Les couchers de Soleil terrestres représentent certainement l’un des plus beaux spectacles auxquels nous pouvons assister sur notre planète. Parsemés de rose, orange et jaune, ces événements sont une débauche de nuances colorées qui ravissent de nombreux photographes et observateurs. Mais les couchers de soleil ne sont pas uniques à la Terre, et ils peuvent être observés depuis d’autres perspectives ailleurs dans l’Univers. De quelles couleurs sont donc les couchers de soleil sur d’autres planètes ?
La réponse dépend de la planète. Sur Mars, le Soleil va et vient avec une lueur bleue. Sur Uranus, le coucher de soleil passe du bleu au turquoise, selon la NASA. Et sur Titan, l’une des lunes de Saturne, le ciel passe du jaune à l’orange au brun tandis que le soleil plonge sous l’horizon. Les couleurs du coucher du soleil ne sont pas uniformes parce que, en grande partie, ces teintes sont un produit de l’atmosphère de chaque planète et de la façon dont les particules en elle diffusent la lumière du soleil, selon Kurt Ehler, mathématicien au Truckee Community College.
Sur Terre, l’atmosphère est constituée de minuscules molécules de gaz, principalement de l’azote et de l’oxygène, qui sont plus efficaces pour diffuser — c’est-à-dire absorber et réémettre dans une direction différente — la lumière à courte longueur d’onde, comme le bleu et le violet, que pour les longueurs d’onde plus longues comme le rouge.
Atmosphère gazeuse : la domination des longueurs d’onde plus longues au coucher du Soleil
Le mécanisme sélectif de diffusion provoqué par de petites molécules s’appelle la diffusion de Rayleigh. Il nous donne un ciel bleu à midi, mais au coucher et au lever du soleil, lorsque la lumière du soleil doit voyager plus loin, une plus grande partie de la lumière bleue est dispersée ; ce sont les plus longues longueurs d’onde rouges et jaunes qui atteignent notre champ de vision, créant les nuances de rouge que nous voyons.
Toute planète dont l’atmosphère est dominée par le gaz suivra un schéma similaire de couleurs de longueur d’onde plus longues, devenant dominantes au coucher du soleil, déclare Ehler. Sur Uranus, par exemple, les particules de gaz d’hydrogène, d’hélium et de méthane dans son atmosphère dispersent les longueurs d’onde bleues et vertes plus courtes tout en absorbant (mais en grande partie non réémettant) des longueurs d’onde rouges plus longues, selon la NASA.
Cela crée un ciel bleu vif qui devient turquoise au coucher du soleil, car la lumière bleue est dispersée par rapport aux longueurs d’onde verdâtres plus longues. Si l’atmosphère d’une planète est dominée par autre chose que des gaz, tout sur la façon dont le coucher de Soleil apparaît va être différent. Prenez le coucher de soleil bleu martien. « La densité du gaz atmosphérique n’est que d’environ 1/80 de ce qu’elle est sur Terre. La diffusion est dominée par de plus grosses particules de poussière », explique Ehler.
Coucher de soleil bleu sur Mars : la dispersion de la lumière par la poussière
Dans une étude de 2014 qui a utilisé des données du rover martien Spirit, Ehler et ses collègues ont constaté que la poussière martienne diffuse la lumière très différemment des molécules de gaz. « La raison du coucher de soleil martien bleu est la façon dont la lumière est dispersée par ces particules de poussière ».
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Les molécules de gaz, comme celles ici sur Terre, diffusent la lumière dans toutes les directions. En revanche, la poussière la diffuse principalement dans une direction. De plus, les particules de poussière diffusent la lumière rouge à des angles beaucoup plus larges que la lumière bleue. Parce que la lumière bleue n’est pas diffusée très largement, elle devient plus concentrée, donc la lumière bleue est environ six fois plus intense que la lumière rouge sur Mars.
Lorsque vous regardez le coucher de soleil martien, vous voyez en fait que « le disque du soleil est blanc, car la lumière ne change pas de couleur lorsqu’elle passe dans l’atmosphère martienne. Autour du soleil, il y a une lueur bleuâtre. Et plus loin, le ciel commence à paraître rougeâtre. Là, vous voyez des lueurs rouges dispersées à des angles plus grands ».
Quant aux autres planètes et lunes, il est presque impossible de prédire à quoi ressemblera le coucher de Soleil sans avoir une compréhension approfondie de leur composition atmosphérique. Si ces corps célestes ont une atmosphère gazeuse, il faut s’attendre à voir des longueurs d’onde de lumière plus longues au coucher du Soleil.
Vidéo de la NASA simulant les couchers de Soleil sur différentes planètes :