Un ciel bleu est le résultat de la diffusion de la lumière solaire par l’atmosphère. Si celle-ci n’existait pas, on verrait une voûte céleste toute noire et les étoiles seraient visibles en plein jour. Initialement, la lumière du Soleil est un mélange de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel ; rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Lorsqu’elles sont ainsi “mélangées” la lumière nous paraît blanche, mais il est possible de la décomposer (à travers un prisme par exemple) et d’observer ainsi les différentes couleurs qui la composent. De plus, cette lumière “blanche” voyage sous forme d’ondes de différentes longueurs et chaque couleur a sa propre longueur d’onde. Et c’est pour cela que l’on peut voir un ciel bleu, mais pas que. Vous allez comprendre. [gif]
La lumière voyage donc en ligne droite jusqu’à ce qu’elle rencontre un obstacle qui la renvoie dans une autre direction. Quand les rayons solaires entrent dans l’atmosphère, ils rencontrent les atomes, les molécules d’air, les gouttes d’eau et la poussière dont est constitué l’atmosphère. Lorsque la lumière du soleil, à son zénith, traverse une petite quantité d’atmosphère, c’est principalement la longueur d’onde bleue qui nous parvient. Mais le soir, les rayons du soleil qui frappent la surface de la Terre de manière oblique doivent parcourir une plus grande quantité d’atmosphère. Ce sont alors principalement les longueurs d’onde correspondant à l’orange et au rouge qui sont les plus visibles.
C’est donc un mélange de violet, d’indigo, de bleu, de vert et une petite fraction des autres couleurs qui étant diffusés dans tout le ciel, lui conférant ce bleu qui l’on connait bien. Les différentes nuances de bleu que prend le ciel dépendent de la quantité de vapeur d’eau et de poussières présentes dans l’air. Plus il y a des gouttes d’eau et de poussière dans l’air, plus la diffusion est amplifiée augmentant ainsi la proportion de vert et de jaune, donnant une teinte plus claire au bleu. Par contre, l’absence de poussière et de gouttes d’eau permettent à la radiation bleue de se renforcer (comme dans les hautes montagnes). Ce bleu est normalement plus intense dans les hautes pressions du printemps et de l’automne que pendant celles des mois d’été. Même lorsqu’il y a des hautes pressions, le bleu est affaibli en hiver durant une inversion. De plus, l’intensité de la couleur bleue s’accroît en même temps que l’altitude des lieux d’observations.
