Le ciel est bleu car les molécules d'air dispersent la lumière du soleil, particulièrement les rayons bleus, qui sont plus courts et se diffusent davantage que les autres couleurs dans l'atmosphère.
Quand la lumière du soleil traverse notre atmosphère, elle rencontre des molécules d'air et des petites particules en suspension. Ces minuscules éléments dispersent les rayons lumineux dans différentes directions : c'est ça qu'on appelle la diffusion. Ce phénomène dépend particulièrement des longueurs d'onde de la lumière, celles-ci définissant les diverses couleurs que nous percevons. La lumière bleue, qui possède une longueur d'onde plus courte, est diffusée beaucoup plus facilement que les autres couleurs — voilà pourquoi le ciel apparaît généralement bleu à nos yeux. Les autres couleurs, quant à elles, traversent davantage l'atmosphère sans être diffusées, c'est pourquoi le soleil semble plutôt jaune ou orangé en plein jour.
La lumière qu'on reçoit du soleil a l'air blanche, mais en vrai, c'est un mélange de couleurs. Chaque couleur correspond à une longueur d'onde différente. Les plus courtes, comme le bleu et le violet, se diffusent beaucoup plus facilement que les longues (rouges ou oranges). Résultat, nos yeux captent surtout les longueurs d'onde courtes dispersées partout dans le ciel, ce qui nous donne cette belle couleur bleue en pleine journée. Les couleurs aux grandes longueurs d'onde, elles, traversent l'atmosphère presque sans dévier. C'est pour ça que lorsque tu regardes directement vers le soleil au coucher du soleil, il apparaît plus rouge ou orangé.
La diffusion de Rayleigh, c'est quand les molécules de l'atmosphère dévient les rayons lumineux dans toutes les directions. Ce phénomène est surtout efficace sur les plus petites longueurs d'onde, comme le bleu et le violet. Le violet étant dispersé encore plus que le bleu, on pourrait se demander pourquoi le ciel n'est pas violet. C'est simplement parce que nos yeux sont moins sensibles à cette couleur et que le soleil émet davantage de lumière bleue que violette. Résultat, c'est le bleu qui ressort à nos yeux. C’est aussi grâce à ce mécanisme que les couchers de soleil virent souvent au rouge ou à l’orange : à ces moments-là, la lumière traverse une plus grande épaisseur d’atmosphère, et donc quasiment tout le bleu est diffusé, ne laissant passer que les couleurs chaudes.
L'atmosphère est surtout composée d'azote et d'oxygène. Ce mélange agit comme un filtre qui disperse la lumière solaire. C'est l'azote, en particulier, qui joue un rôle essentiel dans la couleur bleue du ciel, puisque ses molécules dispersent efficacement les courtes longueurs d'onde, surtout le bleu et le violet. Si la composition de l'air était différente (plus riche en gaz ou en particules diverses), la dispersion de la lumière changerait du tout au tout. D'ailleurs, dans les régions plus poussiéreuses ou polluées, le ciel apparaît souvent moins bleu, plus blanchâtre ou grisâtre à cause des particules présentes qui renvoient différemment la lumière.
Le matin et le soir, le ciel prend souvent des teintes orangées voire rouges, alors qu'en pleine journée, il paraît franchement bleu. Pourquoi ? Tout est question de distance parcourue par la lumière dans l'atmosphère. Lorsque le soleil est bas (le matin ou le soir), ses rayons traversent une épaisseur d'air plus importante. Résultat : les longueurs d'onde plus courtes (le bleu) se dispersent davantage, laissant passer les couleurs chaudes comme le rouge ou l'orange. En plein midi par contre, la lumière solaire traverse moins d'air, permettant à la lumière bleue, diffusée dans toutes les directions, d'atteindre facilement nos yeux. On obtient alors cette belle et intense couleur bleue du ciel durant la journée, très différente de ses variations matinales ou crépusculaires.
Le ciel apparaît noir vu de l'espace car il n'y a pas d'atmosphère permettant la diffusion de la lumière solaire, contrairement à la Terre.
La planète Mars possède un ciel rouge-orangé en raison des particules de poussière riches en oxyde de fer présentes dans son atmosphère, contrastant avec le bleu terrestre.
Les couchers de soleil rouges et orangés sont dus au fait que la lumière traverse davantage l'atmosphère à ce moment-là, dispersant davantage les courtes longueurs d'onde et laissant passer principalement les teintes rouges à nos yeux.
Par temps humide ou lorsqu'il y a des particules de pollution dans l'air, le ciel peut prendre une teinte blanchâtre ou grisâtre à cause de la diffusion plus complexe de la lumière solaire.
Ce phénomène rare se produit lorsque la lumière du soleil traverse des nuages très denses chargés de particules d'eau et de grêle, diffusant spécifiquement certaines longueurs d'onde lumineuses. Cette teinte verdâtre est souvent un signe annonciateur d'orages violents ou de grêle.
Les jours humides ou de brouillard important, les particules d'eau présentes en grande quantité dans l'air diffusent uniformément toutes les longueurs d'onde lumineuses, ce qui donne souvent un ciel grisâtre, blanchâtre ou laiteux.
Le ciel nocturne semble sombre mais n'est pas totalement noir. Il reçoit la lumière faible des étoiles, des planètes, voire de la Lune. De plus, une pollution lumineuse due aux lumières artificielles peut aussi éclaircir considérablement le ciel nocturne dans les zones urbaines.
Oui, en altitude, il y a moins d'air et donc moins de particules pour réfléchir la lumière. Ainsi, le ciel apparaît plus sombre, voire presque noir, si l'on monte assez haut (dans la haute atmosphère ou l'espace).
Lorsqu'il est proche de l'horizon, le soleil traverse une épaisseur d'atmosphère plus importante. Ceci provoque une dispersion accrue des couleurs de courte longueur d'onde telles que le bleu, laissant les couleurs plus chaudes comme le rouge, l'orangé et le rose atteindre nos yeux.
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Question 1/5
