Les nuages apparaissent blancs le jour car ils réfléchissent toutes les couleurs de la lumière solaire. Le soir, lors du coucher de soleil, les nuages peuvent paraître rouges car la lumière du soleil qui traverse une plus grande épaisseur d'atmosphère est filtrée, laissant passer les longueurs d'onde plus rouges.
Quand la lumière du soleil traverse notre atmosphère, elle rencontre des minuscules particules et molécules d'air sur sa route. Ces minuscules obstacles éparpillent la lumière dans toutes les directions : c'est ce qu'on appelle la diffusion. La lumière solaire apparaît blanche, mais elle est en réalité composée de toutes les couleurs du spectre lumineux, chaque couleur ayant une longueur d'onde spécifique. Les couleurs aux petites longueurs d'onde, comme le bleu et le violet, sont diffusées beaucoup plus facilement que les couleurs à grandes longueurs d'onde comme le rouge. Résultat : pendant la journée, nos yeux captent principalement cette lumière bleue diffusée partout, ce qui explique que le ciel nous apparaisse bleu. Le soir venu, l'histoire change un peu, mais ça, c'est une autre affaire !
Quand le soleil est haut dans le ciel, ses rayons traversent une fine couche d'atmosphère. Résultat ? La lumière blanche est peu filtrée, et les nuages paraissent bien blancs. Au lever ou au coucher du soleil, c'est différent. Là, les rayons solaires arrivent avec un angle plus rasant. Ils traversent une couche d'atmosphère plus épaisse, ce qui filtre davantage les couleurs bleues et laisse surtout passer les couleurs rouges et orangées. Voilà pourquoi tes gentils nuages blancs deviennent alors des merveilles de nuances rouges, roses et oranges.
Les aérosols et autres particules flottantes dans l'air ont un grand rôle à jouer dans la couleur des nuages. Ces petites particules peuvent être de la poussière, du pollen, de la pollution ou même des gouttelettes d'eau microscopiques. Elles dispersent différemment les rayons lumineux selon leur taille et leurs caractéristiques : plus il y a de particules, plus les couleurs du ciel deviennent intenses et vives au lever et au coucher du soleil. Quand on observe des nuages bien rouges ou orangés le soir, c'est souvent qu'il y a un paquet d'aérosols dans l'atmosphère. Inversement, moins il y a de particules, plus les couleurs semblent pâles ou moins saturées.
La dispersion de Rayleigh, c'est quand les molécules d'air, minuscules par rapport à la longueur d'onde de la lumière visible, dévient principalement les courtes longueurs d'onde, comme le bleu ou le violet. Pour ça qu'on a un ciel bien bleu en pleine journée. Le soir, c'est là que ça devient intéressant : comme la lumière traverse une plus grande épaisseur d'atmosphère, ce bleu diffusé disparaît peu à peu de notre vue, laissant les couleurs plus longues comme le rouge et l'orange atteindre nos yeux directement.
Mais quand la lumière tombe sur des particules plus grosses, genre la poussière, les gouttelettes ou les aérosols, là on parle de diffusion de Mie. Cette diffusion-là dévie toutes les longueurs d'onde à peu près pareil, c'est pourquoi les nuages, composés essentiellement de grosses gouttelettes d'eau, apparaissent majoritairement blancs en journée. Au coucher du soleil, ces mêmes nuages prennent les tons rougeâtres ou orangés car seuls ces rayons couleur chaude sont capables de les atteindre après avoir traversé une couche épaisse d'atmosphère. C'est tout le spectacle.
L'atmosphère agit parfois comme un filtre qui absorbe certaines couleurs plus que d'autres. Par exemple, des gaz tels que l'ozone ou la vapeur d'eau absorbent certaines longueurs d'onde spécifiques de la lumière solaire. Cette absorption sélective modifie sensiblement la couleur qu'on voit : certaines couleurs disparaissent en partie, alors que d'autres nous parviennent parfaitement. La journée, l'effet est rarement très marqué, car le soleil est haut dans le ciel et sa lumière traverse moins d'atmosphère avant d'arriver à nous. Par contre, au lever ou au coucher, la lumière traverse une couche atmosphérique plus épaisse : plus d'absorption, certaines couleurs émergent mieux que d'autres, et on obtient ces magnifiques nuances rouges ou orangées.
L'atmosphère lunaire pratiquement inexistante explique pourquoi le ciel lunaire apparaît systématiquement noir, même en plein jour solaire, et pourquoi les astronautes observent la surface lunaire sous une lumière très crue sans diffusion atmosphérique.
La couleur bleue du ciel que nous voyons durant la journée est due à la diffusion de Rayleigh, phénomène qui disperse davantage les longueurs d'onde les plus courtes (bleues) que les longueurs d'onde plus longues (rouges ou oranges).
Contrairement aux idées reçues, les nuages apparaissent blancs non pas parce qu'ils sont composés de vapeur d'eau pure, mais à cause des nombreuses gouttelettes d'eau ou cristaux de glace qu'ils contiennent, dispersant la lumière du soleil dans toutes les directions de manière égale.
Sur Mars, les couchers de soleil apparaissent bleutés en raison de la composition différente de l'atmosphère martienne, principalement composée de dioxyde de carbone (CO₂), qui diffuse différemment la lumière établie par rapport à l’atmosphère terrestre.
Près des villes, la forte concentration de particules de pollution atmosphérique et d'aérosols modifie l'interaction de la lumière avec les nuages. Ces particules supplémentaires dispersent davantage les longueurs d'onde rouges et oranges, produisant des couleurs inhabituellement vives et intenses lors des couchers et levers de soleil urbains.
Le ciel apparaît bleu à cause de la diffusion sélective appelée dispersion de Rayleigh : les molécules d'air diffusent préférentiellement les petites longueurs d’onde bleues. À l'inverse, les gouttelettes d'eau dans les nuages diffusent uniformément toutes les longueurs d’onde ; la superposition de toutes ces couleurs est perçue comme blanc par nos yeux.
Après une éruption volcanique, l'atmosphère se charge en grandes quantités d'aérosols volcaniques et de particules fines. Ces particules dispersent et absorbent différemment la lumière solaire, intensifiant les couleurs rouge, orange et rose des couchers de soleil durant plusieurs mois voire années après l'éruption.
La couleur grise ou noire de certains nuages vient de leur épaisseur et de leur densité en eau. Un nuage dense et épais bloque davantage de lumière et ne la reflète pas autant qu'un mince nuage blanc. La base du nuage reçoit donc moins de lumière directe, lui conférant ainsi une apparence foncée ou grise vue depuis le sol.
Non, vus de l'espace, les nuages apparaissent généralement blancs car ils réfléchissent principalement l'intégralité du spectre de lumière solaire incidente. Cependant, selon l'angle d'observation, leur épaisseur et la présence d'autres gaz atmosphériques environnants, leur apparence et leur luminosité peuvent légèrement varier.
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Question 1/5
