Couleur du ciel
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2008-04-20T15:04:42Z
Bayo
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/* Effet de l'épaisseur de l'atmosphère */
Une partie du [[rayonnement électromagnétique]] émis par le [[soleil]] est réfléchie par l'[[atmosphère (Terre)|atmosphère]] terrestre, y compris des [[rayonnement]]s visibles ([[lumière]]). Une autre partie pénètre cette atmosphère, et éventuellement la traverse, plus ou moins directement, jusqu'à atteindre l'[[œil]] d'un observateur. L'atmosphère terrestre [[diffusion des ondes|diffuse]] les rayonnements provenant du soleil, d'autant plus que leur [[longueur d'onde]] est courte (ce qui correspond, dans le [[spectre visible]], aux [[couleur]]s proches du [[violet]]).
Lorsque nous dirigeons notre regard vers le soleil ou au voisinage de celui-ci, nous percevons les rayonnements les plus directs : ce sont ceux de grande longueur d'onde (couleur tendant vers le [[rouge]]), moins diffusés par l'atmosphère.
Lorsque nous dirigeons notre regard ailleurs dans le ciel, nous percevons des rayonnements dont la trajectoire à partir du soleil est très indirecte : ce sont ceux de courte longueur d'onde (couleur tendant vers le violet), très diffusés par l'atmosphère.
La couleur du ciel est à l'origine de plusieurs noms de couleurs appartenant au [[champ chromatique]] bleu : [[bleu ciel]], [[bleu céleste]], [[bleu céruléen]], etc.
==Spectre visible==
L'[[œil]] humain ne perçoit que la [[lumière]] dite, par définition, ''visible'', dont la [[longueur d'onde]] est comprise entre celle du [[rouge (couleur)|rouge]], longue<ref>si l'on allonge encore cette onde, et donc que l'on diminue sa fréquence, on obtient de l'[[infrarouge]]</ref>, et celle du [[violet]], courte<ref>si l'on raccourcit encore cette onde, et donc qu'on augmente sa fréquence, on obtient de l'[[ultraviolet]]</ref> : voir [[spectre électromagnétique]].
Lorsque toutes les fréquences sont présentes en proportion équivalente, on perçoit la lumière blanche du ''plein soleil''. Mais les différentes fréquences ne réagissent pas de la même façon à plusieurs phénomènes.
* [[absorption (optique)|absorption]]
* [[réfraction]]
* [[Réflexion optique|réflexion]]
* [[dispersion]]
* [[Diffusion des ondes|diffusion]]
Il en résulte que, selon la direction d'observation, la répartition en fréquence (le ''spectre'') est différente et la couleur observée également.
<references/>
[[Image:Spectre des couleurs.png]]
==Effet de l'épaisseur de l'atmosphère ==
[[Image:Coucher Soleil Mimizan.JPG|thumb|right|200px|[[Coucher de soleil]] à [[Mimizan]]]]
L'effet de la [[dispersion]] sur la coloration du [[soleil]] est plus marqué près de l'[[Horizon (physique)|horizon]] qu'au [[Zénith (astronomie)|zénith]] : la [[lumière]] a alors un plus long trajet à travers l'[[Atmosphère de la Terre|atmosphère]] et rencontre donc plus de [[Particule (physique)|particule]]s.
Ainsi, la [[couleur]] du [[ciel]] est variable entre l'[[Aurore (moment de la journée)|aurore]] et le [[crépuscule]]. Au lever (et au [[coucher de soleil|coucher]]) le soleil, près de l'horizon, semble [[rouge (couleur)|rouge]] parce que la [[lumière]] [[bleu]]e a été dispersée au loin et l'on ne voit plus que la [[lumière]] provenant directement du [[soleil]].
[[Image:Sagarmatha ck Oct18 2002.jpg|thumb|left|250px|Ciel au-dessus du [[mont Everest]] (en altitude)]]
[[Image:Notre dame de la garde exterior.jpg|thumb|right|200px|Ciel au-dessus de [[Marseille]] (bord de mer)]]
De même, en altitude, où l'air est plus rare, la dispersion est beaucoup moins forte. On reçoit donc plus de lumière directe, et beaucoup moins de lumière indirecte, diffusée par l'atmosphère : le ciel est moins lumineux, plus sombre, ce qui donne un bleu plus "profond".
==Effets de la composition de l'atmosphère==
La [[luminosité]] du ciel et la qualité de la [[lumière]] qu’il émet dépendent aussi de la composition de l’[[Atmosphère de la Terre|atmosphère]] et de la présence de particules en suspension. Les [[molécule]]s de l’[[air]] diffusent en effet la [[lumière]] avec un effet sélectif, appelé effet Tyndall ou [[Diffusion Rayleigh|diffusion de Rayleigh]], qui donne sa couleur [[bleu]]e au ciel clair.
En fait, la diffusion Rayleigh indique même que le ciel devrait être vu violet. De plus, la loi du [[corps noir]] affirme que le rayonnement du Soleil est plus important dans le domaine du violet (et plus encore pour l'ultraviolet, mais l'ultraviolet est filtré par la [[couche d'ozone]]) que pour le bleu. Mais l'[[œil]] humain en [[vision photopique]] présente un pic de sensibilité autour du vert (longueur d'onde 555 nm), tandis que la sensibilité au violet est 100 fois plus faible. Le "décalage vers le vert" conduit donc à un ciel vu bleu.
La [[Vapeur d'eau|vapeur]] d'[[eau]] est un élément important de la [[luminosité]]. La vapeur d’eau fait que la coloration [[rouge (couleur)|rouge]] du [[soleil]] (et le bleu du ciel) est plus importante le [[soir]] que le [[Matinée|matin]], et en bord de [[mer]] que dans le [[désert]]. Lorsque la quantité d'[[eau]] fait apparaître des [[goutte (physique)|goutte]]s ([[nuage]]s, [[brouillard]]), elles absorbent et diffusent la [[lumière]] incidente ; peu nombreuses, leur effet est surtout de diffusion et rend la voûte céleste plus lumineuse qu’un ciel clair (au détriment de la lumière directe) ; denses, c'est l'[[absorption (optique)|absorption]] qui prend le dessus et leur effet est d'assombrir le ciel.
Les [[particules en suspension]] dans l'air ([[poussière]]s) jouent aussi un rôle notable : elles absorbent partiellement la [[lumière]], diminuant la quantité globale d’[[énergie]] arrivant au [[sol (pédologie)|sol]] ; elles la diffusent éventuellement de façon sélective.
==Explication==
Sir [[John William Strutt Rayleigh]] a calculé l'intensité dispersée par des diffuseurs formés de molécules dipôlaires beaucoup plus petits que la longueur d'onde comme :
<math>I=I_0\cdot 8\pi^4\cdot N\alpha^2\cdot \frac{1+\cos^2(\Theta)}{\lambda^4\cdot R^2}</math>
[[Image:rayleigh.png|center]]
où
* N est le nombre de particules
*<math>\lambda</math> est la longueur d'onde de la lumière incidente
*<math>\alpha</math> est la [[polarisabilité]]
*<math>\Theta</math> est l'angle entre l'onde incidente et l'observateur
==Voir aussi==
===Articles connexes===
* [[Rayon vert]]
* [[Pollution de l'air ]]
* [[Vision photopique]]
* [[Bleu ciel]]
===Liens externes===
* [http://www.vulgum.org/article.php3?id_article=340 Article d’un site collaboratif de vulgarisation de la connaissance par des moyens LIBRES]
* [http://fsp-faq.ifrance.com/usenet-sci-faq/blue_sky-fr.html Pourquoi le ciel est-il bleu ?] (traduction depuis [[Usenet]] [[Physique|Physics]] [[FAQ]])
* [http://cyberzoide.developpez.com/pourquoi/index.php3?page=ciel Pourquoi le ciel est-il bleu et le soleil couchant rouge ? (webzine des sciences et techniques)]
* [http://perso.id-net.fr/~brolis/docs/blue/blue.html Pourquoi le ciel est-il bleu ? : réponse sur un site personnel d’enseignement des sciences physiques et informatique]
* [http://www.astrosurf.com/luxorion/cielbleu-rayonvert.htm Ciel bleu et rayon vert] sur le site ''Luxorion''
* {{fr}} [http://fr.video.yahoo.com/video/play?vid=1155532 pourquoi le ciel est bleu: une vidéo explicative]
{{portail physique}}
[[Catégorie:phénomène optique]]
[[Catégorie:Atmosphère]]
[[Catégorie:Optique appliquée à la photographie]]
[[ca:Color del cel]]
[[de:Diffusstrahlung]]
[[en:Diffuse sky radiation]]
[[es:Radiación difusa del cielo]]
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[[ru:Диффузное излучение неба]]