Pourquoi le ciel est-il bleu ?
La réponse tient en un mot — la diffusion de Rayleigh — et se comprend avec une simple image : la lumière qui rebondit sur les molécules d'air.
La lumière du Soleil paraît blanche, mais elle contient toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Chaque couleur correspond à une longueur d'onde différente.
La diffusion de Rayleigh
L'atmosphère est pleine de molécules d'azote et d'oxygène, bien plus petites que la longueur d'onde de la lumière. Quand la lumière les traverse, une partie est « diffusée » : renvoyée dans toutes les directions.
Or la diffusion est bien plus forte pour les courtes longueurs d'onde : le bleu et le violet sont diffusés environ dix fois plus que le rouge. Le ciel nous renvoie donc du bleu dans tous les sens — d'où sa couleur partout où on regarde.
Pourquoi pas violet ?
Le violet est encore plus diffusé que le bleu, mais le Soleil émet moins de violet, et nos yeux y sont moins sensibles : le mélange perçu est bleu.
Et les couchers de soleil orangés ?
Au coucher, la lumière traverse une épaisseur d'atmosphère bien plus grande. Le bleu est diffusé en route et « perdu » sur le côté : il ne reste à nos yeux que les longueurs d'onde longues — rouge et orange.
Expérience maison : un verre d'eau avec une goutte de lait, éclairé par une lampe de poche — l'eau prend une teinte bleutée et la lampe vue à travers devient orangée. C'est exactement le mécanisme.