FORMULES de PHYSIQUE
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COULEURS du CIEL et de la MER
-couleurs du ciel et de la mer
Couleur du ciel le jour
Le jour (sur Terre) le ciel est récepteur de lumière grâce à la diffusion de la lumière solaire par les molécules de l'air atmosphérique (il y a réémission des photons qui ont heurté les molécules d'air) Cela dépend beaucoup de la longueur de l'onde lumineuse (à la puissance quatre) et c'est aussi fonction du nombre de molécules d'air rencontrées
En altitude, il y a peu de molécules heurtées par les rayons et la diffusion (effet Raman) sera donc surtout sensible envers la gamme des ondes plus courtes que les autres, c'est à dire le violet .
En un ciel de moindre altitude, il y a plus de molécules rencontrées, mais toujours tendance à favoriser les longueurs d'ondes les plus courtes, donc tendance vers le bleu.
Quand le soir arrive, les rayons rasants ont beaucoup plus d'épaisseur de molécules d’air à heurter pour traverser et la diffusion tend vers l'orange-rouge.
Et sur la lune, il n'y a pas d'air, donc la diffusion n'existe pas et le ciel est uniformément noir , même quand il ne fait pas nuit
Couleur du ciel la nuit
La nuit (sur Terre) le ciel devient émetteur de lumière, car l’atmosphère laisse paraître les sources lumineuses astrales
Cependant le ciel est noir (malgré 1022 étoiles) C'est le paradoxe d'Olbers
Raisonnons sur leur luminosité : le rayon de l’univers est donné par la loi de Hubble (expansion) soit lH = c.(correctif de 1,2) / H0 = 3.108 m/s (1,2) / 2,3.10-18 s-1)
soit # 1,6.1026 mètres , ce qui devient (en tenant compte de l'expansion 6.1026 m.
En supposant l’univers sphérique, cela donne une surface limite de l’ordre de 1054 m²
Par ailleurs, la surface moyenne d'une galaxie (groupe d'étoiles) est de 1043 m² .
Comme il y a # 1011 galaxies, on pourrait penser qu'il y en a assez pour éclairer totalement le fond du ciel (1043+11 = 1054)
Mais les galaxies ne sont pas toutes en fond du ciel et si elles sont réparties isotropiquement, il n'y en a plus que la moitié (en exposants) qui peuvent couvrir une projection sur le fond. Il faut par ailleurs tenir compte des innombrables nuages intergalactiques et autres obstacles à photons, atténuant encore la densité de lumière perceptible. Il faut aussi tenir compte du décalage vers le rouge, qui atténue les photons jaunes -les mieux perçus par nous-
Donc, avec une si faible proportion de sources éclairantes, il n'est pas paradoxal que le ciel soit noir la nuit
Couleur de la mer
Comme pour l’air, la diffusion de la lumière solaire par les molécules du milieu (l'eau) dépend beaucoup de la longueur de l'onde lumineuse et elle est aussi fonction du nombre de molécules d'eau rencontrées. Or les molécules d'eau absorbent surtout le rouge et le jaune, il reste donc une prédominance bleu-vert.
Par ailleurs, plus il y a d'éléments chlorophylliens dans l'eau, (absorbeurs de bleu), plus l'eau sera verte.
Mais à une profondeur de ~500 mètres, aucun photon n'arrive plus, donc il y fait noir.