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Introduction 3 mars 2017

Posté par phenomeneslumineuxdansleciel dans : Couleur du ciel , ajouter un commentaire

La couleur du ciel vient de la même manière dont les rayons du soleil sont transmis par l’atmosphère terrestre. La magnétosphère arrête les particules ionisées du soleil, l’atmosphère arrête les ultraviolets grâce à la couche d’ozone et les infrarouges grâce à l’humidité de l’air mais elle laisse passer la lumière blanche.

 

La lumière blanche produite par le soleil est constituée de l’ensemble de toutes les couleurs dont la somme forme le blanc ( synthèse additive des couleurs ). Les photons, petites particules de lumière, transportent chacun une couleur déterminée. Comme ils sont produis dans les mêmes proportions et au même instant, les photons se mélangent pour former la lumière blanche. Un photon peut être considéré comme une particule ou bien comme une onde ( dualité onde-corpuscule ). Une onde se caractérise par sa longueur d’onde. Le bleu a une longueur d’onde de 446 nm alors que le rouge possède une longueur d’onde de 750 nm. Ainsi à chaque couleur est associée une longueur d’onde particulière.

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Spectre de la lumière blanche.

Diffusion des couleurs

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Les lois de Rayleigh nous apprennent que les particules diffusent les ondes dont la longueur est plus petite que la taille de ces même particules, c’est-à-dire que les ondes rebondissent successivement sur les molécules d’air. L’intensité de la couleur diffusée est inversement proportionnelle à la puissance quatrième de sa longueur d’onde. Or les molécules de l’atmosphère: oxygène, azote et poussières sont d’une taille proche des longueurs d’ondes lumineuses. Les photons transportant le bleu sont fortement diffusés par l’atmosphère alors que le rouge ne l’est pas.

 

Intensité de diffusion du bleu: Ib=1/(446*10^-9)^4=2.52*10^25

Intensité de diffusion du rouge: Ir=1/750*10^-9)^4=3.16*10^24

Le rapport des deux: Ib/Ir=8

Donc la couleur bleu est 8 fois plus diffusée que le rouge.

 

Lorsqu’on regarde le ciel, la lumière qui parvient à notre œil a deux origines distinctes: l’une provient directement du soleil en ligne droite et l’autre suit un parcours chaotique totalement désordonné et imprévisible ( mouvement brownien ) puisque diffusée par l’atmosphère : le bleu nous vient donc de partout. La première est blanche et provoque des ombres crues à cause de sa trajectoire droite provenant du soleil alors que l’autre est dominée par le bleu et ne provoque pas d’ombre car nous arrive de toutes les directions: le ciel. C’est donc la raison de la couleur bleu ciel.

Autres couleurs du ciel

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La lumière qui nous arrive du soleil couchant parcours une bien plus longue distance dans l’atmosphère avant de nous arriver le nombre de molécules sur lesquelles rebondir augmente considérablement, les couleurs bleues et violettes ont eu le temps d’être complètement diffusées. Ainsi, en l’absence des composants bleus et violets, il ne reste que du jaune et du rouge avec un peu de vert dans le ciel, ce qui donne une teinte pourpre.

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Sur la Terre, en altitude, la couche d’atmosphère est plus mince ce qui réduit la diffusion de la lumière blanche. La lumière diffuse constituant le ciel est moins importante, il nous apparaît alors plus foncé. Alors qu’au niveau de la mer, la diffusion plus importante éclaircie le ciel: le bleu est plus diffusé et le vert un peu aussi.

La lune ne possédant pas d’atmosphère ( faible masse ), la lumière du soleil ne subit aucune diffusion. Cette absence de couleur se traduit par un ciel noir dans lequel se détache très visiblement quelques étoiles dont la lumière directe ne subit aucune diffusion.

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