Le coucher de soleil est un spectacle à la fois énigmatique et captivant qui suscite de nombreuses questions. Pourquoi le ciel change-t-il de couleur ? Pourquoi ces variations de nuances ? Cet article explore les mystères entourant les différentes phases du coucher de soleil et fournit une explication scientifique de ce phénomène naturel.
La rotation de la Terre et l'illusion du mouvement solaire
Le coucher de soleil est une conséquence directe de la rotation de la Terre sur son propre axe. Ce mouvement donne l’illusion que le Soleil se déplace dans le ciel d’est en ouest. En réalité, ce n’est pas notre étoile qui bouge, mais bien notre planète. Au fil des saisons, l’inclinaison de l’axe terrestre fait varier les points de lever et de coucher du Soleil. Ainsi, durant l’équinoxe de mars et septembre, notre astre se lève exactement à l’est et se couche à l’ouest.
Les étapes du crépuscule
Environ une heure avant le coucher du Soleil, nous entrons dans ce que les photographes appellent la « golden hour ». Durant cette période, la lumière est douce et chaude, créant des effets visuels uniques. Au moment précis où le Soleil disparaît derrière l’horizon, commence le crépuscule. Le ciel s’illumine alors d’une myriade de couleurs allant du rose à l’orange vif.
Pourquoi le coucher de soleil change-t-il de couleur ?
Lorsque le Soleil est près de l’horizon, ses rayons traversent une plus grande partie de notre atmosphère terrestre. Cela provoque la diffusion de la lumière solaire et donne lieu à ces magnifiques couleurs lors du crépuscule. La couleur orange d'un coucher de soleil s'explique facilement. Les rayons du soleil effectuent un trajet beaucoup plus long dans l'atmosphère que lorsque le soleil est au zénith. L'image du diaphragme prend une teinte orangée puis rouge.
La couleur bleue du ciel est due aux mêmes phénomènes que la couleur orange d'un coucher de soleil. Ailleurs que dans l'axe du Soleil, ne nous parviennent que des photons qui ont été diffusés. Les photons bleus étant plus diffusés que les photons rouges, le ciel a une couleur bleue.
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Comment bien observer un coucher de soleil ?
Pour vraiment apprécier la beauté d’un coucher de soleil, notre conseil est d’être bien positionné. Regarder vers l’ouest vous permettra d’avoir une vue dégagée du spectacle. Le coucher du Soleil est aussi une invitation à prendre conscience de notre environnement avec tous nos sens. Il est fascinant de noter que lorsque nous observons le Soleil toucher l’horizon, il est en réalité déjà passé sous celui-ci. La présence de particules dans l’air peut aussi jouer un rôle essentiel dans les couleurs du coucher de soleil.
L’ombre de la Terre et la ceinture de Vénus
L’ombre de notre planète est cette bande sombre surmontée de rose que l’on peut admirer soir et matin à l’opposé du point où le Soleil se couche ou se lève. Toute forme éclairée par le Soleil projette une ombre à l’opposé de celui-ci. Notre planète ne déroge pas à cette règle et, soir et matin, elle projette son ombre sur le seul écran suffisamment vaste pour l’afficher : son atmosphère. Le soir, lorsque le ciel est limpide, il suffit de regarder vers l’est, à l’opposé de l’endroit où le Soleil vient de se coucher, pour voir l’ombre terrestre ; le matin, c’est face à l’ouest qu’il faut se tourner pour commencer à la distinguer, une demi-heure environ avant le lever du Soleil. L’ombre terrestre a l’aspect d’une longue bande s’étendant sur près de 180 degrés à l’horizon et centrée sur le point antisolaire. Elle peut atteindre une vingtaine de degrés de hauteur et ses extrémités sont effilées. Bien plus sombre que le ciel qui la domine - elle est d’une teinte bleu ardoise -, l’ombre de notre planète est surmontée d’une lueur rose appelée « ceinture de Vénus » ou « arche anticrépusculaire » par opposition à l’arche crépusculaire présente au-dessus de l’horizon sous lequel se situe le Soleil.
Le Soleil dans le système solaire
Le Soleil, étoile de notre système solaire, est le chef d'orchestre du ballet des planètes qui lui gravitent autour. Véritable réacteur nucléaire naturel, il fournit de la lumière aux différents objets du système solaire depuis maintenant 4,6 milliards d'années. Formé il y a 4,6 milliards d'années, le Soleil est l'étoile du système solaire. Située à 150 millions de kilomètres de la Terre, c'est l'étoile la plus proche de notre planète. Le Soleil est une sphère gazeuse, constituée de 6 couches successives. Le noyau, la zone radiative et la zone de convection sont les couches internes. La photosphère est la couche à la surface du Soleil qui émet le rayonnement lumineux. Le Soleil est constitué principalement d'hydrogène et d'hélium, deux gaz impliqués dans des réactions thermonucléaires. La température du Soleil n'est pas la même dans toutes les couches de sa structure. Ainsi, au niveau du noyau du Soleil, la partie la plus chaude, la température atteint plus de 15 millions de degrés. À sa surface, elle est de 5 570°C, puis augmente dans l'atmosphère du Soleil, atteignant plus de 5 millions de degrés. La température du Soleil est donc maximale dans son cœur, diminue au niveau de sa surface et augmente à nouveau considérablement dans la partie la plus externe de son atmosphère. Le Soleil est composé de 91 % d'hydrogène, de 8,9% d'hélium et de 0,1 % d'éléments plus lourds comme le carbone et l'azote. L'hydrogène et l'hélium sont donc les principaux constituant du Soleil. L'hydrogène est le carburant du Soleil, à l'origine des réactions de fusion nucléaire qui maintiennent la température de notre étoile.
Le Soleil s'est formé il y a 4,6 milliards d'années à partir d'un nuage de gaz et de poussières au même titre que l'ensemble du système solaire. Les gaz et les poussières se sont accrétés, rendant l'ensemble de plus en plus dense. Peu à peu, un noyau s'est constitué. Plus ce dernier est devenu lourd, plus il a attiré de poussières et de gaz sous un effet boule de neige. Cette étoile est très dense. Les gaz sont donc très comprimés, ce qui fait augmenter la température. Sous cette pression et cette chaleur extrêmes, les atomes d'hydrogène fusionnent entre eux, donnant des atomes d'hélium. Une étoile est composée de gaz, principalement d'hydrogène et produit de la lumière.
Le Soleil ne brillera pas éternellement. En effet, d'ici un milliard d'années, il aura consommé une grande partie de l'hydrogène qui lui sert de carburant pour réaliser ses réactions thermonucléaires. À ce moment-là, son noyau sera constitué d'hélium, le produit de ces réactions. Devenu très dense, le noyau s'effondrera sur lui-même, générant de la chaleur, ce qui provoquera la dilatation du Soleil. Peu à peu, l'hélium et l'hydrogène qui composent le Soleil seront consommés par ses réactions thermonucléaires et l'étoile finira par se rétracter sous l'effet de sa propre masse. Elle se transformera alors en naine blanche. À ce stade, le Soleil brillera toujours à cause de la chaleur qu'il continuera d'émettre, mais sa luminosité sera très faible.
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Mercure se trouve à 57,9 millions de kilomètres du Soleil, ce qui fait d'elle la planète la plus proche de notre étoile. À cause de cette proximité et de son atmosphère trop fine pour conserver la chaleur, les températures sur Mercure varient énormément entre le jour et la nuit. La Terre tourne au tour du Soleil en suivant une orbite en forme d'ellipse quasiment circulaire. Lorsque la Terre fait un tour du Soleil et revient à sa position, on dit qu'elle effectue "une révolution".
Observation du Soleil et éphémérides
L'observation du Soleil à l'œil nu requiert une protection optique obligatoire, sous peine de se brûler la rétine. Il est également possible d'observer le Soleil à l'aide d'un télescope. Cet outil concentre les rayons du Soleil, c'est pourquoi il est nécessaire de placer un filtre à l'avant du télescope. Une éphéméride du soleil est une table qui prédit les heures de lever et de coucher du soleil en fonction de la date pour une position donnée. Il peut servir à prévoir des évènements astronomiques et à étudier les déplacements et les positions des objets célestes.
L'angle du Soleil et les saisons
L'angle entre l'écliptique et l'horizon varie au cours des saisons. Il est maximum le soir au printemps et le matin en automne. C'est pourquoi ce sont les deux périodes où on voit le moins difficilement Mercure, et où Vénus est visible même en pleine nuit.
Au printemps et en automne, le Soleil se lève et se couche en faisant un angle maximal par rapport à l'horizon. En été, on est dans le cas intermédiaire entre le 1er cas et le 2è. L'angle est donc plus petit (il dépend de la latitude : plus on est au nord, plus l'angle est petit). En hiver, on est dans le cas intermédiaire entre le 1er cas et le 3è. Là encore, l'angle est plus petit. En été et en hiver, le Soleil fait un angle plus faible et se couche plus lentement. (Le crépuscule d'été est plus long que celui d'hiver parce qu'une fois le Soleil sous l'horizon, l'angle de sa trajectoire continue à décroître, alors qu'en hiver il croît.) En été, dans les hautes latitudes, quand le Soleil est presque "de minuit", on le voit descendre interminablement tout en s'approchant du nord. Il se couche peu de temps, puis réapparaît et monte lentement.
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