À l’aube, le Soleil se pare de couleurs orangées ; au zénith, il brille souvent d’un jaune éclatant ; et au crépuscule, il arbore généralement des teintes jaune-orangées. Il serait tentant alors de penser que la lumière que le Soleil émet se compose naturellement des longueurs d’onde relatives au jaune et à l’orange. Toutefois, la réalité physique qui se cache derrière la lumière solaire n’est pas si simple.
Selon Christopher Baird, physicien à la West Texas A&M University, le Soleil tout entier et toutes ses couches brillent. La couleur du Soleil désigne le spectre des couleurs présentes dans sa lumière, qui résulte d’un jeu complexe de toutes les parties de l’étoile. Si nous essayons de déterminer de quelle couleur est le Soleil, nous devons étudier les rayons du Soleil sur Terre et les quantifier.
Il y a plusieurs façons de faire cela, et elles ne sont pas particulièrement complexes ; la plupart des enfants ont probablement déjà réalisé une version de cette expérience, avec un prisme. En effet, le contenu spectral d’un faisceau de lumière peut être facilement identifié en faisant passer le faisceau à travers un prisme.
Décomposer la lumière solaire pour étudier son spectre
Ces objets simples décomposent le faisceau de lumière dans ses divers composants de couleur pure. Chaque couleur pure a une longueur d’onde distincte. C’est pourquoi les scientifiques ont tendance à utiliser les mots « couleur » et « fréquence » de manière interchangeable, car la couleur d’un rayon de lumière est définie par sa fréquence — pour la lumière visible, le rouge a la fréquence la plus basse et le violet a la fréquence la plus élevée. La gamme de couleurs ou de fréquences dans un faisceau de lumière s’appelle un spectre.
Lorsque nous dirigeons les rayons solaires à travers un prisme, nous voyons toutes les couleurs de l’arc-en-ciel sortir à l’autre extrémité. C’est-à-dire que nous voyons toutes les couleurs visibles par l’œil humain. Par conséquent, le Soleil est blanc, parce que le blanc est composé de toutes les couleurs.
Une façon un peu plus sophistiquée de le faire est d’utiliser une caméra, qui prend une mesure quantitative de la luminosité de la lumière frappant différents pixels, et nous donne donc un moyen de tracer la luminosité des différentes fréquences dans le spectre solaire. Si une fréquence particulière était toujours plus brillante que l’une des autres, nous pourrions conclure que le Soleil est une nuance de cette couleur, mais ce n’est pas le cas.
Lorsque les physiciens effectuent cette expérience, ils constatent quantitativement que toutes les couleurs visibles sont présentes dans la lumière du Soleil en quantités approximativement égales. De manière critique, cependant, ces fréquences ne sont pas présentes exactement dans la même quantité, mais les écarts ne sont simplement pas assez importants pour être significatifs. Ainsi, les composants spectraux de la lumière du Soleil sont suffisamment quantitativement si similaires qu’il est beaucoup plus correct de dire que le Soleil est blanc que de dire qu’il est jaune, orange ou toute autre couleur pure et simple.