Les aurores polaires apparaissent comme des rideaux lumineux, de couleur verte ou rouge, en mouvement comme dans un courant d’air. On les observe essentiellement dans les régions polaires : elles sont appelées aurores boréales près du Pôle Nord et aurores australes près du Pôle Sud.

Vu de la Terre, notre Soleil semble bien paisible, mais il n’en est rien : il éjecte constamment de très grandes quantités de matière formée de particules électriquement chargées : électrons, protons (charges positives), ions ..., et à une température de l’ordre du million de degrés Celcius !

Ces éjections de matière, que l’on appelle « vent solaire », se produisent à une vitesse de plusieurs centaines de kilomètres par seconde et il ne faut que 2 à 4 jours à ces particules pour arriver au voisinage de la Terre.

La Terre, se comportant comme un gigantesque aimant (à cause du mouvement de son noyau métallique liquide) canalise une partie des particules solaires qui lui parviennent, les orientant vers les pôles terrestres.

Les particules chargées, entrant en collision avec les atomes d’oxygène et d’azote de la haute atmosphère (l’ionosphère, située entre 80 et 1 000 km d’altitude) leur font émettre des lumières colorées. L’azote donnant des couleurs bleues et rouge, l’oxygène donnant des couleurs vertes et rouge.

Ce phénomène ne dure que de quelques secondes à quelques minutes, et montre une augmentation en fréquence tous les 11 ans, alors que l’activité solaire est à son maximum.

Vidéo d'une aurore boréale filmée en Finlande en janvier 2012.

LE PHENOMENE

De jour comme de nuit, la Terre reçoit la lumière des étoiles, dont Le Soleil . D'autres astres comme la Lune ou les autres planètes du système solaire, éclairées par le Soleil peuvent être visibles dans le ciel.

Nous ne devrions y observer que ces objets célestes, noyés dans le noir comme en pleine nuit ...

C'est d'ailleurs ainsi que le voient les astronautes : Le Soleil blanc, noyé dans le noir ...

Or, sur Terre, bien sûr le ciel nous apparait bleu !

 

 L'EXPLICATION

 

- La lumière blanche du Soleil est en réalité constituée d'un mélange de lumières visibles colorées, et cela se manifeste par exemple lors de la formation d'un arc-en-ciel, ce qui permet d'observer ce que l'on appelle le spectre de la lumière blanche, qui a été décrit par Newton comme composé de 7 couleurs (rouge-orange-jaune-vert-bleu-indigo-violet). :

- Dans le vide de l'Espace, la lumière su Soleil se déplace en ligne droite, mais en entrant au contact des molécules constituant l'atmosphère, les différentes composantes ne se comportent pas tout à fait de la même façon : une petite partie de cette lumière est diffusée par l'air, c'est à dire absorbée par l'atmosphère puis renvoyée dans toutes les directions. Les lumières proches du bleu et du violet sont plus diffusées que les autres. Nous recevons donc cette lumière bleue : le ciel est  bleu !

- Ce phénomène n'est visible que le jour, à la lumière du Soleil : la nuit, les autres astres (Lune, étoiles, ...) ne sont pas suffisamment lumineux, le ciel est donc noir.

- En montagne, le bleu du ciel est plus profond qu'au niveau de la mer et devient même de plus en plus foncé, jusqu'à noir lorsqu'on monte encore en altitude en arrivant dans l'espace, au fur et à mesure que la couche d'atmosphère se réduit.

 

 

 - Lors d'un coucher de Soleil, celui-ci apparait rouge (ainsi que le ciel qui l'entoure) : à ce moment de la journée, la position du Soleil et de la Terre fait que la lumière traverse une couche d'atmosphère plus importante et dans ce cas, les lumières proches du bleu et du vert ont toutes été absorbées : ne restent que celles proches du rouge !

- Cela signifie encore que si la couche atmosphérique de la Terre était suffisamment épaisse, la couleur du ciel serait constamment rouge !

 

 

 - Enfin, la couleur du ciel dépend aussi de la composition de l'atmosphère : elle est donc différente selon la planète sur laquelle ont se trouve !

Voici la couleur du ciel sur mars, en plein midi ! Son atmosphère est très riche en dioxyde de carbone ...

(photo prise par la sonde Mars Pathfinder en 1997)

Pour comprendre le phénomène des éclipses :

 

Un reportage de France 2 à Fécamp (Département de la Seine Maritime) le 11 août 1999, lors de l'éclipse totale de soleil.

On est en plein midi et il fait presque nuit !