Pourquoi le ciel rougit-il au coucher du soleil ?

Pourquoi un trajet plus long change-t-il la couleur ?

Météo-France rappelle le principe de la diffusion de Rayleigh : la puissance diffusée varie en raison inverse de la longueur d'onde élevée à la puissance quatre, ce qui fait que les rayonnements de courte longueur d'onde, comme le bleu, sont diffusés presque en totalité. Quand le soleil est bas sur l'horizon, sa lumière traverse une couche d'atmosphère bien plus épaisse qu'à midi, où elle arrive presque à la verticale. Météo-France précise qu'au lever et au coucher du soleil, la lumière parcourt ainsi une bien plus grande épaisseur d'atmosphère avant d'atteindre l'œil de l'observateur, ce qui laisse le temps à la quasi-totalité du bleu d'être diffusée ailleurs avant d'arriver jusqu'à l'observateur.

Les poussières et la pollution jouent-elles un rôle différent ?

Oui, et Météo-France distingue bien les deux mécanismes. Dans un article consacré aux ciels orangés causés par le sable saharien transporté par le vent, l'agence explique qu'il s'agit d'un phénomène optique dû à la diffusion de la lumière sur les particules de poussière en suspension, qui peut colorer le ciel d'ocre, d'orange, voire de rouge quand le soleil est bas. Cette diffusion par de grosses particules de poussière, appelée diffusion de Mie, est différente de la diffusion de Rayleigh par les molécules d'air : la diffusion de Mie a tendance à blanchir ou rendre laiteux le ciel, tandis que la diffusion de Rayleigh le teinte de bleu, puis de rouge et d'orange selon l'angle du soleil.

D'après Météo-France.

Un événement naturel peut-il rendre ces couchers de soleil plus spectaculaires ?

Oui, et l'exemple le plus marquant reste celui des grandes éruptions volcaniques. La photothèque du CNRS légende un cliché pris après l'éruption du mont Pinatubo (1991) : « ciel rouge durant le crépuscule, dû aux poussières volcaniques de très haute altitude. » Projetées à très haute altitude, ces poussières volcaniques peuvent rester en suspension dans l'atmosphère pendant plusieurs mois, voire plusieurs années, et intensifier la coloration des couchers de soleil bien après l'éruption elle-même, parfois à l'échelle de toute la planète.

Quel est le lien avec la physique générale de la lumière ?

Ces deux phénomènes, ciel bleu le jour et ciel rouge le soir, reposent sur la même notion de base : la lumière du soleil contient toutes les couleurs visibles, et c'est la façon dont l'atmosphère les trie en les diffusant différemment selon leur longueur d'onde qui façonne la couleur perçue du ciel, un principe de décomposition de la lumière que l'on retrouve, sous une forme différente, dans la formation d'un arc-en-ciel après une averse.

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