Pourquoi le ciel est-il bleu, puis rouge au coucher du soleil ?
Les molécules de l’air diffusent beaucoup plus efficacement les courtes longueurs d’onde de la lumière solaire : le bleu nous arrive ainsi de toutes les directions du ciel. Quand le Soleil frôle l’horizon, sa lumière traverse davantage d’atmosphère ; une grande partie du bleu est dispersée hors du faisceau direct, qui paraît alors orange ou rouge.
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La lumière du Soleil paraît blanche, mais elle réunit toutes les couleurs visibles. Dans l’atmosphère, les molécules, surtout l’azote et l’oxygène, sont bien plus petites que les longueurs d’onde de cette lumière. Elles provoquent une diffusion dite de Rayleigh, beaucoup plus forte pour les courtes longueurs d’onde que pour les longues.
Le bleu est donc largement dévié dans toutes les directions : où que l’on regarde loin du Soleil, une partie de cette lumière diffusée atteint nos yeux. Au coucher, le rayon solaire suit un trajet oblique et bien plus long dans l’air. Les bleus — et une partie des verts — sont davantage retirés du faisceau direct ; les oranges et les rouges, moins diffusés, dominent la lumière qui reste.
Une question de longueur d’onde
Dans le domaine de Rayleigh, l’intensité diffusée varie approximativement comme l’inverse de la quatrième puissance de la longueur d’onde. Une petite différence de longueur d’onde produit donc un grand écart de diffusion : le bleu est bien plus dispersé que le rouge.
Pourquoi le ciel n’est-il pas violet, puisque le violet a une longueur d’onde encore plus courte ? Parce que la couleur perçue dépend aussi du spectre solaire et de notre vision : le Soleil fournit moins de lumière dans l’extrême violet visible et l’œil humain y est moins sensible. Le mélange reçu est ainsi perçu principalement comme bleu.
De midi à l’horizon
Quand le Soleil est haut, son faisceau traverse une épaisseur d’atmosphère relativement courte avant de nous atteindre. Le ciel prend sa couleur grâce à la lumière bleue qui a quitté ce faisceau puis a été redirigée vers nos yeux.
Près de l’horizon, le trajet dans l’atmosphère s’allonge fortement. Les courtes longueurs d’onde ont davantage d’occasions d’être diffusées hors de la ligne de visée. En regardant vers le Soleil couchant — sans jamais le fixer directement — on reçoit donc une lumière appauvrie en bleu et enrichie, relativement, en jaune, orange et rouge. Lever et coucher reposent sur le même mécanisme.
Tous les soirs ne se ressemblent pas
La diffusion de Rayleigh explique le mécanisme de fond, mais l’atmosphère réelle ne contient pas que des molécules. Aérosols, poussières, fumées, pollution, gouttelettes et nuages diffusent ou absorbent aussi la lumière, selon leur taille et leur nature. Ils peuvent pâlir le bleu, créer une brume blanchâtre ou modifier l’intensité et l’étendue des couleurs du couchant.
Un ciel rouge n’est donc pas un simple compteur de pollution : l’humidité, les nuages, la quantité d’aérosols, leur altitude et la géométrie de l’éclairage comptent ensemble. Et sur une autre planète, une composition atmosphérique différente peut produire une palette tout autre.
Sources et crédits
- Why the sky is blue and sunsets red, Met Office
- Crepuscular Rays and Light Scattering, NASA Johnson Space Center
- Aerosols and Sky Color, NASA Langley Research Center
Visuel : Illustration générée par IA (Codex, outil image_gen) pour Les petits détours, Usage éditorial — Les petits détours.