Les observations de l'espace ont longtemps confirmé ce que les mesures de laboratoire du spectre stellaire suggèrent pour la première fois il y a des décennies.Le Soleil émet des rayonnements à travers le spectre visible dans des proportions qui enregistrent à l'œil humain comme la lumière blanche.Ce fait se trouve dans une histoire plus longue d'enquête sur la façon dont les atmosphères modifient la lumière qui atteint les surfaces planétaires.
Les gens décrivent souvent le Soleil comme jaune parce que c'est la couleur qu'il prend pour les observateurs sur le sol pendant une grande partie de la journée.Les représentations culturelles renforcent l'impression: les dessins d'enfants, les symboles météorologiques et les drapeaux nationaux le rendent régulièrement ainsi.Les astronomes l'étiquetent toujours comme une étoile naine jaune dans les schémas de classification standard.
Le spectre que le Soleil produit
La température de la surface du Soleil oscille autour de 5800 Kelvin. À cette température, un radiateur de corps noir émettrait un spectre continu qui atteint un pic dans les longueurs d'onde vertes d'environ 500 nanomètres. Le pic ne domine pas la sortie. L'énergie se propage à travers le violet à travers le rouge, environ 400 à 700 nanomètres. Lorsque toutes ces longueurs d'onde se réunissent, les trois types de cellules coniques de l'œil reçoivent une stimulation équilibrée et le cerveau enregistre le blanc.
Le papier blanc tenu dans la lumière directe du soleil à midi reflète le même mélange équilibré et apparaît donc blanc plutôt que teinté.Un prisme ou une grille de diffraction sépare le mélange en ses couleurs composantes, produisant l'arc-en-ciel familier.L'existence de l'arc-en-ciel lui-même démontre que la lumière du soleil contient chaque teinte visible en quantité substantielle.
Comment l'atmosphère de la Terre modifie le faisceau direct
Rayleigh dispersion explique le changement. Nommé pour le physicien britannique qui a dérivé la dépendance de la longueur d'onde dans les années 1870, le processus se produit lorsque la lumière rencontre des molécules beaucoup plus petites que la longueur d'onde elle-même. Les molécules d'azote et d'oxygène dans l'atmosphère inférieure dispersent les longueurs d'onde plus courtes beaucoup plus efficacement que les longues.
La lumière dispersée par les côtés éclaire le ciel et produit sa couleur bleue familière. La même dispersion élimine le bleu et le violet de la ligne de vue directe vers le Soleil. Ce qui reste dans le faisceau qui atteint l'observateur est enrichi dans des longueurs d'onde plus longues, déplaçant la couleur apparente vers le jaune. L'effet est modeste lorsque le Soleil se tient haut et que le chemin à travers l'atmosphère est le plus court. Il devient prononcé à mesure que le Soleil descend et que le chemin s'allonge.
Il ne s'ensuit pas que le Soleil lui-même change de couleur.L'étoile continue d'émettre le même spectre de lumière blanche.Seule la fraction de ce spectre qui survit au voyage à travers les changements d'air.
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Des lieux sans atmosphère
Les astronautes à bord de la Station spatiale internationale et les équipages des missions Apollo ont observé le Soleil contre un ciel noir.Les photographies prises à partir de ces points d'avance montrent un disque blanc.La surface lunaire, manquant de toute atmosphère significative, a fourni la même vue.Chaque image retournée de la navette spatiale opérant au-dessus de l'atmosphère de la Terre enregistre le même résultat.
Ces observations directes s'alignent sur les mesures effectuées par des instruments qui enregistrent le spectre solaire en dehors de l'atmosphère.Les données correspondent à l'attente d'une source de 5800 kelvin.Il n'est pas nécessaire d'ajuster le filtrage atmosphérique une fois que l'observateur quitte l'air.
Pourquoi la classification comme naine jaune persiste
L’étiquette « naine jaune » fait référence à la position du Soleil sur le diagramme Hertzsprung-Russell, un complot de luminosité stellaire par rapport à la température. Les étoiles de type G occupent la région entre les étoiles F plus chaudes, plus bleues et les étoiles K plus froides, plus rouges. L’adjectif « jaune » est donc comparable dans la séquence des classes stellaires plutôt qu’une description de l’apparence visuelle.
Des conventions similaires existent dans toutes les disciplines scientifiques.Ils organisent des données pour la comparaison même lorsque le langage quotidien utiliserait des termes différents.Le désaccord entre l'étiquette technique et la perception directe crée des surprises occasionnelles, mais il n'indique pas d'erreur dans les deux domaines.
Variation avec l'heure du jour et la latitude
À midi dans les régions tropicales, le Soleil peut apparaître presque blanc même depuis le sol parce que le chemin atmosphérique reste court. Dans les latitudes plus élevées ou pendant les mois d'hiver, le Soleil atteint rarement une hauteur élevée, de sorte que la teinte jaune apparaît plus régulièrement. Au lever et au coucher du soleil, la longueur du chemin devient extrême. La plupart des longueurs d'onde plus courtes se dispersent complètement hors du faisceau, laissant la lumière principalement rouge et orange. La même physique qui produit un ciel bleu à midi produit donc un soleil rouge à l'horizon.
La poussière, la fumée ou les gouttes d'eau peuvent modifier la dispersion plus loin, produisant parfois des couleurs inhabituellement vives ou même des éclairs verts dans des conditions rares.
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La discussion publique sur la couleur du Soleil a tendance à se reproduire chaque fois que de nouvelles images spatiales circulent ou lorsque des démonstrations en classe avec des prismes sont partagées.Chaque cycle répète le même compte physique quantifié pour la première fois au XIXe siècle et vérifié à plusieurs reprises par les instruments du XXe et du XXIe siècle.