Le rouge du coucher de soleil et le bleu du ciel

On s'est probablement tous déjà émerveillé devant un coucher de soleil. Ces couleurs pastels qui vont du bleu au rouge et qui évoluent doucement vers le sombre commun de la nuit. Un beau crépuscule, ça vous fige sur place.
Attentif et admiratif, vous attendez que l'astre du jour tire sa révérence, en retenant votre respiration. La journée s'achève, comme la fin d'un acte dans un théâtre sans rideau où les comédiens et le décor deviennent progressivement invisibles, mais restent sur scène, malgré le dernier projecteur qui s'éteint. C'est beau non ?

Bref, faudrait quand même pas perdre de vue mon objectif initial qui était de répondre à la question que vous vous posez certainement, pourquoi le soleil devient rouge lorsqu il se couche ? Nous allons voir que du même coup, nous comprendrons pourquoi le ciel est bleu.

La lumière qui nous vient du soleil est une lumière composée (entre autres) de toutes les couleurs que l'on peut voir, on l'appelle lumière blanche. Elle contient une infinité de couleurs et non pas 7, comme on le dit aux enfants, en commentant un arc-en-ciel.

Ce qui différencie les ondes lumineuses entres elles, c'est leur longueur d'onde.

A chaque valeur comprise entre 400 nm et 800 nm correspond une couleur. Ainsi, les bleus sont des radiations lumineuses de plus courtes longueurs d'ondes.



L'atmosphère est composée principalement de dioxygène (O2) et de diazote (N2). Ces sortes de molécules, absorbent davantage les lumières bleues que les rouges.

Lorsqu un rayon solaire (composé de toutes les couleurs) entre dans l'atmosphère, ses composantes bleues sont diffusées (renvoyées dans toutes les directions) alors que les rouges continuent leur chemin.

On peut donc dire qu' en traversant l'air, le rayonnement solaire s'appauvrit en bleus. Au bout d'une certaine distance parcourue, il ne reste plus que le rouge.

A partir de là, tout s'explique :

En pleine journée : Lorsque l'observateur regarde le soleil en journée, c'est le rayon 1 qu'il reçoit.
Dans la journée, le soleil est haut sur l'horizon, ce qui veut dire que l'épaisseur d'atmosphère traversée avant d'arriver dans l' il d'un observateur est assez faible.
L'appauvrissement est peu prononcé.
Le soleil apparaît jaune pâle.



Au coucher du soleil :Lorsque l'observateur regarde le soleil qui se couche, c'est le rayon 1 qu'il reçoit dans l' il. Là l'épaisseur d'atmosphère à traverser est importante. L'appauvrissement en bleus est prononcé. Le soleil apparaît rouge.
Lorsque l'observateur regarde le ciel au coucher du soleil, c'est le rayon 2 qu'il reçoit dans l' il. Or le rayon 2 est bleu car c'est le rayon diffusé par l'atmosphère.
Le ciel apparaît donc bleu.



Et voila ! C'est bien la physique quand même non ?

Pour voir si vous avez bien compris le phénomène, vous devriez être capable de dire comment apparaît l'atmosphère de la terre vue de l'espace La réponse est contenue dans les deux schémas ci-dessus. Vous la trouverez aussi en regardant des films comme 2001 l'Odyssée de l'espace.

A bientôt

Yannick Devos, professeur de Physique-Chimie, février 2008.