde de la lumière visible, la quantité de diffusion dépend de la longueur d’onde. Cet effet s’appelle la diffusion de Rayleigh, du nom de Lord Rayleigh qui l’a découvert le premier.

Les longueurs d’onde les plus courtes (violet et bleu) sont les plus fortement diffusées, de sorte qu’une plus grande partie de la lumière bleue est diffusée vers nos yeux que les autres couleurs.
Alors pourquoi le ciel n’a pas l’air violet puisque la lumière violette est diffusée encore plus fortement que le bleu ? C’est parce qu’il n’y a pas autant de violet dans la lumière du soleil pour commencer, et nos yeux sont beaucoup plus sensibles au bleu.

Le bleu est plus dispersé que les autres couleurs parce qu’il voyage sous forme d’ondes plus courtes et plus petites. C’est pourquoi nous voyons un ciel bleu la plupart du temps.

Couleur du ciel bleu
Une belle illustration de la couleur bleue du ciel. Mystrás, Péloponnèse. © Dimitra Melanitis.

La lumière bleue qui donne sa couleur au ciel est suffisamment brillante pour faire disparaître toutes les étoiles que l’on voit la nuit car la lumière qu’elles émettent est beaucoup plus faible.

Qu’est-ce qui fait un coucher de soleil rouge ?

Lors d’un coucher de soleil, sa lumière traverse une plus grande partie de l’atmosphère pour nous atteindre. Encore plus de lumière bleue est dispersée, permettant aux rouges et jaunes de passer directement à travers nos yeux.

coucher de soleil en Grèce
Un des couchers de soleil que l’on peut admirer en Attique, Grèce, montrant la couleur rouge de la lumière et donnant cet aspect rouge orangé au ciel. © Dimitra Melanitis.

Parfois, tout le ciel de l’ouest semble briller. Le ciel semble rouge parce que de petites particules de poussière, de pollution ou d’autres aérosols diffusent également de la lumière bleue, laissant passer dans l’atmosphère une lumière plus purement rouge et jaune.

Pourquoi le bleu s’estompe-t-il vers l’horizon ?

Plus près de l’horizon, le ciel s’estompe vers un bleu ou un blanc plus clair. La lumière du soleil qui nous atteint de bas dans le ciel a traversé encore plus d’air que la lumière du soleil qui nous atteint de haut. Comme la lumière du soleil a traversé tout cet air, les molécules d’air ont diffusé et rediffusé la lumière bleue de nombreuses fois dans de nombreuses directions.

Ce qui donne l’impression que ciel a tendance à être le plus vibrant à la ligne d’horizon et à pâlir à mesure qu’il atteint l’horizon.

La surface de la Terre joue également un rôle dans la diffusion et la réflexion de cette lumière. En raison de cette quantité accrue de diffusion, la dominance de la lumière bleue est diminuée et nous voyons donc une quantité accrue de lumière blanche.

 

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