Questions aux experts

A cette question, tout d'abord une réponse simple : les nuages roses au lever ou au coucher du soleil sont colorés par la lumière du soleil qui, bas sur l'horizon, fait subir à ses rayons un long trajet dans l'atmosphère. La diffusion de la lumière solaire par les molécules est plus forte dans le bleu et le violet (c'est pourquoi le ciel est bleu ; c'est la couleur de la diffusion par l'air) et la lumière blanche s'appauvrit petit à petit en violet, bleu, et même en vert pour devenir de plus en plus jaune, orange, puis rouge. Cette couleur n'est pas spécifique des nuages : un sommet enneigé, s'il est suffisamment élevé, peut présenter les mêmes couleurs.

Lorsque le soleil est plus haut dans le ciel, la diffusion par l'air devient négligeable et la diffusion par les nuages, dont les gouttes d'eau sont plusieurs dizaines de milliers de fois plus grosses que les molécules, n'est plus colorée. Les nuages apparaissent blanc, gris clair ou gris sombre suivant la quantité de lumière qui leur parvient. Il est parfois frappant de voir des nuages gris clair couverts par un plafond beaucoup plus sombre. La lumière suit des trajets souvent obscurs ! Il faut savoir qu'un gros nuage d'orage de plusieurs milliers de mètres d'épaisseur peut ne laisser filtrer à sa base que moins d'un millième de la lumière incidente à son sommet.

Mais il y a aussi une réponse plus difficile en ce qui concerne les couleurs observées parfois sur des nuages élevés, couleurs qui rappellent celles de l'arc-en-ciel et qui sont dues à la diffraction par des cristaux de glace. La seule explication simple, mais bien incomplète, est que les phénomènes de diffraction, comme les interférences, dépendent de la longueur d'onde. Les anneaux de lumière diffractés par ces cristaux et formant les halos solaires ont des directions variables avec la longueur d'onde et dispersent donc les composantes de la lumière blanche. Avec l'arc-en-ciel on observe un phénomène analogue, mais c'est la réfraction dans l'eau, également tributaire de la longueur d'onde, qui se manifeste. Le phénomène de l'arc-en-ciel est plus simple, plus lumineux, et plus facilement observable.