Pourquoi le ciel est-il bleu ? Explication scientifique par notre météorologue

Depuis la Terre, le ciel apparaît bleu et le Soleil jaune. Pourtant, un astronaute observe un Soleil blanc dans un univers noir. Notre météorologue vous explique ce phénomène fascinant.

Pourquoi le ciel est-il bleu vu de la Terre, tandis que le Soleil semble jaune ?

Ni le ciel ni l'univers ne produisent de lumière. La principale source lumineuse est le Soleil, qui émet une lumière blanche. C'est pourquoi un astronaute le voit blanc. Cette lumière blanche est composée de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, comme on peut le vérifier avec un prisme ou un arc-en-ciel naturel.

Quand la lumière blanche solaire pénètre l'atmosphère terrestre, elle interagit avec les molécules gazeuses. Elle est diffusée par ces particules d'air, similairement à la lumière dans le brouillard, où elle semble provenir aussi des gouttelettes d'eau.

La quantité de lumière diffusée dépend de sa longueur d'onde, donc de sa couleur. Ce phénomène, appelé diffusion de Rayleigh, est décrit par la formule du physicien britannique Lord Rayleigh, lauréat du prix Nobel :

Selon cette formule, l'intensité de la diffusion est inversement proportionnelle à la longueur d'onde (λ) élevée à la puissance 4. La longueur d'onde bleue est environ deux fois plus courte que celle du rouge, rendant la diffusion bleue 16 fois (2⁴) plus intense que la diffusion rouge.

Ainsi, la lumière bleue est fortement diffusée, les verts et jaunes moins, et le rouge traverse presque l'atmosphère sans diffusion. Le ciel paraît donc bleu, tandis que le Soleil, privé de sa composante bleue, apparaît jaune.

Dans l'espace, sans air, il n'y a pas de diffusion : le ciel est noir et le Soleil blanc.

À l'aube ou au crépuscule, la lumière parcourt un trajet atmosphérique plus long. La bleue est alors presque entièrement diffusée, suivie d'une partie des jaunes, ne laissant que des tons orange et rouge pour des couchers de soleil spectaculaires.

Après une éruption volcanique, les particules de suie et de poussière accentuent cette diffusion, produisant les couchers de soleil les plus rouges et souvent les plus beaux.