Pourquoi le ciel est-il bleu?

La lumière

Le soleil émet une lumière blanche composée de toutes les couleurs visibles allant du violet jusqu’au rouge, comme dans un arc-en-ciel, selon le principe d’addition des couleurs. Un rayon de lumière blanche qui traverse un prisme montre clairement que la lumière se compose des couleurs de l’arc-en-ciel. Grâce aux trois récepteurs de couleur (les cônes) situés dans notre rétine, notre cerveau interprète la lumière ayant une courte longueur d’onde comme étant bleu et celle ayant une longueur d’onde plus longue comme étant rouge.

La diffusion

Lorsqu’elle entre dans l’atmosphère, la lumière se transmet aux molécules d’air en les excitant. Pour se calmer, ces dernières réémettent la lumière absorbée, mais en suivant les principes de diffusion Rayleigh ou de diffusion de Mie selon leur grosseur et la couleur (ou longueur d’onde) absorbée. La théorie de diffusion Rayleigh explique que les violets et les bleus sont diffusés dans toutes les directions par les minuscules particules d’air, alors que plus la couleur tend vers le rouge (de plus grande longueur d’onde) moins elle est diffusée. Ainsi, le bleu s’étend partout dans le ciel, tandis que les autres couleurs continuent leur chemin. Le ciel nous paraît donc bleu.
Au crépuscule et à l’aurore, la lumière doit traverser une plus grande épaisseur d’atmosphère pour nous parvenir. Le bleu étant déjà tout dispersé chemin faisant, il ne reste que le jaune et le rouge. Nous voyons donc un ciel rougeoyant.