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Pourquoi le ciel est-il bleu?

15 juillet 2022 | Myriam Kessiby

Par une belle journée ensoleillée, nous avons tous déjà regardé en l’air en nous posant la question : « Pourquoi le ciel est-il bleu? » Cette question est fascinante parce qu’elle permet de répondre à plusieurs autres questions. Deux éléments principaux entrent en jeu pour que ce phénomène se produise : la nature de la lumière du Soleil et l’atmosphère terrestre.

 

La lumière du soleil est multicolore

 

La lumière éclatante du Soleil nous apparaît blanche, mais en réalité elle est composée de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, que l’on peut voir quand on utilise un prisme.  Mais d’où proviennent ces couleurs? L’énergie de la lumière voyage du Soleil jusqu’à nous sous forme d’ondes de différentes longueurs. Les différentes couleurs de lumière proviennent de ces différentes longueurs d’onde. Par exemple, le violet et le bleu proviennent de longueurs d’ondes plus courtes, avec des pointes plus rapprochées, alors que les couleurs rouge et orange proviennent d’ondes plus longues, avec des pointes plus espacées. La lumière visible celle qu’on peut percevoir avec nos yeux, est constituée de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. 

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Mais si la lumière blanche du Soleil est composée de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, pourquoi le ciel nous apparaît-il pour la plupart seulement bleu? C’est l’atmosphère terrestre qui est en cause.

 

L’atmosphère ou le grand chambardement

L’atmosphère terrestre est une mince couche gazeuse enveloppant notre planète composée principalement d’azote et d’oxygène. Elle contient l’air qu’on respire et permet de conserver la planète à une température assez confortable pour y vivre.

Le jour, quand le Soleil est haut dans le ciel, la lumière voyage dans l’espace et se rend jusqu’à la Terre jusqu’à ce qu’elle nous atteigne, là où la distance à parcourir dans l’atmosphère est moins grande. À ce moment, la lumière frappe les différentes molécules de gaz (comme l’azote et l’oxygène) qui flottent dans l’atmosphère. Les ondes lumineuses sont alors dispersées dans toutes les directions à l’intérieur de l’atmosphère, mais elles sont diffusées différemment 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. Lorsque nous observons un ciel bleu, ce que nous voyons en réalité, ce sont les ondes bleues qui sont dispersées dans notre atmosphère. 

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La nuit, puisque la lumière blanche du Soleil n’est plus présente, le ciel n’a aucune couleur et apparaît noir. Si nous habitions sur la Lune, le ciel nous apparaîtrait toujours noir parce que la lumière n'entre pas en collision avec les molécules faute d’une atmosphère comme celle de la Terre.

 

Pourquoi le ciel est-il parfois orange, rose ou rouge?

Le soir ou le matin, lorsque le Soleil est bas, à l’horizon, sa lumière doit parcourir une plus grande distance à travers l’atmosphère et les ondes bleues entrent en collision avec un plus grand nombre de molécules de gaz. 

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Elles sont tellement dispersées que le bleu ne se rend plus jusqu’à nous tandis que les ondes oranges, rouges et jaunes, qui se sont elles aussi dispersées dans l’atmosphère, se rendent alors jusqu’à nos yeux.

 

Pourquoi le ciel n’est-il jamais violet?

 

Le Soleil émet toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, mais pas dans les mêmes quantités. En effet, le Soleil émet plus de longueurs d’onde bleues que de longueurs d’onde violettes. Une partie de la lumière violette est absorbée par la haute atmosphère qui est plus éloignée. Il y a donc moins de violet provenant du Soleil qui se rend jusqu’à notre atmosphère, et donc, pas autant de violet à disperser.

Mais ce n’est pas tout ! Nos yeux sont adaptés pour voir certaines couleurs de la lumière visible plus clairement que les autres. Dans la rétine de nos yeux, nos récepteurs de couleurs réagissent mieux à la lumière rouge, bleu et vert parce qu’ils reconnaissent plus clairement ces longueurs d’onde. Nos yeux sont ainsi plus sensibles au bleu qu’au violet.

La prochaine fois que vous regardez le ciel bleu par un après-midi radieux, ou que vous contemplerez un superbe coucher de Soleil, vous pourrez dire : « quelles jolies longueurs d’onde à travers notre atmosphère ! ».

 

Lors de votre visite de l’exposition permanente Explore, vous aurez l’occasion de jouer avec la lumière, de décomposer un rayon à l’aide de prismes de différentes formes, et de l’orienter grâce à un système de miroir !

Myriam Kessiby
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Myriam Kessiby est chroniqueuse sciences depuis 2013. On a pu la lire ou l’entendre dans divers médias, incluant Santé inc., L’Actualité, ici Radio-Canada et TVA Publications. Communicatrice multidisciplinaire, elle est récipiendaire de divers prix de communications et de vulgarisation scientifique. D’une curiosité sans bornes, elle aborde une panoplie de sujets variés.

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