Le ciel est bleu. Vous le constatez presque tous les jours. Mais vous êtes-vous déjà demandé quelle en est la raison ?

Sans atmosphère, le ciel serait noir. C'est le cas sur la Lune où les étoiles, la Terre ou le Soleil se détachent parfaitement sur un ciel noir d'encre.

Par contre, l'atmosphère terrestre existe bel et bien. L'air qui la compose est constitué d'un nombre incroyable de molécules (des petits groupes d'atomes), de poussières et d'infimes gouttelettes d'eau.

La lumière qui nous vient du Soleil est blanche, c'est-à-dire qu'elle est constituée de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Selon sa couleur - on dit sa longueur d'onde - elle interagit plus ou moins avec l'atmosphère. Ce sont justement les plus courtes longueurs d'onde (la lumière bleue et verte) qui sont les plus diffusées par les petites molécules de l'atmosphère. C'est la diffusion de Rayleigh, nommée ainsi en l'honneur de Robert John Rayleigh (fils du célèbre physicien anglais John William Strutt Rayleigh).

Considérons un rayon de lumière bleue en provenance du Soleil. En entrant dans l'atmosphère, il a de fortes chances de heurter une molécule. Si c'est le cas, le rayon sera diffusé, c'est-à-dire éparpillé dans l'atmosphère. De ce fait, en regardant le ciel, vous verrez beaucoup de rayons bleus (les plus soumis à la diffusion de Rayleigh) diffusés par les molécules de l'air, alors que peu de rayons rouges (les moins soumis à la diffusion de Rayleigh) auront été diffusés.

Selon la qualité de l'air, le ciel est plus ou moins bleu
Les poussières et les gouttelettes d'eau ne diffusent pas la lumière, elles la réfléchissent. Elles ajoutent donc un peu de lumière jaune (la couleur du Soleil) au ciel bleu. Celui-ci perd ainsi un peu de sa teinte bleue et blanchit. En montagne, les journées ensoleillées jouissent généralement d'un ciel bleu profond, car l'air y est très pur, c'est-à-dire dépourvu de poussières et d'humidité.

Le Soleil est jaune
C'est aussi la raison pour laquelle le Soleil est jaune. Vu depuis l'espace, il est blanc, mais sur Terre, une partie de sa lumière bleue a été diffusée. Le Soleil accuse donc un excès de longueurs d'onde rouges, d'où un jaunissement du disque solaire.

Pourquoi les couchers de Soleil (ou les levers) sont-ils rouges ?
Nous venons de voir que la lumière bleue est très diffusée dans l'atmosphère, au contraire de la lumière rouge. Lorsque le Soleil est à l'horizon, sa lumière traverse une épaisse couche d'air qui diffuse au maximum. Quand sa lumière nous parvient, elle est en grande partie dépouillée de ses longueurs d'onde bleues. Par contre, le rouge y prédomine et colore le disque solaire en oranger. Ainsi, l'atmosphère se teinte aussi de rouge.