La planète , l'univers : Le bleu du ciel
Pourquoi (quand il fait beau) le ciel est-il bleu ?
Le bleu du ciel s’explique par un phénomène appelé «diffusion Rayleigh». La lumière solaire est diffusée dans toutes les directions par les molécules de l’air. L’intensité de cette diffusion dépend essentiellement de la fréquence de la lumière, c’est-à-dire de sa couleur. La lumière bleue (de haute fréquence) est dix fois plus diffusée que la lumière rouge (de basse fréquence). On voit donc surtout du bleu.
Le même phénomène explique les couleurs rouges au lever et au coucher du Soleil. Quand le Soleil est bas sur l’horizon, sa lumière doit traverser une épaisseur d’atmosphère plus lande. La lumière bleue étant la plus diffusée lors de cette traversée, il reste la lumière rouge.
Selon la physique classique, une charge électrique, accélérée, émet un rayonnement électromagnétique (la lumière et les ondes radio, par exemple, sont des rayonnements électromagnétiques). Inversement, un rayonnement électromagnétique agit sur une particule chargée en la forçant à osciller. Mais une charge oscillante étant sans cesse accélérée réémet des rayonnements, ce qui fait d’elle une source secondaire de rayonnement. C’est ce qu’on appelle la diffusion Rayleigh.
L’atmosphère est constituée de divers gaz. Chaque molécule île gaz (entourée de son cortège d’électrons) peut être traitée comme un oscillateur électronique. La distribution de charge de la molécule présente une certaine «section efficace» au rayonnement incident – une certaine aire sur laquelle ce rayonnement doit tomber pour qu’il soit diffusé. La quantité de rayonnement diffusé dépend de cette section efficace. Dans la diffusion Rayleigh. la section efficace est proportionnelle à la puissance quatrième de la fréquence du rayonnement incident. La lumière solaire est constituée de diverses fréquences visibles, depuis le rouge de basse fréquence jusqu’au bleu de haute fréquence. Parce que sa fréquence est supérieure, le bleu est davantage diffusé que le rouge. C’est cette lumière diffusée que nous voyons.