Le ciel et la Terre
Pourquoi le coucher de soleil est-il orange ?
Le même Soleil, le même air… et pourtant, le soir, le ciel s’embrase.
Le soir, le Soleil est tout bas, près de l’horizon. Sa lumière doit alors traverser beaucoup plus d’air pour arriver jusqu’à toi, comme si elle prenait un très long couloir au lieu d’une porte.
Pendant ce long voyage, le bleu rebondit partout et se perd en chemin. Il ne reste presque que le jaune, l’orange et le rouge, qui arrivent jusqu’à tes yeux.
C’est pour ça que le Soleil couchant ressemble à une grosse orange et que les nuages se colorent de rose !
À midi, la lumière du Soleil traverse l’atmosphère presque à la verticale : quelques dizaines de kilomètres d’air seulement. Au coucher, elle arrive en biais et parcourt une épaisseur d’air près de 40 fois plus grande.
Or l’air disperse surtout la lumière bleue : c’est la diffusion de Rayleigh, celle qui rend le ciel bleu dans la journée. Sur un trajet aussi long, presque tout le bleu est dévié sur le côté avant de t’atteindre. La lumière qui arrive en ligne droite est donc appauvrie en bleu : elle paraît jaune, orange, puis rouge à mesure que le Soleil descend.
Les poussières, les fumées ou les cendres de volcans peuvent rendre les couchers de soleil encore plus spectaculaires. Après de grandes éruptions, on observe parfois des ciels rouge vif pendant des mois, partout sur la planète.
La couleur d’un coucher de soleil résulte de l’extinction atmosphérique : la lumière qui nous parvient directement du disque solaire a perdu, en chemin, une partie de ses photons, déviés hors de la ligne de visée. Comme la diffusion de Rayleigh croît fortement quand la longueur d’onde diminue, ce sont surtout les courtes longueurs d’onde (violet, bleu) qui sont éliminées.
Tout dépend de la « masse d’air » traversée. Elle vaut 1 au zénith et atteint environ 38 à l’horizon, en tenant compte de la courbure de la Terre et de la réfraction. Le faisceau direct est alors fortement rougi, et c’est lui qui illumine par en dessous les nuages, d’où leurs teintes roses et pourpres.
Les aérosols jouent aussi un rôle. Les grosses particules (gouttelettes, poussières) diffusent toutes les couleurs à peu près également, ce qui blanchit le ciel, mais les aérosols fins présents en haute altitude prolongent et intensifient les lueurs crépusculaires. Après l’éruption du Krakatoa en 1883, les couchers de soleil furent si rouges que des pompiers américains crurent à un incendie ; certains historiens de l’art voient même dans le ciel du « Cri » d’Edvard Munch un souvenir de ces crépuscules.
La réfraction atmosphérique ajoute un détail : quand le bord inférieur du Soleil touche l’horizon, l’astre est en réalité déjà passé en dessous. L’air courbe ses rayons d’environ un demi-degré, soit son propre diamètre apparent.
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