Pourquoi le ciel est-il bleu ?

Vous avez probablement déjà remarqué que le ciel est bleu ? Mais vous êtes-vous déjà demandé pourquoi il était bleu ? Tout cela est lié aux rayons du soleil qui pénètrent dans l’atmosphère. Dans cet article, nous allons en découvrir les secrets de cet intrigant phénomène.

Les rayons du Soleil

Lorsque nous regardons le ciel, nous voyons lorsqu’il n’y a pas de nuages, un magnifique ciel bleu au-dessus de nos têtes. C’est en grande partie le soleil qui nous offre ce spectacle incroyable.

Rentrons un peu plus dans le détail…

La lumière visible, celle que nous percevons avec nos yeux, est composée de 7 couleurs de base : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet.

Le Soleil émet en permanence des rayons de lumière. Ces rayons lumineux sont composés de photons qui ont des longueurs d’onde différentes, correspondant à différentes couleurs. Lorsque ces rayons pénètrent dans l’atmosphère, ils interagissent avec de minuscules molécules d’oxygène et d’azote, qui jouent le rôle de minuscules miroirs qui vont ensuite disperser la lumière du soleil dans différentes directions. Les photons avec des longueurs d’ondes courtes qui se reflètent sur ces molécules dans notre atmosphère sont plus susceptibles d’être diffusées que les plus longues, ce qui fait qu’elles atteignent nos yeux plus fréquemment que les autres couleurs du spectre visible. Comme la lumière bleue a la longueur d’onde la plus courte de toutes les couleurs visibles, on la voit le plus souvent et c’est ce qui donne la teinte bleue que nous observons en regardant le ciel.

Et ce n’est pas tout! De nombreux facteurs environnementaux différents jouent un rôle dans la diffusion des photons. Par exemple, le moment de la journée, les niveaux de pollution, les conditions météorologiques et même les éruptions volcaniques peuvent influencer la quantité de lumière solaire qui nous parvient et le niveau de clarté qu’elle aura à son arrivée.

Les couleurs du ciel changent nettement au lever et au coucher du soleil : du jaune au rose, voire au rouge, ou encore du bleu foncé tirant sur le violet… C’est la distance que parcourt la lumière dans l’atmosphère qui est à l’origine de telles variations. En traversant cette couche composée d’azote, d’oxygène, de gaz rares, mais aussi de poussières, de pollens et de différents autres polluants qui forment l’atmosphère, la lumière du soleil se diffuse plus ou moins bien. En effet, plus cette lumière rencontre des molécules sur son passage, mieux elle se diffuse et ses couleurs à faibles longueurs d’onde disparaissent. Ainsi, au lever comme au coucher du soleil, la lumière solaire parcourt un important trajet dans l’atmosphère : toutes les couleurs à faibles longueurs d’ondes disparaissent et la couleur du ciel et du soleil vire alors au rose, orange ou rouge. A la mi-journée, le trajet parcouru dans l’atmosphère par les rayons du soleil est court et le ciel est bleu, car la lumière se diffuse peu. En montagne, ce trajet est encore plus court, et le bleu du ciel se renforce jusqu’à paraître bleu foncé.

La diffusion de la lumière en fonction du moment de la journée

Nous avons vu que les ondes lumineuses sont dispersées dans toutes les directions à l’intérieur de l’atmosphère de façons différentes selon leur longueur d’onde. Les longueurs d’onde plus longues, comme le rouge, se dispersent moins, tandis que les plus courtes, comme le bleu, se dispersent davantage dans le ciel. Cette différence de diffusion explique les changements de teintes du ciel en fonction du moment de la journée.

Au crépuscule et à l’aube, le ciel se pare d’un éventail de couleurs éblouissantes, allant du jaune au rose, au rouge, voire au bleu foncé. Ce changement de teintes est dû à la distance que la lumière du soleil doit parcourir dans l’atmosphère terrestre avant d’atteindre nos yeux. Plus elle voyage, plus elle interagit avec les particules de l’atmosphère – molécules d’oxygène, atomes d’azote, gaz rares, poussière, pollen, polluants – qui contribuent toutes à diffuser la lumière et à disperser ses composantes spectrales dans différentes directions. Grâce à ce processus de diffusion, lorsque la lumière du soleil nous parvient au lever ou au coucher du soleil, ses composantes de courte longueur d’onde, comme le bleu, sont dispersées, tandis que les composantes de plus grande longueur d’onde, comme le rouge et l’orange, restent intactes, ce qui nous donne ces merveilleux couchers de soleil.

En outre, lorsque nous observons un ciel d’un bleu profond à midi, cela signifie que la lumière du soleil a parcouru une distance relativement courte à travers l’atmosphère terrestre, de sorte que les composantes de la lumière visible de plus courte longueur d’onde n’ont pas eu le temps d’être dispersées, ce qui nous laisse des teintes bleues prédominantes. Même en altitude, où il y a moins d’air à travers lequel la lumière peut passer et se disperser, le ciel apparaît plus sombre et d’un bleu plus profond que d’habitude en raison de ce phénomène.

teintes du ciel selon le moment de la journée
la lumière du soleil se diffuse différemment en fonction du moment de la journée

L’effet de l’altitude

L’altitude joue également un rôle important dans la couleur du ciel. Plus on monte haut dans l’atmosphère, moins il y d’air pour disperser la lumière. De même, en montagne, le trajet dans l’atmosphère est plus court et les courtes longueurs d’onde comme le bleu sont donc moins dispersées. Ainsi, en haut de la montagne, le ciel est encore plus bleu qu’au niveau de la mer. C’est pourquoi les sommets des montagnes ont souvent un ciel d’un bleu plus intense.

On voit donc que le ciel n’est pas bleu par hasard et c’est l’interaction entre les rayons lumineux du soleil et notre atmosphère qui nous offre un spectacle différent en fonction du moment de la journée ou de notre position géographique.