[Physique] Couleur de la Lune

[invite6ed3677d]

[note de la modération : nous rappelons aux lecteurs de ce fil que les propositions qui sont faites ici sont des jeux intellectuels amusants ; les auteurs ne croient pas une seconde à ce qu'ils proposent ]

Pourquoi, la Lune nous apparait-elle rouge ou orangée lors d'une éclipse ?
Vaste question ... la réponse l'est aussi !

La surface de la Lune est couverte par de petites poussières et par des fragments de roches. La mission Apollo 17 a ramené des échantillons de ce que les astronautes coyaient être du soufre. Leur analyse révéla la présence d'arséniure de gallium (AsGa), de Phosphore (P) et d'aluminium (Al). Comme chacun sait, la structure électronique de ces réseaux cristallins présente des bandes de conduction et de valence espacée d'un "gap" (ou bande interdite), caratérisant un semi-conducteur.

Lorsqu'un photon arrive sur la surface lunaire, il cède son énergie au cristal, ce qui génère une paire électron-trou. L'électron migre alors dans la bande de conduction. En tenant compte des effets de bords sur le cristal (dangling bonds), on peut montrer que la densité d'états augmente dans la bande interdite du semi-conducteur, ce qui favorise les recombinaisons électron-trou. Ce phénomène s'accompagne de la restitution de l'énergie de l'électron sous la forme de phonon ou de photon.
Notons que l'énergie des photons émis est égale à la largeur du gap (effet photoélectrique).





Pour GaAlAs, on obtient une longueur d'onde de 660 nm donc du rouge.
Notons que la précense d'Indium et de Phospore comme dopants du semi-conducteur ajoute des niveaux d'énegie dans la bande interdite, ce qui donne une longueur d'onde de 620 nm, donc du rouge orangé.

Mais, me direz-vous, pourquoi seulement lors des éclipses ? Bonne question retorquerai-je !

Lors de l'éclipse (de Lune), notre satellite est éclairé indirectement gràce à la déviation des rayons du Soleil par l'atmosphère terrestre. Au passage, l'atmosphère récupère un peu de l'énergie du rayonnemment qu'elle convertie en énergie thermique. L'énergie parvenant à la surface lunaire est donc minorée par sa traversée de l'atmosphère. Elle est alors suffisante pour permettre la génération de paires électron-trou sans pour autant ioniser le cristal. La Lune se comporte alors comme une LED.

Bien entendu, ce phénomène est présent en dehors des phases d'éclipses mais son intensité est noyée dans la réflexion de la lumière directe du Soleil.

Simple, mais il fallait y penser !


L'effet photoélectrique : http://fr.wikipedia.org/wiki/Photo%C3%A9lectrique
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[FC05]

Lors de l'éclipse (de Lune), notre satellite est éclairé indirectement gràce à la déviation des rayons du Soleil par l'atmosphère terrestre. Au passage, l'atmosphère récupère un peu de l'énergie du rayonnemment qu'elle convertie en énergie thermique. L'énergie parvenant à la surface lunaire est donc minorée par sa traversée de l'atmosphère.

C'est n'importe quoi, tout le monde sait que justement, après le passage par l'atmosphère le bleu de la lumière solaire est absorbé. La lumière qui passe est donc rouge et éclaire la lune en rouge ... qui apparaît rouge.

C'est à cause de la diffusion de Raleigh ... c'est un truc établi.

Par ce que si on suit ta "théorie", elle est où la "LED" qui s'allume en rouge au coucher du soleil ?


Au fait, le règlement n'interdit pas de piler les "théories" des autres pour voir la sienne gagner

[inviteae196a7a]

(Bah je sais pas mais se qui serai plutot marrent c'est pas de donner la vraie théorie comme contre argument à la théorie donnée sinon c'est tout de suite moin marent, nan je pense que pour casser une fausse théorie il faut: soit la défaire avec des situations qu'elle ne peut expliquer soit le defaire avec des arguments tout aussi bidons et/ou absurde.)

[invite6ed3677d]

Après le passage par l'atmosphère le bleu de la lumière solaire est absorbé. La lumière qui passe est donc rouge et éclaire la lune en rouge ... qui apparaît rouge.

C'est à cause de la diffusion de Raleigh ... c'est un truc établi.

Erreur fatale jeune padawan !
En première approximation, la diffusion de Rayleigh montre que le "bleu" est justement 16 fois plus diffusé que le rouge par l'atmosphère. Or, si on suit ce que tu dis, le ciel devrait être rouge (et de récentes observations me font penser que ce n'est pas le cas). Mais bon, ne jouons pas sur les mots.

Sans prendre en compte les distributions non uniformes de dopants à la surface lunaire, comment expliquer la couleur non uniforme et surtout la régularité de cette distribution tout au long de l'éclipse ?

[A voir en vidéo sur Futura]