Pourquoi le ciel est bleu (et rouge le soir)
Le bleu du jour et le rouge du couchant tiennent au même phénomène. Voici comment la lumière trie ses couleurs en traversant l'air.
Lève les yeux un après-midi de beau temps. Le ciel est bleu, uniformément bleu, alors que le Soleil qui l'éclaire est d'un blanc jaunâtre. D'où sort cette couleur qui n'appartient ni au Soleil ni à l'air lui-même ? L'air est transparent, après tout. On voit à travers sans problème. Et pourtant, quelque chose là-haut fabrique du bleu à longueur de journée.
La réponse tient dans une idée simple : la lumière du Soleil se cogne aux molécules de l'atmosphère, et toutes les couleurs ne rebondissent pas de la même façon.
La lumière blanche est un mélange qui se sépare
Ce qu'on appelle lumière blanche est en réalité un cocktail. Du rouge, de l'orange, du jaune, du vert, du bleu, du violet, tout est là, mêlé. Newton l'a montré au XVIIe siècle avec un prisme : fais entrer un rayon de Soleil dans un morceau de verre bien taillé, et il ressort en éventail de couleurs. L'arc-en-ciel, c'est le même tour de magie, joué par des gouttes de pluie.
Chaque couleur correspond à une longueur d'onde. Le rouge, ce sont de grandes ondulations, paresseuses, espacées. Le bleu et le violet, des ondulations serrées, nerveuses, qui se répètent vite. Garde cette image en tête : le rouge, c'est la houle du large ; le bleu, c'est le clapot pressé d'un jour de vent.
Pourquoi le bleu gagne le concours
Quand la lumière du Soleil entre dans l'atmosphère, elle rencontre des milliards de molécules d'azote et d'oxygène, minuscules, bien plus petites que les ondes de lumière elles-mêmes. À ce contact, une partie de la lumière est renvoyée dans toutes les directions. Les physiciens appellent ça la diffusion, et celle qui nous intéresse porte le nom d'un savant anglais, Lord Rayleigh, qui l'a décrite vers 1870.
Voici le point crucial. Ces petites molécules diffusent beaucoup plus efficacement les couleurs à ondes courtes que les couleurs à ondes longues. Le bleu et le violet sont attrapés, secoués, renvoyés dans tous les sens. Le rouge et le jaune, eux, poursuivent tranquillement leur route presque tout droit. La différence n'est pas mince : le bleu est diffusé bien plus fortement que le rouge, l'écart se compte en dizaines de fois.
Résultat, quand tu regardes le ciel ailleurs qu'en direction du Soleil, tu vois cette lumière bleue qui a ricoché de molécule en molécule avant d'arriver jusqu'à ton œil. Le ciel entier devient une immense lampe bleue, allumée par cette lumière éparpillée.
Petite question de quiz qui piège tout le monde : et le violet, alors ? Le violet est diffusé encore plus que le bleu. Le ciel devrait donc être violet. Deux raisons l'en empêchent : le Soleil émet moins de violet que de bleu, et surtout nos yeux sont bien plus sensibles au bleu qu'au violet. Notre cerveau tranche pour le bleu. La nature propose, la rétine dispose.
Le rouge du soir, même histoire à l'envers
Le coucher de Soleil utilise exactement le même mécanisme, mais joué dans l'autre sens. Tout change parce que la lumière ne prend plus le même chemin.
À midi, le Soleil est haut. Ses rayons plongent presque droit et ne traversent qu'une épaisseur modeste d'atmosphère. Le soir, le Soleil rase l'horizon. Sa lumière arrive de biais et doit se frayer un passage à travers une couche d'air bien plus longue, parfois des centaines de kilomètres au lieu de quelques dizaines. Imagine la différence entre plonger tout droit dans une piscine et la traverser dans sa longueur.
Sur ce trajet interminable, le bleu se fait diffuser encore et encore, dispersé sur les côtés bien avant d'atteindre tes yeux. Il est essoré en route. Ne survivent au voyage que les couleurs les plus résistantes, celles qui filent droit : l'orange et le rouge. Voilà pourquoi le disque solaire et les nuages autour de lui s'embrasent en fin de journée. Ce n'est pas le ciel qui change de nature, c'est le trajet de la lumière qui s'allonge et filtre le bleu au passage.
C'est aussi pourquoi les couchers de Soleil sont souvent plus flamboyants après le passage d'un orage ou par temps chargé de poussière : davantage de particules en suspension, davantage de lumière triée, et des rouges qui virent au braise.
La prochaine fois qu'un ciel de fin d'août s'enflamme au-dessus des toits, tu sauras que tu regardes la même lumière bleue de midi, simplement fatiguée d'avoir traversé trop d'air. Le Soleil n'a pas changé de couleur. Il a juste pris le chemin le plus long pour te dire bonsoir.
