Une question de chemin, pas de soleil
Le soleil n’a pas changé de couleur entre midi et le soir. Ce qui change, c’est la quantité d’atmosphère que sa lumière doit traverser pour vous atteindre. Quand il est au zénith, la lumière descend presque verticalement et ne parcourt qu’une fine couche d’air. Quand il est à l’horizon, la même lumière entre par le côté et traverse une couche jusqu’à quarante fois plus épaisse, le long d’une trajectoire qui frôle la surface de la Terre.
Cette traversée plus longue n’est pas neutre. L’air est plein de molécules (surtout de l’azote et de l’oxygène) qui se mettent à interagir avec la lumière qui les traverse. Et ces molécules ont une préférence : elles dispersent les couleurs courtes (le bleu, le violet) beaucoup plus que les couleurs longues (le rouge, l’orange).
La diffusion qui prend le bleu en route
Ce phénomène a un nom et un siècle. Il a été décrit en 1871 par le physicien anglais Lord Rayleigh. Il a montré que les molécules d’air dispersent la lumière selon une loi très simple : l’intensité de la diffusion augmente très fortement quand la longueur d’onde diminue : l’effet est d’un ordre de grandeur, le bleu étant diffusé environ cinq à dix fois plus que le rouge dans le visible.
Pendant la journée, ce bleu dispersé partout dans le ciel est ce qui le fait paraître bleu, vu de partout. Le soir, quand le rayon solaire entre presque à plat, la course allongée laisse au bleu le temps de se disperser entièrement hors de la ligne de vue. Il s’éparpille au-dessus de nous, sur le côté, derrière. Ce qui continue tout droit jusqu’à nos yeux, c’est ce qui n’a pas été dispersé : les longueurs d’onde plus longues, les rouges et les oranges.
Le coucher de soleil n’est pas plus rouge ; c’est juste le bleu qui a déjà fini sa route.
Pourquoi certains couchers virent au feu
Si la diffusion suffisait à expliquer la couleur, tous les couchers de soleil seraient identiques. Or vous savez bien qu’ils ne le sont pas. Un soir limpide donnera un disque orangé doux ; un soir d’éruption volcanique, ou de feu de forêt, ou de tempête de sable, donnera un ciel rouge sang qui peut s’étendre sur tout l’hémisphère.
La raison tient aux particules en suspension : poussières, cendres, sels marins, gouttelettes d’eau. Ces particules-là sont beaucoup plus grandes que les molécules d’air, et elles diffusent la lumière différemment, en saturant les couleurs déjà passées. Plus l’atmosphère est chargée, plus le filtre devient étroit, et plus le rouge prend toute la place.
C’est pour cela que les couchers les plus spectaculaires sont souvent observés après un événement climatique : l’éruption du Krakatoa, en 1883, a coloré les ciels du monde pendant des années. Ce que vous voyez le soir, ce n’est donc pas seulement de la lumière — c’est l’état exact, ce jour-là, de l’air qu’elle a dû traverser.