Les couchers de soleil sur Mars

A quoi ressemble un coucher de soleil sur Mars, la planète rouge ? Comme sur notre planète bleue, l'atmosphère de Mars offre des nuances de couleurs variées à celui ou celle qui observe ce ravissant spectacle. La diversité des couchers de soleil sur Terre ne fait que piquer la curiosité de savoir comment à quoi cela ressemble sur la planète rouge où le soleil est bleu au coucher...

Les levers et couchers de soleil sur Mars présentent des couleurs qui sont assez complémentaires par rapport à celles de la Terre. Nous sommes toutes et tous habitué.e.s à voir le soleil se colorer en jaune, puis en orange et éventuellement en rouge lors de son coucher, alors que le ciel diffuse le bleu autour de nous. Depuis notre naissance, nous voyons de tels débuts ou fins de journée, par beau temps.

Atmosphères différentes sur Terre et sur Mars

A l'inverse, la diffusion dans l'atmosphère de Mars se comporte de façon assez opposée, rendant le soleil bleu à son coucher alors que le ciel se teinte d'orangé.

Coucher de soleil sur Mars, soleil bleu et ciel ocre

Il s'agit bien sûr d'un photomontage, l'atmosphère ténue et glaciale sur Mars étant irrespirable pour des humains !

Sur Terre et sur Mars, c'est la diffusion de la lumière qui est responsable des couleurs dans le ciel et du soleil. Mais comme les deux atmosphères sont différentes, les phénomènes de diffusion y sont différents aussi.

Coucher de soleil sur Terre, ambiance brumeuse sans nuage

C'est sans doute le type de coucher de soleil le moins différent des levers et couchers de soleil sur Mars.

Diffusion de Rayleigh sur Terre

Diffusion de Rayleigh

L'atmosphère de la Terre est relativement épaisse, ce qui permet une diffusion importante de la lumière lorsqu'elle traverse l'atmosphère. C'est la diffusion de Rayleigh. La diffusion de Rayleigh se produit quand un photon rencontre une molécule (molécule d'air) plus petite que sa longueur d'onde. Plus la longueur d'onde est petite, plus la diffusion est importante. C'est pourquoi l'air diffuse beaucoup le bleu et le violet (longueurs d'onde courtes) et diffuse beaucoup moins le rouge (longueur d'onde grande). Le bleu est environ dix fois plus susceptible de diffuser que le rouge. C'est pour cela que le ciel est bleu sur Terre.

Diffusion de Rayleigh dans l'atmosphère terrestre (air)

Lorsque le soleil se lève ou se couche, il apparaît bas à l'horizon et ses rayons de lumière traversent une grande longueur d'atmosphère. La diffusion de la lumière est maximale. Lorsqu'un photon est diffusé, il repart dans une direction aléatoire, généralement différente de celle qu'il avait initialement. Lorsqu'on regarde le ciel, on voit donc les photons diffusés. A l'inverse, les photons de grande longueur d'onde (rouge, orange) ne sont pas ou peu diffusés et parviennent davantage jusqu'au sol. Quand on regarde le soleil à son coucher, il ne nous parvient plus que la composante rouge de sa lumière. Et lorsque le phénomène est moins prononcé (par exemple une heure avant le coucher du soleil), le soleil apparaît jaune. Le soleil éclaire d'une lumière dorée. L'"or du soir" est un métaphore classique en littérature. C'est la "golden hour", l'heure dorée particulièrement appréciée par les photographes et amateurs de couchers et levers de soleil.

Soleil jaune orangé : la golden hour des photographes

La réalité des couleurs des couchers et levers de soleil est plus complexe, dépend aussi de l'humidité de l'air (brumeux ou pas), de la pollution (particules dans l'air) et de l'altitude d'où on observe le coucher du soleil. En haute montagne ou mieux, en avion, les couchers de soleil sont très différents parce qu'on est au dessus des trois quarts de l'atmosphère ! Le ciel paraît bien plus sombre et les couleurs à l'horizon sont plus vives, faisant du crépuscule un véritable arc-en-ciel. Celles et ceux qui ont vécu une telle expérience visuelle ne l'oublient pas, gardant en mémoire le souvenir d'un hublot tiède alors qu'à dix mille mètres d'altitude, il fait -40 °C :

Coucher de soleil à 10 km au dessus de la Terre : des couleurs inoubliables

"Et avec votre jus d'orange, un petit glaçon ?" vous demande-t-on avec un gentil sourire, tandis que vous filez à 900 km/h.

Coucher de soleil sur Mars

On pourrait écrire, décrire et réécrire bien longtemps sur les couleurs des soleils couchants qu'on peut voir ici, mais parlons maintenant de Mars, son atmosphère et ses 50 nuances de couleur.

L'atmosphère de Mars est bien plus ténue et la diffusion de Rayleigh est moins abondante. Mars a une surface sèche et la gravité plus faible ne favorise pas la retombée des poussières. Ces particules de poussière sur Mars sont plus grosses que les molécules d'air sur Terre et ce n'est pas la diffusion de Rayleigh qui joue, mais la diffusion de Mie (du nom de Gustav Mie qui a décrit sa théorie en 1908). La diffusion de Mie ne renvoie pas la lumière dans toutes les directions de façon identique, mais en fonction de l'angle. Les longueurs d'ondes plus grandes ont tendance à diffuser plus uniformément (le rouge) alors que les courtes longueurs d'onde (le bleu) sont moins diffusées. La diffusion de Mie intervient pour des particules de l'ordre de 0,5 um de diamètre. Voilà pourquoi sur Mars, le ciel est marron (orangé poussiéreux) et le soleil apparaît bleu à son coucher.

La diffusion de Mie intervient aussi sur Terre mais n'est pas prépondérante vis à vis de la diffusion de Rayleigh.

Pour résumer :

Sur Terre : molécules d'air, diffusion de Rayleigh, soleil rouge

Sur Mars : particules de poussière, diffusion de Mie, soleil bleu

Les particules de poussière sur Mars vont d'une taille inférieure aux longueurs d'onde visibles (0,4um) à plusieurs dizaines de microns.

Et en journée, sur Mars

Pendant la journée, le soleil brille sur Mars. Le ciel est jaune brun à cause des particules d'oxyde de fer en suspension (cela est favorisé par la faible gravité sur la planète). Comme Mars est plus loin du soleil que la Terre, le soleil y brille moins fort (500 W/m² au lieu de 1370 W/m²). L'ensoleillement sur Mars est voisin d'une journée légèrement nuageuse sur Terre. Le ciel n'est pas bleu parce que ce sont les particules de poussière qui en font la couleur. Ces particules absorbent surtout le bleu et agissent comme de petits miroirs en diffusant les longueurs d'onde restantes (diffusion de Mie). Cela produit une teinte entre le jaune, l'orange et le brun qui évoque l'ocre ou le caramel.

Ciel sur Mars et sur Terre en journée

Au crépuscule ou à l'aube sur Mars, le ciel se colore de nuances de rose, violet ou rouge.

Etant donné que les particules absorbent et réfléchissent la lumière sur Mars, et surtout à cause de leur grande taille (comparées aux molécules d'air), la diffusion de la lumière (diffusion de Mie) favorise la diffusion du rouge. Sans cela, toutes les couleurs seraient diffusées autant et le ciel aurait l'air blanc-gris, comme le brouillard. La couleur caramel du ciel martien explique aussi pourquoi nous voyons Mars orangée depuis l'espace ou depuis nos terrasses ou nos prairies, la nuit, à l'oeil nu.

Une journée sur Mars : décor de montagne poudreuses

Si on pouvait dépoussiérer totalement l'atmosphère de Mars, le ciel semblerait bleu sombre. La diffusion de Rayleigh serait perceptible et se produirait comme sur Terre, mais de façon moins prononcée à cause de la faible densité atmosphérique sur Mars. Le ciel serait donc bleu sombre, comme sur Terre à haute altitude, là où l'atmosphère terrestre n'est plus très dense. Mais en attenant ce jour, le ciel sur Mars conserve sa couleur caramel.

Autres différences dans les couchers de soleil

Lorsque vous irez un jour sur Mars, vous constaterez qu'il y a d'autres différences encore avec la Terre :

- Sur Mars, le jour dure 24 h 39 au lieu de 24 h. Le rythme est quasi identique au rythme terrestre. La journée martienne, un peu plus longue, permettra une ou deux pauses café supplémentaires.

- Le diamètre apparent du soleil est de 0,35 ° au lieu de 0,5 ° sur Terre. Le soleil semble plus petit et brille environ deux fois moins. Ceci est dû au fait que Mars est plus éloignée du soleil que la Terre. Sur Mars, on bénéficie moins des rayons du soleil, il fait froid (glacial, même) et le soleil est petit.

- Les nuages sons plus rares que sur Terre et ressemblent à des cirrus aux formes filandreuses.

Les couchers de soleil sur Mars, une curiosité

Les levers et les couchers de soleil sont toujours un moment intense de la journée, accompagnés d'une poésie particulière. Les montagnards, les photographes, les citadins ou les poètes les observent et apprécient leur diversité. Ce sont en fait souvent les nuages - leurs formes, leurs teintes et les impressions qu'ils communiquent - qui font la richesse d'un coucher de soleil

Sur Mars, en dehors du fait que le soleil est bleu quand il se couche ou se lève, il y a une autre grande différence. Il n'y a pas de nuages de type cumulonimbus et autres formations aux formes précises. Les matins et les soirs sur Mars se ressemblent, sauf lorsque survient une tempête de poussière.

Nos couchers de soleil sur Mars

A défaut d'aller sur Mars, la rêverie offre déjà un voyage vers la planète rouge. Inspirez. Imaginez.

"Voici un soir sur Mars, et je devine déjà ses nuances semblables aux autres soirs. Ici, les fins de journées se ressemblent souvent. Il fait presque toujours beau, mais sans aucun éclat sur ce lieu pétrifié, cet espace ou ce paysage. Je n'ai même pas pensé à me dire qu'il faisait beau sur cette planète stérile, tant le ciel caramel et la faible intensité lumineuse sont loin d'une journée à la plage sur la Terre. Parfois, une tempête de poussière assombrit le ciel, et cela peut durer une semaine ou deux.

Peu à peu, le soleil, toujours surprenant par sa petite taille, descend dans l'ocre poudreux qui ne s'enflamme pas de mille couleurs. En termes de teintes, cela pourrait évoquer les ambiances tropicales humides. Alors que le ciel trouve un apaisement rose pâle, il semble déjà faire sombre quand le disque solaire atrophié se teinte d'un bleu glacial. Je me souviens des couchers de soleil que tous les poètes terriens, photographes et amoureux ont décrits, ressentis et vécus, émus par la beauté fugitive et radieuse du spectacle. Mais sur Mars, ni végétation, ni lac, ni océan, ni civilisation, ni bruits ou musiques. C'est un monde minéral et sec dépourvu du frémissement de la vie. Aucune eau liquide ne reflète les couleurs du ciel dans ce désert marron infini. Face à moi, le petit soleil plonge tranquillement, emportant avec lui une faible lumière qui s'éteint dans une rouille poussiéreuse, nébulosité poudreuse et mmobile. Pendant encore deux heures, je verrai à l'horizon le crépuscule rose ou violet pâle avant que les étoiles ne brillent toutes comme des diamants durs dans la nuit noire."

Un jour peut-être, une soirée en amoureux sur Mars

Avec les nombreuses images et vidéos qu'on peut maintenant trouver sur Mars (surtout depuis 2015), il devient plus facile de s'imaginer une journée martienne, ses nuances de couleur et son ambiance si différente de nos ambiances locales sur Terre.

La planète bleue et la planète rouge

Pour résumer la complémentarité des couleurs diffusées et transmises par les atmosphères de la Terre et de Mars, on pourrait donner ces questions-réponses qui sont plus vraies qu'elles n'en ont l'air à la première lecture.

Diffusion de Rayleigh et ciel bleu

Coucher de soleil sur Terre (la planète bleue) :

Pourquoi, quand le soleil se couche, il semble rouge ?

Réponse : parce que le ciel est bleu

Coucher de soleil sur Mars (la planète rouge) :

Pourquoi, quand le soleil se couche, il semble bleu ?

Réponse : parce que la planète est rouge

Illustrations des couleurs complémentaires pour les couchers de soleil

La Terre et Mars

Le rêve d'aller admirer les ciels de Mars est encore loin d'être accessible mais nous pouvons nous réjouir et apprécier pleinement les levers et les couchers de soleil sur notre planète bleue.

Beautés après un coucher de soleil romantique (sur Terre ou sur Mars ?)

Sable du Sahara dans l'atmosphère

La météo sur Terre est parfois curieuse et du sable en provenance du Sahara envahit l'atmosphère (exemple en France le 15 mars 2022).

Sable du Sahara dans l'atmosphère terrestre : petite ressemblance avec l'atmosphère de Mars

D'ailleurs, la teinte plutôt orangée du ciel donne (par contraste ou par complémentarité des couleurs) au soleil une teinte légèrement bleutée. L'ambiance brumeuse, poussiéreuse et peu contrastée donne une petite idée de ce qu'on pourrait voir sur Mars...

Ambiance aux allures du ciel de Mars : brumeux, peu contrasté, orangé

On a pu noter à Pékin, le 28 mars 2021, suite à une tempête de sable, que le soleil prenait une teinte bleue dans un ciel ocre orangé :

Allure martienne sur Terre due à une tempête de sable