Pourquoi le coucher de soleil est-il rouge ?

En journée, le ciel est bleu ; le soir, il passe à l'orange, au rose et parfois au rouge sang. La même lumière du soleil produit ces couleurs très différentes selon le chemin qu'elle parcourt dans l'atmosphère. Explication, et pourquoi certains soirs sont bien plus spectaculaires que d'autres.

L'essentiel

  • Les molécules de l'air diffusent beaucoup plus la lumière bleue que la rouge : c'est la diffusion de Rayleigh.
  • Au coucher, la lumière traverse une épaisseur d'air bien plus grande qu'à midi, de l'ordre de 38 fois au ras de l'horizon.
  • Le bleu est dispersé en route ; il reste surtout l'orange et le rouge.
  • Les nuages hauts, les poussières et les aérosols renforcent ou atténuent les couleurs.

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Le bleu du ciel et le rouge du soir : un seul phénomène

La lumière du soleil contient toutes les couleurs. En traversant l'atmosphère, elle rencontre des molécules d'azote et d'oxygène, bien plus petites que sa longueur d'onde. Ces molécules la renvoient dans toutes les directions, et ce d'autant plus que la longueur d'onde est courte : le bleu est diffusé environ cinq à six fois plus que le rouge. C'est la diffusion de Rayleigh, du nom du physicien britannique qui l'a décrite à la fin du XIXe siècle.

En journée, ce bleu diffusé nous arrive de toutes les directions : le ciel paraît bleu. Le soleil, lui, paraît blanc ou légèrement jaune, car il a perdu un peu de bleu en route.

Un trajet beaucoup plus long le soir

Quand le soleil est bas, sa lumière traverse l'atmosphère en biais. Au ras de l'horizon, l'épaisseur d'air traversée est environ 38 fois plus grande que lorsque le soleil est au zénith. Sur ce long trajet, presque tout le bleu et une bonne partie du vert sont diffusés sur le côté avant d'arriver jusqu'à nous. Il reste surtout les grandes longueurs d'onde : le jaune, l'orange, puis le rouge à mesure que le soleil descend.

C'est pourquoi les couleurs changent si vite pendant la dernière demi-heure : chaque degré de moins allonge fortement le chemin de la lumière. Les heures de ce début de spectacle, l'heure dorée, sont calculées chaque jour pour votre ville.

Pourquoi certains couchers de soleil sont-ils plus beaux ?

Les nuages

Sans nuages, on ne voit que le dégradé autour du soleil. Avec des nuages hauts et fragmentés, la lumière rasante éclaire leur face inférieure : le ciel entier peut s'embraser, parfois plusieurs minutes après le coucher. Les nuages bas et épais à l'ouest, au contraire, bloquent la lumière avant qu'elle n'atteigne les autres nuages.

Les particules dans l'air

Les poussières, la fumée et les gouttelettes, plus grosses que les molécules d'air, diffusent toutes les couleurs presque autant. Une petite quantité d'aérosols rend souvent le ciel plus coloré et plus lumineux. En excès, elle le voile et donne un soleil terne, couleur de cuivre. C'est le cas lors des épisodes de poussières sahariennes qui touchent régulièrement la France, ou près des grands incendies.

Les éruptions volcaniques

Les grandes éruptions injectent des aérosols soufrés jusque dans la stratosphère, où ils restent des mois. Après l'éruption du Pinatubo, aux Philippines, en 1991, les couchers de soleil ont été inhabituellement colorés dans le monde entier pendant plus d'un an. Certains historiens de l'art pensent que les ciels flamboyants de peintres du XIXe siècle doivent quelque chose à des éruptions comme celle du Krakatoa en 1883.

L'air après la pluie

Après un passage pluvieux, l'air est lavé de ses poussières : la visibilité est excellente et les couleurs sont nettes, souvent plus jaunes et plus franches. Les journées chaudes et stables de l'été donnent au contraire des couleurs plus diffuses, rosées.

Et le rose après le coucher ?

Peu après le coucher, une bande rose apparaît souvent à l'opposé, au-dessus de l'horizon est, au-dessus d'une bande gris-bleu. Le rose est la lumière rougie du soleil, qui éclaire encore les hautes couches de l'air. La bande sombre en dessous est l'ombre de la Terre elle-même, projetée sur l'atmosphère. On l'observe mieux par temps clair, en tournant le dos au soleil couchant, pendant le crépuscule civil.

Pour aller plus loin : la diffusion de Rayleigh est décrite par John William Strutt, Lord Rayleigh (1871) ; effets optiques de l'éruption du Pinatubo documentés par la NASA et l'Organisation météorologique mondiale.

Questions fréquentes

Pourquoi le soleil est-il rouge quand il se couche ?

Parce que sa lumière traverse alors une très grande épaisseur d'air. Les molécules d'air diffusent surtout le bleu ; il ne reste que l'orange et le rouge.

Pourquoi le ciel est-il parfois rouge après le coucher du soleil ?

Les nuages hauts sont encore éclairés par la lumière rasante du soleil, déjà passé sous l'horizon pour nous. Ils peuvent se colorer jusqu'à un quart d'heure après le coucher.

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