Rouge

Samedi soir dernier était visible de ce côté de la planète, si le ciel était clément, une magnifique éclipse de Lune.
Ici le temps était très nuageux, mais très venteux, donc il y eut de nombreuses trouées nous permettant tnÅ et moi de la contempler par intermittence.

Les médias ont naturellement commenté ce phénomène.
Sur Yahoo, dimanche, on pouvait lire dans une dépêche de l'AP :

Selon l'Observatoire de Paris, si la Lune évoluait dans le même plan que la Terre autour du Soleil, plan dit de l'écliptique, il y aurait une éclipse de Lune à chaque pleine Lune, tous les 29 jours.

Ce qui m'amuse dans cette phrase, c'est le « Selon l'Observatoire de Paris ». On ne se mouille pas, c'est pas nous, ils pourraient se planter. On a l'impression que l'information est à prendre avec des pincettes. Peut-être est-ce par déformation professionnelle, à force d'écrire « Selon IPSO », « Selon la SOFRES »...

On pouvait lire également ceci dans une dépêche de l'AFP :

En passant dans le cône d'ombre de la Terre, la Lune devient invisible. Il n'en est rien, en fait, en raison de la réfraction de la lumière solaire par l'atmosphère terrestre, réfraction qui varie selon la longueur d'onde. La couleur rouge du spectre étant la plus déviée, c'est dans des teintes rougeâtres que baignera le cône d'ombre terrestre, et qu'apparaîtra le disque lunaire.

Cette fois, on ne sait pas selon qui c'est, mais c'est faux.
Certes, l'atmosphère est responsable de la couleur de la Lune pendant une éclipse.
Certes, c'est grâce à la réfraction que certains rayons du Soleil, déviés par l'atmosphère terrestre, éclairent la surface de la Lune.
Mais la couleur rouge n'a rien à voir avec la réfraction, puisque le bleu est plus dévié que le rouge par ce phénomène, comme le montre l'usage d'un prisme.

Une éclipse de Lune est rouge pour la même raison
que le Soleil à son coucher est rouge,
que le Soleil à son lever est rouge,
que le ciel est bleu.

Tout ceci est dû au phénomène de diffusion Rayleigh.
En effet les molécules de l'atmosphère peuvent diffuser la lumière qu'ils reçoivent, c'est-à-dire renvoyer la lumière dans n'importe quelle direction (Suivre le lien précédent pour une description moins cavalière). Le point important est que cette diffusion varie comme l'inverse de la longueur d'onde à la puissance quatre (1/λ⁴), ce qui est une dépendance très forte. Ainsi, si l'on considère le spectre visible l'aile bleue est environ dix fois plus diffusée que le domaine du rouge.

En l'absence de diffusion, même en plein jour, le ciel serait noir et les étoiles seraient visibles (ce qu'on peut voir sur certaines photos prises par les astronautes sur la Lune, qui ne possède pas d'atmosphère). A cause de la diffusion de la lumière solaire par les molécules de l'atmosphère, le ciel est lumineux. Comme les molécules diffusent préférentiellement le bleu, le ciel nous apparaît de cette couleur.

Lorsque le Soleil est bas sur l'horizon, la lumière qui nous parvient de lui a traversé une très grande épaisseur de l'atmosphère. Une grosse partie du rayonnement bleu a été diffusée pendant cette traversée. Le rouge, lui, a été beaucoup moins diffusé, c'est donc cette couleur dominante que l'on voit.
C'est pourquoi le soleil apparaît rouge à son lever et son coucher.

Pour la couleur des éclipses, c'est la même chose. Nous avons dit que les rayons qui atteignent la lune ont été réfractés par l'atmosphère terrestre. En la traversant, le bleu a été pour l'essentiel filtré, diffusé, il reste donc le rouge qui peut éclairer la Lune et la rendre visible pendant l'éclipse.