Peu importe où nous nous trouvons, nous sommes tous sous ce ciel gigantesque qui ne cesse de nous fasciner. Qui n’a jamais rêvé de s’allonger sur l’herbe verte, tapis à l’ombre, durant un jour ensoleillé, ne faisant rien d’autre que de contempler ce spectacle de couleur que nous présente le ciel ? Mélange à la fois de la lumière du soleil, des nuages gris et blanc, et du bleu azur du ciel qui est différent de celle de la mer, mais encore plus attrayant. Nous vous proposons aujourd’hui un retour complet sur la couleur du ciel.

Il est facile de voir que le ciel est bleu, mais vous êtes-vous déjà demandé pourquoi ? Quand on parle du ciel, la couleur bleue nous vient tout de suite en tête. Un bleu clair éclatant pour les jours de chaleur et un bleu sombre souvent parsemé d’étoile pendant la nuit. La science est arrivée à expliquer ce phénomène grâce à l’observation des spectres et des lumières. Pour faire simple, l’atmosphère est la raison de cette teinte. Ajouté aux rayons solaires, il va se mettre à briller et s’éclairer en bleu.

LE BLEU EST LA COULEUR DOMINANTE DES MOLÉCULES DE L’ATMOSPHÈRE

Pour que l’homme vive, l’air et l’eau sont deux fluides indispensables. Par définition, l’atmosphère est l’enveloppe gazeuse qui entoure seulement le globe terrestre et non les autres planètes, et qu’on appelle air. À première vue, elle semble transparente, mais derrière se cache bien des mystères. Ses couleurs ne sont visibles qu’une fois associé aux rayons ultraviolets du Soleil. Mais, encore une fois, une seule partie du rayonnement solaire est capturé par nos yeux. Et cette partie visible s’appelle « la lumière ».

Qu’est-ce que la lumière ?

Telles les vagues se propageant à la surface de l’océan, la lumière est une onde qui se propage dans l’espace. Ce phénomène se caractérise par l’amplitude de l’onde et ainsi que par intensité. La lumière du soleil nous paraît blanche, mais en réalité c’est le fruit de la superposition de toutes les couleurs, allant du bleu au rouge, relevé par l’arc-en-ciel ou lorsque la lumière brille à travers un prisme. Ces couleurs sont également des ondes qui se déplacent chacune suivant leur amplitude et intensité. Les ondes lumineuses bleues sont plus courtes que les ondes lumineuses rouges.

Couleur de l’arc-en-ciel © Wikipedia / César Alexanian


LA LONGUEUR D’ ONDE DIFFÉRENCIE UNE COULEUR D’ UNE AUTRE

La longueur d’onde est la périodicité spatiale des oscillations, c’est-à-dire, la distance parcourue par une onde pendant une période d’oscillation. Plus la longueur d’une onde est courte, plus son intensité est importante, ce qui la rendra plus énergique face aux autres ondes de faible longueur d’onde. La lumière rouge a une longueur d’onde d’environ 0,7 micron, alors que la longueur d’onde de la lumière bleue est d’environ 0,45 micron. Ces chiffres paraissent infimes par rapport aux dimensions courantes, mais ils sont très grands face à celles des atomes et des molécules.

Quel phénomène se produit une fois que la lumière du soleil touche la Terre ?

Toute lumière se déplace en ligne droite, à moins qu’elle ne soit gênée par un obstacle qui ne la fasse refléter, plier ou disperser. Quand la lumière blanche du soleil, composée par ses différentes ondes, atteint la Terre, elle traverse en premier lieu l’atmosphère. Elle est immédiatement dispersée dans toutes les directions via les molécules d’azote et d’oxygène formant l’atmosphère. L’onde lumineuse bleue est plus dispersée que les autres ondes de différentes couleurs, car elle se déplace en vague plus courte et plus petite. Ce qui explique que le ciel est souvent bleu.


LA PRÉSENCE DE LUMIÈRE IMPLIQUE LA PRÉSENCE D’UN CHAMP ÉLECTRIQUE COMBINE A UN CHAMP MAGNÉTIQUE

Généralement, les perturbations que l’on observe en présence d’une onde simple se produisent de proche en proche. Une échelle spatiale est attribuée à cette périodicité et c’est ce que caractérise la longueur d’onde. Selon J. C. Maxwell, la perturbation associée à la lumière blanche est de nature électromagnétique. Un champ magnétique et un champ électrique oscillant très rapidement en synchronisme sont toujours constatés en présence de lumière blanche.

Comment expliquer ce phénomène ?

En entrant en contact avec l’atmosphère, le champ électrique associé à chacune des ondes de la lumière du soleil agit sur les constituants des molécules d’azote et d’oxygène. Comparativement massifs, les noyaux des atomes qui sont chargés positivement ne bronchent pas sous l’attraction du champ électrique alors que les électrons qui sont chargés négativement et beaucoup plus légers que les noyaux atomiques se déplacent un peu à la fréquence des oscillations du champ électrique.


LE CIEL PEUT PRENDRE DIFFÉRENTES NUANCES DU BLEU

La quantité de vapeur d’eau et de poussières présente dans l’air joue un rôle important dans les différentes nuances de bleu que peut prendre le ciel. Plus ces deux éléments seront en excès dans l’air, plus le ciel deviendra bleu clair. C’est dû au fait que la vapeur d’eau et les poussières laissent passer plus de couleurs que les autres constituants de l’air. Voilà ce qui explique pourquoi en haute montagne où il y a moins de gouttelettes d’eau et peu de poussière, le ciel est bleu foncé.

Pourquoi le coucher de soleil est-il rouge ?

Nous percevons que le soleil est rouge à son coucher. C’est grâce au fait que la lumière traverse une beaucoup plus grande épaisseur d’atmosphère et a perdu sa composante bleue, essentiellement causée par la vapeur d’eau et par les aérosols absorbant de préférence les courtes longueurs d’onde, à savoir le bleu. À mesure que le soleil s’abaisse dans le ciel, sa lumière traverse la plus grande partie de l’atmosphère et encore plus de lumière bleue est dispersée. Ce qui permet aux rayons rouges et aux jaunes d’être visibles pour nos yeux.

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