Les cieux de la Terre sont violets, nous les voyons juste comme bleus

Crédit : Pixelbay utilisateur LalalaB. (CC0 Public Domain)

Pourquoi le ciel est-il bleu ? C’est une question fréquemment posée par les enfants, et la réponse simple est que la lumière bleue est diffusée par notre atmosphère plus que la lumière rouge, d’où le ciel bleu. C’est fondamentalement vrai, mais alors pourquoi ne voit-on pas un ciel violet ?

Le ciel bleu que nous observons dépend de deux facteurs : la façon dont la lumière solaire interagit avec l’atmosphère terrestre, et la façon dont nos yeux perçoivent cette lumière.

Lorsque la lumière interagit avec notre atmosphère, elle peut se disperser, de la même façon qu’une boule de billard peut entrer en collision avec une autre, les faisant partir dans des directions différentes. La principale forme de diffusion atmosphérique est connue sous le nom de diffusion de Rayleigh. Si vous imaginez que des photons rebondissent sur des molécules d’air, c’est une approximation grossière. Mais les photons et les molécules d’air ne sont pas des boules de billard, il y a donc des différences. L’une d’elles est que la quantité de diffusion dépend de la longueur d’onde (ou couleur) de la lumière. Plus la longueur d’onde est courte, plus la lumière est diffusée. Comme l’arc-en-ciel des couleurs allant du rouge au violet correspond à des longueurs d’onde de la lumière allant de longues à courtes, les longueurs d’onde bleues les plus courtes sont davantage diffusées. Notre ciel apparaît donc bleu à cause de toute la lumière bleue diffusée. C’est également la raison pour laquelle les couchers de soleil peuvent paraître rouges. La lumière bleue est diffusée, laissant un coucher de soleil d’apparence rougeâtre.

Mais si c’est le cas, pourquoi le ciel n’est-il pas violet ? Bien sûr, la lumière bleue est plus diffusée que la rouge ou la verte, mais la lumière violette a une longueur d’onde encore plus courte, donc le violet devrait être plus diffusé que le bleu. Le ciel ne devrait-il pas être violet, ou au moins d’un bleu violet ? Il s’avère que notre ciel est violet, mais il apparaît bleu en raison de la façon dont nos yeux fonctionnent.

œil humain. Crédit : Wikipédia

Nous ne voyons pas les longueurs d’onde individuelles. Au lieu de cela, les rétines de nos yeux ont trois types de cellules sensibles à la couleur connues sous le nom de cônes. Un type est plus sensible aux longueurs d’onde rouges, tandis que les deux autres sont plus sensibles aux longueurs d’onde vertes et bleues. Lorsque nous regardons quelque chose et que la lumière frappe notre rétine, la force du signal de chaque type de cône permet à notre cerveau de déterminer les couleurs que nous voyons. Ces couleurs correspondent à peu près aux longueurs d’onde réelles que nous voyons, mais il existe des différences subtiles. Bien que chaque type de cône ait son pic de sensibilité au rouge, au vert ou au bleu, ils détectent également la lumière d’autres couleurs. La lumière dont les longueurs d’onde sont « bleues » stimule le plus les cônes bleus, mais elle stimule aussi un peu le rouge et le vert. Si c’était vraiment la lumière bleue qui était la plus diffusée, alors nous verrions le ciel d’un bleu légèrement verdâtre.

Nous ne voyons pas la teinte verdâtre, cependant, à cause de la lumière violette du ciel. Le violet est le plus diffusé par l’atmosphère terrestre, mais les cônes bleus de nos yeux n’y sont pas aussi sensibles. Si nos cônes rouges ne voient pas bien la lumière bleue ou violette, ils sont un peu plus sensibles au violet que nos cônes verts. Si seules les longueurs d’onde violettes étaient diffusées, nous verrions la lumière violette avec une teinte rougeâtre. Mais lorsque vous combinez la lumière bleue et violette du ciel, la teinte verdâtre du bleu et la teinte rougeâtre du violet sont à peu près les mêmes et se confondent. Donc ce que nous voyons est un ciel bleu pâle.

En ce qui concerne les longueurs d’onde, le ciel de la Terre est vraiment d’un violet bleuté. Mais à cause de nos yeux, nous le voyons comme un bleu pâle.

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