Australie: pourquoi la poussière rend le ciel rouge

Le 23 septembre, une tempête de sable s'est abattue sur Sydney. Une épaisse couche de poussière orange a rapidement recouvert tout ce qui ne bougeait pas, mais de nombreux habitants ont déclaré avoir vu un ciel rose pâle, rouge et même jaune. Pourquoi un nuage orange colore-t-il le ciel en rose, en rouge ou en jaune?
Parce que les particules microscopiques diffusent la lumière du soleil d'une manière particulière, différente de celle des particules macroscopiques. Si le ciel est saturé de poussières de taille nettement supérieure à la plus grande longueur d'onde de la lumière visible (c'est-à-dire plus de 750 nanomètres), l'atmosphère est de la même couleur que les poussières en question, en l'occurrence, orange. Mais les particules qui constituaient le nuage de Sydney étaient de taille inférieure à 750 nanomètres. Or la lumière subit une diffraction importante lorsqu'elle heurte des particules aussi petites. Les différentes couleurs qui la composent sont alors divisées et diffusées de manière très complexe et seul un nombre limité de longueurs d'onde parvient jusqu'au sol. Dans ce type de circonstances, que les scientifiques ne comprennent pas encore parfaitement, l'atmosphère peut prendre toutes sortes de couleurs, du bleu au rouge profond, et peut même changer de teinte suivant l'endroit où se trouve l'observateur.
Le même principe s'applique à la fumée de cigarette, qui nous semble être de couleur gris-bleu, alors que les particules qui la constituent sont jaunes. (Si vous ne me croyez pas, soufflez de la fumée dans un mouchoir ou, si vous avez le courage, regardez les dents d'un gros fumeur). Même lorsqu'il est dégagé, le ciel obéit aux mêmes principes. A l'état gazeux, les molécules présentes dans l'air sont incolores, mais le ciel nous semble bleu. C'est parce que la lumière du soleil rebondit sur ces molécules, qui renvoient seulement vers le sol les longueurs d'onde plus courtes, qui correspondent au bleu.
A Sydney, selon la plupart des témoins, le ciel a gardé une teinte rosée seulement jusqu'en milieu de journée. Bien sûr, cela est dû au fait que la concentration de poussières présentes dans l'air était nettement inférieure à 14h qu'à 9h du matin. Mais la position du soleil par rapport au nuage qui a recouvert la ville a aussi joué un rôle. Le matin et le soir, la lumière émise par le soleil frappe la terre à un angle aigu, et traverse donc une plus grande épaisseur de la troposphère et de la stratosphère, les deux couches les plus basses de l'atmosphère qui contiennent le plus de molécules et de particules en suspension. Or plus la lumière traverse une grande distance dans ces couches inférieures, plus elle heurte de particules et plus elle subit de diffraction. Au contraire, en milieu de journée, la lumière éclaire la terre à angle droit et traverse donc beaucoup moins d'atmosphère. Voilà pourquoi le coucher de soleil est rouge ou orange alors qu'en plein jour, le ciel est bleu. La composition de l'atmosphère ne change pas à l'approche de la nuit, mais la lumière du soleil doit traverser une couche plus épaisse d'atmosphère, ce qui augmente la diffraction.
Bonus
Et au fait, pourquoi cette poussière est-elle orange? Parce qu'il y a très peu de végétation dans cette région. Dans le sud-est de l'Australie, le sol est principalement composé de roches ferriques. La forte présence de fer donne une teinte orangée aux minéraux de surface, comme la nontronite, la saponite et la volkonskoite. Cette particularité n'est pas uniquement propre à l'Australie. Il y a des millions d'années, bien des régions du monde étaient à dominante orange avant de passer au brun ou même au noir au fur et à mesure que la végétation s'est décomposée en matières organiques de teinte sombre. Le climat autour de Sydney étant bien trop aride pour que des arbres ou d'autres végétaux y poussent, la région a conservé cette teinte qu'on peut qualifier de primaire. Et le manque de végétation explique également la fréquence des tempêtes de sable. En effet, la terre est bien plus facilement emportée par le vent lorsqu'il n'y a aucune végétation pour la retenir au sol.
Brian Palmer,
Traduit par Sylvestre Meininger
Image de Une: Tempête de sable à Sydney  Tim Wimborne / Reuters