VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 4.6/5 (16 votes cast)

océan

Introduction

  • On constate aisément que l’eau qu’on se sert dans un verre ou celle qu’on utilise pour se laver les mains est transparente.
  • Mais on remarque aussi que l’eau douce d’un lac ou l’eau salée de mer ou d’un océan est de couleur bleue.
  • On a l’habitude de manière erronée d’expliquer que l’on voit les grandes étendues d’eau de couleur bleue à cause de sa superficie qui reflèterait la lumière du ciel, ou encore à cause d’une substance dissoute dans l’eau qui lui donnerait cette couleur, mais c’est en partie une légende urbaine.
    • On estime que dans un cas idéal, d’une mer calme sous un ciel bleu d’été, la contribution du bleu du ciel dans la couleur de l’eau s’élève au maximum à 2%.
  • On voit les océans de couleur bleue, simplement car l’eau est de couleur bleue, bienque dans certains cas (verre d’eau) on peut la percevoir autrement.
  • Certains facteurs peuvent affecter notre pérception de la couleur de l’eau:
    • la présence de sédiments de couleur marron dans les fleuves et rivières.
    • une grande concentration de minéraux ou métaux lourds.
    • la présence d’algues peut donner une couleur verte à l’eau.

La lumière du Soleil

  • On sait que la lumière blanche qui nous parvient du Soleil est en réalité composée de toutes les fréquences du spectre visible.
    • Observé par Isaac Newton lors de son expérience d’un rayon de lumière au-travers d’un prisme en verre.
  • Chaque fréquence qui compose la lumière du Soleil correspond à une couleur du spectre de l’arc-en-ciel, du violet jusqu’au rouge en passant par le bleu, le vert, le jaune et l’orange.
  • Lorsque la lumière blanche incidente atteint un objet, celui-ci absorbe un ensemble déterminé de couleurs (de fréquences):
    • une partie de la lumière est absorbée par l’objet, et le reste de la lumière non absobée est transmise, réfléchie ou dispersée.
    • Par exemple, si les feuilles d’un arbre sont vertes, c’est parce qu’elles absorbent toutes les couleurs du spectre visible, sauf la couleur verte (ou la fréquence correspondant à la couleur verte) qui est réfléchie et que nous pouvons percevoir grâce à nos yeux.

prisme

Spectre optique

Le cas de l’eau

Dans le cas de l’eau, si l’on considère uniquement la partie visible du spectre:

  • Elle absorbe principalement les couleur de basse fréquence (celles associées au rouge et à l’orange).
  • Elle transmet intégralement la couleur bleue.
  • Mais pour que nous puissions voir la couleur bleue depuis l’extérieur de l’eau, il faut que quelque chose puisse nous retourner ces rayons bleus à la superficie:
    • c’est grâce au phénomène de diffusion: le phénomène par lequel un rayonnement, comme la lumière, est dévié dans de multiples directions par une interaction avec d’autres objets.
    • Dans le cas de l’eau, la lumière bleue est alors dispersée dans toutes les directions par des particules se trouvant en suspension dans l’eau et aussi par les propres molécules d’eau elles-même, permettant ainsi qu’on puisse percevoir l’eau bleue depuis l’extérieur de l’eau.
  • Un rayon de lumière qui voyage au-travers d’une grande masse d’eau est donc privé des tons rouges et sera perçu comme un ton bleu.
  • Une conséquence curieuse à ce phénomène est que les poissons et objets qui sont rouges hors de l’eau, sont perçus comme noirs au fond de la mer.
    • La lumière qui les atteint ne possède plus la couleur rouge, qui a été absorbée par l’eau, et ils ne peuvent donc pas la refléchir.
    • Un plongeur verrait ces poissons ou ces objets de couleur noire, ils absorbent toute les fréquences de la lumière incidente qui n’on pas été absrobées par l’eau.

Pourquoi voit-on l’eau transaparente dans un verre?

  • L’absorbtion du rouge par l’eau est très faible.
  • Il est nécessaire que le rayon de lumière traverse un grande distance d’eau pour que le rouge soit absorbé.
  • Certaines expériences ont montré qu’avec de l’eau très pure, sa caractéristique de ton bleu est observée à partir d’une colonne d’eau de 3 mètres.
  • C’est pour cette raison que sur une plage, l’eau se voit transparente en bord de mer ou d’un lac, là où la profondeur est faible (on peut voir le fond):
    • elle transmet intégralement toute la lumière (il n’y a pas d’absorbtion de fréquences).
    • plus au large, l’eau devient bleue (des fréquences corrrespondant au rouge on été absorbées).

Les propriétés singulières de l’eau

  • Généralement la propriété de couleur tire son origine dans l’intéraction de la lumière avec les électronsd’une substance ou d’un objet.
    • La lumière incidente (la radiation électro-magnétique) sur un corps permet aux électrons de ce corps d’absorber l’énergie de la radiation incidente.
    • Les électrons acquièrent donc plus d’énergie et sont excités.
    • Mais les éléctrons n’absorbent pas n’importe quelle quantité d’énergie. Ils absorbent uniquement les énergies correspondant à des fréquences particulières, c’est-à-dire ils absorbent uniquement des couleurs particulières.
    • Le reste de la radiation qui n’a pas été absorbée par les électrons est celle qui donne la couleur au corps ou à l’objet.
    • Postérieurement, les électrons excités par le rayonnement lumineux retrouveront leur état énergétique initial en retournant l’énergie absorbée via l’émission d’une nouvelle radiation de basse fréquence, dans la gamme des infrarouges.
  • La couleur de l’eau ne se génère pas de cette manière:
    • La radiation incidente absorbée est principalement utilisée pour faire vibrer les molécules d’eau, et non pour exciter ses électrons.
    • Uniquement l’absorbtion des fréquences associées à la couleur rouge a lieu lors de l’activation des vibrations moléculaires de l’eau.
    • Les molécules d’autres substances peuvent aussi vibrer plus rapidemment lors de l’absorbtion d’une radiation, mais uniquement dans des gammes de fréquences au-delà de l’infrarouge, hors du spectre visible. Dans ces cas, aucune couleur liée à cette excitation moléculaire n’est donc perçue.

Source:

http://cienciaes.com/oceanos/2011/02/17/agua-azul-planeta-azul/

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 4.6/5 (16 votes cast)
Dossier - pourquoi la couleur de l'océan est-elle bleue?, 4.6 out of 5 based on 16 ratings
Tagged with: