Pourquoi les montagnes apparaissent-elles bleues au loin ?

Les montagnes apparaissent souvent bleues au loin, et, pourtant, elles sont généralement couvertes de végétation, de neige ou bien seulement de roche lorsqu’elles sont nues… Bien des choses qui ne sont pas bleues. Ce phénomène que l’on peut observer, par exemple, dans les Cévènnes ou dans les Vosges est dû, entre autres, à la diffusion de la lumière dans l’air, la composition de celui-ci et à la distance.

Cette citation est de Jules Ferry (1832-1893) l’inventeur de l’école obligatoire. Dans celle-ci, celui qui fut ministre, en appelle à la ligne de crête Vosgienne, nouvelle frontière avec l’Alsace allemande depuis 1870, qu’il connaissait depuis son enfance à Saint-Dié, dans les Vosges, où il est né. Cette expression fera date et désigne désormais communément ces basses montagnes, mais pourquoi cette couleur bleutée ? Voyons-ça ensemble avec l’aide de l’Encyclopédie de l’environnement.

La diffusion de Rayleigh

Avant les montagnes nous devons d’abord comprendre la couleur du ciel et des nuages. C’est l’interaction entre la lumière du soleil et de l’air qui donne son teint bleu, et ceci grâce au phénomène appelé diffusion de Rayleigh. Lorsque la lumière entre dans l’atmosphère elle rencontre un premier « écran » composé de molécules gazeuses (vapeur d’eau, oxygène, dioxygène etc.) et de très fines particules de poussières. Celles-ci sont toutes plus petites que la taille de la longueur d’onde de la lumière. S’opère alors une sélection dans la diffusion de la lumière qui privilégie les longueurs d’ondes les plus courtes du spectre lumineux : le violet et le bleu. C’est donc pour cela que le ciel est bleu.

A l’inverse, les nuages sont blancs parce que les gouttelettes d’eau qui les forment sont plus grosses que les ondes lumineuses, privilégiant alors la réflexion de la lumière et empêchant la sélection des longueurs d’ondes et l’apparition d’une quelconque couleur. La lumière non diffractée reste donc blanche donnant leur couleur aux nuages. « Lorsque l’on voit des nuages de couleur sombre, c’est parce que la lumière du Soleil est absorbée ou diffusée par d’autres nuages qui s’interposent entre le Soleil et ceux visibles depuis le sol. »

En résumé

Le bleu du ciel est donc permis par la taille inférieure des particules qui composent l’atmosphère vis-à-vis des longueurs d’onde de la lumière, opérant un tri parmi ses couleurs. Les nuages sont blancs parce que les particules d’eau trop épaisses reflètent la lumière sans la diffracter. Tout ça selon la diffusion de Rayleigh.

De leur côté nos montagnes tiennent leur couleur grise-bleutée des suites de la diffusion de Mie.

La diffusion de Mie

Si le ciel peut-être parfois gris c’est à cause de la diffusion de Mie et de l’interaction de la lumière avec les basses couches de l’atmosphère, qui sont plus chargées en aérosols, en fumée etc. Ces particules ont une taille très proche des longueurs d’ondes de la lumière, changeant alors le paradigme et nous amenant à cet autre phénomène. Les montagnes que l’on observe sont donc bleues-grises parce que l’air y est chargé en éléments proches de la longueur d’onde de la lumière. Pour reprendre l’exemple de la ligne bleue des Vosges, celle-ci est installée : « au-dessus de forêts de résineux émettrices de pollens et de micro-billes d’isoprène », entraînant le bleu-gris du phénomène de Mie. A plus haute altitude, la pureté de l’air redonne un peu de place à la diffusion de Rayleigh et donne un bleu plus marqué mais rendu gris-bleu par la distance.

Les montagnes sont donc perçues comme bleues-grises à l’horizon en raison des particules, faisant une taille proche des longueurs d’onde de la lumière, présentes dans l’air.