Théorie de Mie et nuages

[Xenthys]

Bonjour à tous,

Dans le cadre de mon TPE sur les nuages, je cherche à comprendre en quoi la théorie de Mie intervient dans la couleur des nuages. Les pages sur internet ne sont pas compréhensibles étant donné que je ne suis qu'en première S et il est vital que je comprenne parfaitement de quoi il s'agit. Pourquoi les nuages ne sont-ils pas verts et qu'est-ce qui explique leur tonalité rouge lors du coucher du soleil? Est-ce que la théorie de Mie intervient dans la couleur blanche ou grise des nuages? Telles sont les questions auxquelles je dois répondre et je n'y arrive pas du tout.

Merci en tout cas d'avance
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[Rincevent]

salut,

as-tu lu la page de wikipedia sur le sujet ? le début est assez clair et pas trop technique, non ?
http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_de_Mie

[Xenthys]

Oui, j'ai déjà lu LA référence mais ça ne répond pas à mes questions et vu mon niveau en physique, je peine. Merci quand même

[Rincevent]

salut,

Oui, j'ai déjà lu LA référence mais ça ne répond pas à mes questions

bah si, un peu

Pourquoi les nuages ne sont-ils pas verts

cherche pourquoi le ciel est bleu et tu verras qu'il ne peut pas y avoir un mécanisme semblable à celui qui est derrière ce phénomène qui pourrait donner une couleur verte aux nuages

et qu'est-ce qui explique leur tonalité rouge lors du coucher du soleil?

il n'y a pas que les nuages qui le sont, le ciel aussi. Cherche donc sur le web d'où vient le rouge du ciel dans ce cas et tu comprendras.

Est-ce que la théorie de Mie intervient dans la couleur blanche ou grise des nuages?

oui, c'est dit explicitement dans wiki.

pour prendre les choses dans l'ordre, voici ce que tu dois faire :

- comprendre pourquoi le ciel est bleu (au moins qualitativement, cest-à-dire mettre la main sur une certaine formule en 1/lambda^4 et comprendre pourquoi elle mène à cette couleur)
- comprendre pourquoi le phénomène précédent ne marche pas lors de "l'interaction" entre la lumière solaire et les particules composant un nuage
- comprendre pourquoi la théorie de Mie, qui diffère de celle qui explique le bleu du ciel mais s'applique dans le cas des nuages, mène à leur couleur grise (il suffit de lire le wiki)

et finalement, pour le rouge, il te suffit de comprendre pourquoi le ciel est rouge quand le soleil se couche (sujet souvent abordé avec le bleu du ciel car ils sont reliés) et de t'imaginer ce que donne un nuage si tu l'éclaires par un soleil couchant et pas par un "soleil normal"...

ps: j'imagine que tu auras compris que le but c'est de te laisser réfléchir un peu par toi-même au lieu de te balancer les réponses

[A voir en vidéo sur Futura]

[Xenthys]

Merci pour ta gentillesse. Hier j'ai cherché pas mal de trucs sur le principe de Mie et j'ai réussi à dégager un certain nombre d'informations qui peuvent m'être utiles à savoir:
- le principe de Mie diffère de la diffusion de Rayleigh du fait de la taille des particules qui diffusent les longueurs d'onde (molécules pour la diffusion de R, et particules plus grosses pour la théorie de Mie)
- la diffusion de Rayleigh dépend de la longueur d'onde et c'est ce qui explique pourquoi le ciel est bleu: en effet, les molécules de l'atmosphère diffusant plus facilement les courtes longueurs d'onde (et le bleu étant la plus courte longueur d'onde du spectre visible), c'est le bleu qui sera le plus diffusé et c'est la couleur qui prédomine et donc que l'on voit. Lors du coucher ou du lever du soleil, (et c'est ce que j'ai le plus de mal à comprendre), le bleu et le vert sont dispersés (?) par l'atmosphère donc il ne reste que le rouge donc la lumière nous paraît rouge.
- la théorie de Mie ne dépend pas de la longueur d'onde et "diffuse uniformément dans toutes les directions" donc les gouttes d'eau des nuages diffusent la lumière qu'elle reçoivent du soleil (blanc lorsque le soleil est au zénith car toutes les longueurs d'onde sont envoyées dans toutes les directions et se superposent; et rouge car c'est la seule longueur d'onde qui arrive sur les gouttes d'eau au coucher du soleil).
Voilà pour les aspects généraux. Par contre, je dois creuser pour le gris (quoique je pense qu'il s'agit tout bonnement de l'épaisseur du nuage qui entre en jeu, plus il est épais moins la lumière le traverse et donc plus il paraît sombre) et pour la question des nuages verts ( mon hypothèse est que le vert étant une couleur de longueur d'onde moyenne, il se "perd" lorsque les rayons traversent l'atmosphère (?) et n'est pas diffusé quand le soleil est à son zénith).

[citron_21]

Salut,
si vraiment tu ne trouves pas assez d'infos, j'ai un document de quelques pages que j'ai eu en cours, sur la couleur bleue du ciel.
Il risque de te donner beaucoup de réponses sur tes questions.
Dis le moi si ca t'interesse

[Xenthys]

Ça m'intéresse beaucoup . Je te remercie infiniment. Il est autorisé de donner son mail sur ce forum?

[obi76]

par MP uniquement

[Xenthys]

Me revoilà pour vous embêter une dernière fois avant la fin, j'ai écrit un petit texte sur le principe de Mie. Je ne veux pas que vous lisiez tout mais que vous en fassiez une lecture en diagonale pour voir si ça se tient ou si je me suis trompé sur des points très importants.

La théorie de Mie (ou de Lorenz-Mie) est une théorie optique expliquant la diffraction de la lumière par des particules sphériques importantes , en ce qui nous concerne par les gouttes d’eau et les cristaux de neige qui constituent les nuages. Cette théorie ne fait dépendre la diffusion de la lumière ni de sa longueur d’onde, ni de son intensité. Elle permet d’expliquer la relative blancheur des nuages : la lumière en traversant le nuage reste blanche, indépendamment de l’épaisseur de ce nuage, car, d’après cette théorie, les particules sphériques (les gouttes d’eau de quelques microns de mètres de diamètre) diffusent toutes les longueurs d’onde dans toutes les directions donc, si un nuage est éclairé « par-dessus », un spectateur le verra toujours blanc car il observera en fait la combinaison de toutes les longueurs d’onde. L’éventuelle teinte grise provient de l’atténuation de l’intensité des longueurs d’onde après de multiples réémissions ainsi que de leur absorption par des poussières.
Concrètement, plus l’épaisseur du nuage traversé est grande, moins la lumière suivra son axe de propagation initial et plus la lumière se perdra lors des multiples diffusions par les gouttes d’eau. Dans le sens inverse, plus l’épaisseur du nuage sera faible, plus la lumière nous arrivera dans l’axe de propagation initial et surtout non diffusée.
Néanmoins, on peut se poser la question de savoir pourquoi les nuages peuvent être rouges, notamment lors du coucher ou du lever du soleil. L’explication est simple : ce phénomène se produit lorsque le soleil est bas dans le ciel, c’est-à-dire lors du coucher ou du lever du soleil. Celui-ci émet des rayonnements qui vont du rouge au jaune et parfois même jusqu’au vert.
La lumière du soleil doit donc traverser quarante fois plus d’air que si le soleil était à son zénith. Dans ces conditions, 79% du rouge, 97% du vert et quasiment 100% du violet sont diffusés. La seule longueur d’onde qui arrive droit sur les nuages sans être diffusée est la longueur d’onde rouge qui est ensuite diffusée dans toutes les directions en vertu du principe de Mie lors de son contact avec les gouttes d’eau.


En fait et pour résumer, tout tient au fait que la couleur que l'on voit c'est la couleur la moins diffusée, non? (rouge lors du coucher du soleil et jaune ou blanc lorsqu'il est à son zénith car c'est le bleu qui est le plus diffusé et les couleurs les moins diffusées étant le vert et le rouge, ça donne du jaune).

Merci à tous ceux qui m'ont aidé à achever mon travail

[Xenthys]

Up

[citron_21]

Salut,
oui je pense que ça se tient.
En effet, les couleurs que l'oeil reçoit sont celles qui sont les moins diffusées par les nuages. Puisque un rayon incident arrivant sur une goutelette d'eau va être séparé en 2 rayons : 1 rayon diffusé qui va repartir dans une autre direction ; et 1 rayon transmis qui garde la direction du faisceau incident et arrive donc vers l'oeil.
Plus l'intensité des rayons transmis pour une certaine couleur est importante, plus l'oeil va "voir" une couleur résultante proche de ces couleurs les moins diffusées.

J'espère que j'ai été assez clair

[Xenthys]

Parfaitement et en plus, ça va dans le sens de ce que j'ai trouvé. Je te remercie pour ton fabuleux cours et je remercie aussi tous ceux qui m'ont aidé à terminer mon TPE dans les délais