Tout le monde sait que le ciel est bleu, mais pourquoi? Il semble qu'il devrait y avoir une explication simple pour quelque chose de si commun que nous tenons pour acquis. Après tout, quand nous voyons le ciel, que voyons-nous d'autre?
Presque tout le monde s'accorde à dire que la principale raison pour laquelle le ciel est bleu est la diffusion de Rayleigh. Il s'agit d'un phénomène par lequel la lumière du soleil se plie lorsqu'elle passe à travers les molécules d'air. Par conséquent, la lumière bleue diffuse plus que les autres couleurs de lumière, donnant l'apparence d'une teinte bleue. Il existe de nombreuses théories différentes sur la raison de ce phénomène et la plupart d'entre elles sont contestées.
Certains scientifiques pensent que la lumière du soleil pénétrant à un angle oblique provoque des turbulences dans les molécules d'air et crée une diffusion de Rayleigh ; d'autres spéculent que la diffusion est causée par la lumière frappant de minuscules particules dans l'atmosphère appelées aérosols ; et d'autres encore supposent que la diffusion de Rayleigh résulte de l'interaction de la lumière UV avec les gaz de la haute atmosphère (la stratosphère). Ces hypothèses présentent également plusieurs difficultés, car elles devraient expliquer pourquoi seule une longueur d'onde spécifique de lumière (bleue) est affectée plutôt que d'autres longueurs d'onde ou types de lumière (rouge ou jaune).
Diffusion de Rayleigh
Le processus de diffusion Rayleigh est dû au fait que la lumière se déplace par ondes ; il est ensuite affecté par d'autres ondes lorsqu'il se déplace dans l'air. La lumière bleue diffuse plus que les autres longueurs d'onde de la lumière parce que les molécules dans l'atmosphère sont légèrement plus denses que les autres longueurs d'onde (ou, pour le dire simplement, plus épaisses). Par conséquent, la lumière bleue a plus de mal à traverser l'air que les autres longueurs d'onde, ce qui la fait se disperser.
lumière ultraviolette
La lumière UV est la plus nocive pour l'homme. La raison principale de sa nocivité est la présence de radicaux libres qui peuvent provoquer des mutations de l'ADN et donc des cancers. Les rayons UV sont également responsables de la dégradation de nombreuses molécules du corps humain, dont certaines vitamines. De plus, ce rayonnement augmente le risque de développer un cancer de la peau.
Stratosphère et ciel bleu
Dans la stratosphère, l'air est si mince qu'il atteint une zone de basse pression. L'effet de la basse pression sur les molécules d'air les fait se déplacer plus lentement, ce qui réduit la diffusion de la lumière bleue. Lorsque la température de l'air diminue avec l'altitude, la couche d'ozone se forme dans la stratosphère. Cette couche est chargée de filtrer les rayons UV, nous permettant de profiter des bienfaits du soleil sans avoir à nous soucier des dommages cutanés.
La couche d'ozone est extrêmement sensible aux variations de température et à la pollution atmosphérique ; si l'un ou l'autre est déséquilibré, la couche rétrécit, permettant à davantage de rayons UV d'atteindre la surface de la terre. Cela pourrait entraîner une augmentation des taux de cancer de la peau, c'est pourquoi il est important de protéger la couche d'ozone.
Couche d'ozone
Lorsque les rayons ultraviolets frappent les molécules de la stratosphère, elles se décomposent et deviennent des composés d'oxygène et d'azote. Les composés oxygénés sont ce que nous respirons, et les composés azotés ont de nombreuses utilisations, notamment comme engrais et pour produire des sources d'énergie. Une telle utilisation est un gaz utilisé dans les climatiseurs. La couche d'ozone étant très sensible, on la trouve principalement dans la stratosphère. Si la couche d'ozone venait à se décomposer, nous pourrions subir des rayons UV plus nocifs et avoir moins d'oxygène disponible pour respirer.
Formule chimique de l'oxygène et de l'azote
La formule chimique de l'oxygène (O2) et de l'azote (N2) est une formule en deux parties, chacune ayant une unité de mesure : une molécule (m). La molécule d'oxygène contient deux unités d'O2, dont chacune est un seul atome d'oxygène. La molécule d'azote contient deux unités N2, dont chacune est un seul atome d'azote.
Dioxyde d'azote (NO2)
Le dioxyde d'azote est un gaz nocif qui est l'un des sous-produits des engrais azotés et de la production d'énergie. Lorsque les plantes utilisent les nitrates comme source d'énergie, elles décomposent les molécules d'azote et libèrent du dioxyde d'azote. Ce gaz est extrêmement toxique pour les humains et se trouve dans des conditions de smog. En fait, c'est l'un des polluants les plus courants dans les zones urbaines.
Oxyde d'oxygène (O3)
L'oxygène et l'ozone se combinent dans l'air pour former une molécule appelée oxyde d'oxygène. Cette molécule est instable et se forme à partir de l'oxygène lorsqu'elle est exposée au soleil. C'est la principale cause du ciel bleu que vous voyez. Cependant, il existe d'autres substances qui créent la teinte bleue du ciel. L'un des plus courants est le dioxyde de silicium, également connu sous le nom de sable. Les masses d'air riches en particules de sable font apparaître le ciel en bleu.
Le ciel apparaît bleu en raison de la diffusion de Rayleigh, un processus par lequel la lumière est diffusée par les molécules d'air. Cependant, le processus de diffusion n'est pas entièrement compris et plusieurs hypothèses tentent de l'expliquer. La principale raison pour laquelle le ciel est bleu est la diffusion de Rayleigh, mais d'autres substances contribuent à la couleur bleue du ciel, notamment le dioxyde de silicium et les particules de sable.