Le mystère de la couleur du ciel : pourquoi est-il bleu ?

Dans notre vie quotidienne, nous avons souvent entendu dire ou posé cette question curieuse : pourquoi le ciel est-il bleu ?. On sait tous que le Soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest, mais connaissons-nous vraiment la raison derrière cette merveilleuse couleur qui envahit le ciel en journée ?

Cet article vous dévoile les secrets scientifiques qui expliquent ce phénomène relativement simple à comprendre.

L’interaction entre la lumière du soleil et l’atmosphère terrestre

Tout d’abord, il faut remettre les choses dans leur contexte. Le ciel n’a pas de couleur propre. Ci-dessous, on va décrypter pour vous l’ensemble des interactions qui influencent la perception qu’on a de la couleur du ciel :

La lumière solaire : Le rayonnement émis par le soleil contient toutes les couleurs imaginables, appelées également le spectre visible. Les différentes couleurs ont chacune leur longueur d’onde particulière, allant du rouge (longues ondes) au violet (courtes ondes).
L’atmosphère terrestre : Lorsque les rayons du soleil pénètrent dans l’atmosphère, ils rencontrent des molécules d’air, des particules d’eau et autres composants qui constituent notre atmosphère.

C’est à ce moment-là que se produit un phénomène appelé diffusion de la lumière solaire. Concrètement, les différentes longueurs d’onde de la lumière sont réfractées ou diffusées par ces molécules et particules dans l’atmosphère.

L’explication scientifique : la diffusion Rayleigh

Ce processus complexe s’appelle en réalité « la diffusion Rayleigh », qui est responsable du fameux ciel bleu. Ce physicien britannique du nom de Lord Rayleigh a élucidé ce mystère en 1871. Selon sa théorie, la lumière diffuse suivant des intensités proportionnelles au carré inverse des longueurs d’onde; ainsi, plus une couleur a une petite longueur d’onde, plus elle sera diffusée efficacement par l’atmosphère terrestre.

Les longueurs d’onde bleues et violettes : les grandes gagnantes

Dans le spectre visible, les couleurs ayant les plus courtes longueurs d’onde sont le bleu et le violet. La lumière violette étant encore plus courte que celle du bleu, elle a donc tendance à être davantage diffusée. Cependant, nos yeux sont moins sensibles à la lumière violette qu’à la lumière bleue. De ce fait, nous percevons beaucoup mieux cette dernière.

Le ciel bleu : notre œil en action

Nos yeux, composés de cellules spécialisées appelées cônes et bâtonnets, sont capables de détecter différentes longueurs d’onde et de convertir ces signaux lumineux en stimulations nerveuses qui permettent à notre cerveau d’interpréter les couleurs. La grande majorité des humains possède trois types de cônes (trichromates), chacun sensible à une plage spécifique de longueurs d’onde : rouge, vert et bleu.

Ces récepteurs sensoriels peuvent être comparés à des filtres qui sélectionnent pour nous le bleu par rapport au violet lorsqu’ils captent la luminosité du ciel. Ainsi, l’intensité maximale de perception des couleurs pour un œil humain se situe autour du vert-bleu.

Et qu’en est-il du crépuscule et de l’aurore ?

Lorsque le soleil est bas sur l’horizon, ses rayons traversent une plus grande épaisseur atmosphérique que lorsque le Soleil est au zénith. Ainsi, la diffusion Rayleigh est beaucoup plus importante et affecte davantage les longueurs d’onde courtes comme le bleu et le vert, les éliminant presque totalement de la lumière incidente et ne laissant subsister que des longueurs d’onde un peu plus longues telles que l’orange et le rouge.

Voilà pourquoi lors des couchers et levers de soleil, le ciel présente des teintes rosées et orangées si particulières et agréables à regarder. Cela s’appelle également la «dispersion de Mie» et rend possible la présence de ces magnifiques couleurs pendant les heures crépusculaires.

Les autres facteurs influençant la couleur du ciel

En plus des processus précédemment cités, d’autres facteurs peuvent impacter notre perception de la couleur du ciel :

L’altitude : En montagne, l’air est moins dense et le nombre de particules en suspension est réduit, ce qui conduit à une diminution de la diffusion de la lumière, intensifiant ainsi la couleur bleue du ciel.
La pollution : La présence de polluants dans l’atmosphère augmente la concentration des particules en suspension, modifiant ainsi le spectre de diffusion et de réfraction de la lumière solaire. Cette situation provoque parfois l’apparition de teintes grisâtres ou brunes dans le ciel, spécialement dans les zones urbaines et industrielles.

Maintenant que vous avez compris les mécanismes complexes qui se cachent derrière la couleur de notre fabuleux ciel, pourquoi ne pas prendre un moment pour l’admirer et apprécier cette beauté naturelle ? Vous ne le verrez probablement plus de la même manière !

Ressources utiles :