Réveil Lumière No-Stress

La lumière quittant le soleil est blanche, soit toutes les couleurs.
La lumière que nous voyons doit en plus traverser l’atmosphère terrestre. Ceci change la quantité de telle ou telle couleur dans le mixe. La lumière arrivant à nos yeux d’un soleil levant à l’horizon traverse la plus d’atmosphère, perd du bleu en route et par ce fait est plus orange. Ce mixe devient plus blanc avec l’heure qui avance et plus bleu en ajoutant des nuages !

Au lever du soleil : plus orange (à gauche); à midi : plus blanc (au milieu); et l'ajout de nuages pousse la couleur vers le bleu (plus à droite)

Image de W.A.Steer Ph.D

Puisqu’il y a ce mélange de couleurs, nous ne pouvons pas parler d’une seule couleur avec sa longueur d’onde. Nous pouvons décrire le mixe des couleurs avec la notion d’un corp qui chauffe et qui brille (comme notre soleil) .

Température de la couleur

Le fer est rouge, puis jaune,...

La couleur d’une lumière composée de couleurs mélangées peut s’exprimer en kelvin (K) qui est la température d’un corps noir théorique dont on relèverait la température de chauffe et la couleur (pensez au fer qui passe du rouge au jaune au blanc en augmentant la température). Un corps noir théorique est juste un corps qui absorbe tout et ne reflète rien. Nous pensions au départ que parler de la température d’une couleur provenait d’expériences anciennes. En fait il semblerait que cette idée vienne plutôt de messieurs Planck, Stefan et Boltzmann.

En applicant l'échelle kelvin à notre ciel, au lever du soleil : environs 2000K (à gauche), à midi environs 5500K (au milieu); et avec plus de nuages 8500K (plus à droite)

Pour décrire la lumière provenant d’une étoile ou des ampoules, nous parlons de l’orange (à 2000 K), puis on passe à une sorte de jaune (3000 K) puis au blanc dit chaud (4000 K) au blanc dit froid (6500 K) en enfin au bleu en atteignant une température très élevée de 10000 K. (Oui on chauffe pour atteindre les couleurs dites froides.)

Selon Altengarten, photographe, la couleur de la lumière provenant du soleil à l’aube progresse de 2000 K à 3500 K dans l’heure qui suit et la lumière du soleil avec le ciel à midi est comprise entre 5000 et 6500 kelvin. (Plus il y a de nuages, plus le chiffre monte.)

Nous voyons par les graphes de puissances des couleurs différentes qu’une lumière à 6500K a plus de bleu que de rouge et à 3200K, plus de rouge que de bleu. [Steer]

Couleurs présentes dans la lumière de températures différentes, Steer

On pense que la température de la surface de notre soleil correspond bien à la température théorique d’un corps noir chauffé à 5800 kelvin [Nasa]. L’étoile Sirius émet des ondes correspondant à un corps chauffé à 10000 K (bleu) [Smithsonian/NASA Astrophysics Data System].

En cherchant, nous avons appris des choses fascinantes sur notre étoile que nous souhaitons partager avec vous.

Ciel bleu et soleil jaune

Sa couleur est orangée à l’aube et au crépuscule car les couleurs rouge, orange et jaune traversent mieux l’atmosphère que les autres couleurs.

La position du soleil à l’aube fait que sa lumière a encore plus d’atmosphère à traverser avant d’arriver à nos yeux. Le rouge et l’orange avec leur fréquence plus basse et ondes plus longues y parviennent, mais le bleu et le violet rebondissent sur les molécules d’air qui, excitées, brillent alors en bleu. Cette diffusion est décrite par Rayleigh en 1870 et nommée d’après lui.

La couleur de la lumière que nous percevons actuellement dépend de l’heure et de notre position sur la planète par rapport au soleil. A midi la couleur venant du ciel est plus blanc-jaune. Plus il y aura de nuages, plus la lumière deviendra blanc-bleu.

Why does the sun appear orange ? Ask A Solar Physicist,
Centre d’Etudes Solaire, Stanford

Exploratorium Science Snacks : Blue Sky

LOMBRY Thierry, Le couleur du ciel et la diffusion Rayleigh

Notre soleil

A savoir : La lumière est simplement la partie visible (celle captée par nos yeux) du rayonnement électromagnétique.

Notre soleil émet depuis 5 milliards d’années (et devrait briller encore autant) des ondes électromagnétiques de toutes les couleurs (mais en quantité inégale) ainsi que des ondes invisibles (à nos yeux) telles les infra-rouges, ultra-violets, radios, micro-ondes, rayons-x et rayons gamma.

Irradiance solaire : Énergie rayonnante émise par le Soleil

Russell

Les rayons électromagnétiques de notre étoile, le soleil

NASA et Living with a star, U. Cal. Berkley

space.mit.edu

Une grande partie des rayons non visibles sont absorbés par l’atmosphère et ne parviennent pas au sol, alors que la plupart des rayons visibles y arrivent.

L’homme est un animal aveugle adapté à la lumière de son étoile.

Jean Marc BONNET-BIDAUD Astrophysicien CEA

Thomas POUCHIN

Toutes les couleurs mélangées ensemble créent une lumière blanche pouvant être décomposée par réfraction (chaque couleur tourne par un angle différent quand elle ralentit ou accélère en passant d’une matière à une autre) au travers d’un prisme

weatherquestions.com

ou goutte d’eau qui disperse les couleurs composant cette lumière blanche et permet d’en afficher la palette (principe de l’arc-en-ciel).

Anecdote :
Selon William BEATY (ingénieur / chercheur à l’Université de Washington et auteur d’un site très marrant Bad Physics au sujet des erreurs enseignées aux enfants), il faut deux prismes pour remettre ensemble les couleurs et recréer la lumière blanche.

Le kelvin

K et °C : L’échelle kelvin (K) commence au zéro absolu (= la température dans l’espace — très froide — plus rien ne vibre : 0 K correspond à -273,15 °C) et l’échelle Celsius (C) commence à la température à laquelle l’eau gèle. (Le mot degré et son symbole ° ne sont plus utilisés avec l’unité kelvin.)

Le réaumur

A propos de température, permettez-nous cette petite parenthèse historique : Notre siège social se situe rue Réaumur à Paris (rue s’étendant dans les 2e et 3e Arrdts), proche des Arts-et-Métiers. Ce M. René-Antoine Ferchault de Réaumur, scientifique français (1683-1757), s’intéressa à des sujets très variés dont la métallurgie et la température. Il construisit en 1730 le premier thermomètre à alcool fiable, calibré de 0 à 80 degrés réaumur, soit entre le point de congélation de l’eau et le point d’ébullition de ce que l’on nommait à l’époque l’ « esprit-de-vin » (alcool éthylique ou éthanol). En 1731 il conçu une échelle de température qui prendra le nom d’échelle Réaumur (intéressant tableau comparatif avec d’autres échelles de température sur ce même lien Wikipédia). Le degré réaumur (symbole °Ré ou parfois °r) vaut 5/4 d’un degré Celsius (°C - Celsius s’écrivant avec une majuscule). Si l’échelle Réaumur a le même zéro (0° au point de congélation de l’eau) que l’échelle Celsius (°C), ces degrés diffèrent et on sait par exemple aujourd’hui que la mesure du point d’ébullition de l’éthanol en degrés Celsius est précisément de 78,4 °C (contre 80 °Ré).

Le CRI (Color Rendering Index - index du rendu des couleurs)

Le CRI indique la fidélité d’une l’illumination par rapport à la lumière extérieure (soit la lumière naturelle diffusée par le soleil à midi, par temps couvert, nuageux). Il fournit un indice qui s’exprime jusqu’à 100. Vous retrouvez cet indice sur les boîtes des ampoules et lorsque celui-ci approche 100, vous avez une ampoule qui fait apparaître les couleurs comme on les voit dehors.

Le CRI n’exprime pas en revanche ni la couleur ni le spectre de la lumière. Et seul ce spectre nous permet de déterminer si une lumière en question est “comme le soleil” ou pas.  

Simulation Solaire pour l'Environnement Urbaine par EYE Lighting / Iwasaki

(Constat : Aucune ampoule ne peut reproduire réellement la lumière du soleil. Ceci par contre paraît très proche du soleil mais avec ses gaz nocifs, ses ondes ultra-violettes et sa mise en place chère, ce n’est pas pour la maison !!!)

Voir aussi notre article,

Est-ce qu’il me faut une ampoule spéciale pour mon simulateur d’aube ?

Références

ALTENGARTEN Jim. White Balance and Color Temperature in Digital Photography, Apogee Photo Magazine, July 2004

BEATY W., Bad Physics: Misconceptions spread by K-6 Grade School Textbooks, THE SKY IS BLUE BECAUSE OF COMPLICATED PHYSICS No, it’s simple: The sky is blue because air is blue.

BONNET-BIDAUD, À LA RECHERCHE DE LA LUMIÈRE INVISIBLE
OU 40 ANS D’ASTROPHYSIQUE SPATIALE, 2006

Répertoire d’images d’Espace, MIT

CHRISTIAN Eric et BARBIER Louis, NASA, Why the Sun Shines

EYE Lighting / Iwasaki Electric, Solar Simulation Full Spectrum Lighting

Exploratorium: The museum of science, art and human perception. Un expérience à faire : Ciel bleu et Soleil Rouge

GRAPS Amara, Stanford SOLAR Center — Ask A Solar Physicist, Why does the sun appear orange?

POUCHIN, Le rayonnement électromagnétique, 2001

PLAMBECK James A., Intute, Laws of Black Body Radiation, 1995, 1997

REA Mark, DENG Lei & WOLSEY Robert. National Lighting Product Information Program, Lighting Answers: Full-Spectrum Light Sources Volume 7, Issue 5. Troy, NY: Rensselaer Polytechnic Institute, September 2003, Revision 1 March 2005

Télécharger Full-Spectrum Light Sources

RUSSELL Randy. The Multispectral Sun Windows to the Universe® at University Corporation for Atmospheric Research (UCAR), University of Michigan, 18 avril 2007

Wikipedia, Color Rendering Index

1. UV : Y en a-t-il dans mon simulateur d’aube ? | Réveil Lumière No-Stress dit :

   18 décembre 2008 à 10:51

   [...] le hasard de la lumière bleue. Du site de GE (General Electric) : (Merci de lire notre article, Quelle est la couleur de la lumière du soleil ? pour l’explication des expressions de couleur en K.) Courbes de distribution des énergies [...]
2. Luminothérapie par Innosol | Réveil Lumière No-Stress dit :

   22 décembre 2008 à 14:12

   [...] En plus, la couleur 4000 K est trouvé par beaucoup d’être plus agréable que le blanc froid de 6500 K. (Késako ?) [...]