Ciel bleu
Découvrez pourquoi le ciel est bleu et le coucher du soleil rouge.
Quand la lumière du soleil traverse l’atmosphère, la couleur bleue est plus dispersée que les autres couleurs, donnant une teinte dominante jaune-orange à la lumière transmise. La lumière diffusée rend le ciel bleu ; la lumière transmise ultimement rend le coucher de soleil rouge orangé.
- Boîte en plastique transparente ou un grand bécher, une cruche ou un aquarium
- Eau du robinet
- Lampe de poche
- Quelques gouttes de lait (ou du lait en poudre) à ajouter à l’eau de l’aquarium pour rendre le faisceau visible
- Un filtre polarisant, par exemple un verre d’une ancienne paire de lunettes de soleil polarisées
- Facultatif : Carton blanc vierge
- Remplissez le récipient avec de l’eau.
- Placez la source de lumière de sorte que le faisceau passe à travers le récipient. (Voir le croquis ci-dessous ; cliquez pour agrandir.)
- Ajoutez quelques gouttes de lait à la fois (ou ajoutez une pincée de lait en poudre à la fois). Remuez jusqu’à ce que le faisceau lumineux soit clairement visible dans le liquide.
Regardez le faisceau depuis le côté de l’aquarium et ensuite depuis l’extrémité de l’aquarium (voir le croquis ci-dessus). Vous pouvez aussi projeter la lumière sur une carte blanche tenue à l’extrémité de l’aquarium. Depuis le côté, le faisceau semble blanc bleuté ; depuis l’extrémité, il semble jaune-orange.
Si vous avez ajouté assez de lait dans l’eau, vous pourrez voir la couleur du faisceau passer d’un blanc bleuté à un jaune-orange sur la longueur du faisceau.
Le soleil produit de la lumière blanche qui est composée de toutes les couleurs : rouge, orange, jaune, vert, bleu et violet.
La lumière est une onde et chacune de ces couleurs correspond à une fréquence différente et donc à une longueur d’onde de lumière différente.
Les couleurs de l’arc-en-ciel sont classées en fonction de leurs fréquences : les lumières violette et bleue ont des fréquences plus élevées que les lumières jaune, orange et rouge.
Quand la lumière blanche provenant du soleil brille à travers l’atmosphère, elle entre en collision avec les molécules de gaz. Ces molécules diffusent la lumière. Plus l’onde de la lumière est courte, plus elle est diffusée par l’atmosphère. Étant donné que son onde de lumière est beaucoup plus courte, la lumière bleue est diffusée environ dix fois plus que la lumière rouge.
De plus, la fréquence de la lumière bleue, comparée à la lumière rouge, est plus proche de la fréquence de résonance des atomes et des molécules qui composent l’air. Cela signifie que, si les électrons liés aux molécules dans l’air sont poussés, ils vont osciller avec une fréquence naturelle qui est même plus élevée que la fréquence de la lumière bleue. La lumière bleue pousse les électrons dont la fréquence est proche de leur fréquence de résonance naturelle, ce qui a pour conséquence que la lumière bleue est re-rayonnée dans toutes les directions dans un processus appelé diffusion. La lumière rouge qui n’est pas diffusée continue dans sa direction initiale. Quand vous regardez le ciel, la lumière bleue diffusée est la lumière que vous voyez.
Pourquoi le soleil couchant a-t-il une couleur rouge orangé ? Quand le soleil est à l’horizon, sa lumière parcourt un chemin plus long à travers l’atmosphère jusqu’à vos yeux que lorsqu’il se situe directement au-dessus de votre tête. Jusqu’au moment où la lumière du soleil couchant atteint vos yeux, la majorité des couleurs de la lumière a été diffusée. La lumière que vous voyez en fin de compte est rouge orangé.
La lumière violette a une longueur d’onde encore plus courte que la lumière bleue : elle diffuse même plus que la lumière bleue. Pourquoi le ciel n’est-il pas violet ? Parce qu’il n’y en a tout simplement pas assez. Le soleil émet plus de lumière bleue que de lumière violette, de sorte que la majeure partie de la lumière diffusée dans le ciel est bleue.
