Les lumières du ciel
Anneaux, faux soleils, arcs, couronnes, gloires : la classification internationale range ces phénomènes sous le nom de photométéores. Chacun se place à un angle précis du soleil, et cet angle suffit à l'identifier.
- Deux familles de particules
- Quatre mécanismes optiques
- Deux planches détaillées
-
Halos et parhélies : l'optique des cristaux de glace
Pourquoi l'anneau mesure exactement 22 degrés, pourquoi son bord intérieur est rouge, et comment repérer les arcs plus rares.
Cristaux de glace
-
Les faux soleils
Deux taches vives à la hauteur exacte du soleil, produites par des cristaux en plaquettes qui tombent à plat.
Parhélies
-
L'arc-en-ciel : l'optique des gouttes d'eau
Rayon de 42 degrés, arc secondaire inversé, bande d'Alexandre : tout se déduit d'un seul point, celui opposé au soleil.
Gouttes de pluie
-
Couronnes et irisations
Un disque coloré serré autour de la lune : ce n'est pas un halo, c'est de la diffraction par de très fines gouttelettes.
Diffraction
-
L'arc blanc du brouillard
Même géométrie que l'arc-en-ciel, mais des gouttelettes si petites que les couleurs se brouillent en blanc.
Arc de brouillard
Quatre mécanismes, deux familles de particules
Savoir de quel côté regarder élimine la moitié des confusions.
Un photométéore est un phénomène lumineux produit par la réflexion, la réfraction, la diffraction ou l'interférence de la lumière du soleil ou de la lune. Autrement dit : rien ne se passe dans le nuage, tout se passe dans le trajet de la lumière à travers les particules qui le composent. La nature de ces particules décide de tout.
- Des cristaux de glace, à six faces, dans les nuages de l'étage supérieur : ils réfractent la lumière comme des prismes et fabriquent la famille des halos, autour du soleil.
- Des gouttes d'eau, sphériques, dans la pluie ou le brouillard : elles renvoient la lumière vers l'arrière et fabriquent la famille des arcs-en-ciel, à l'opposé du soleil.
De là découle la règle de terrain la plus utile : si le phénomène entoure le soleil, cherchez des cristaux ; s'il se tient dans votre dos, cherchez des gouttes. Les couronnes font exception : elles entourent le soleil ou la lune mais viennent de gouttelettes minuscules, par diffraction et non par réfraction.
| Phénomène | Particule | Mécanisme | Position | Angle |
|---|---|---|---|---|
| Halo de 22 degrés | Cristaux de glace | Réfraction | Autour du soleil | 22° de rayon |
| Halo de 46 degrés | Cristaux de glace | Réfraction | Autour du soleil, rare | 46° de rayon |
| Parhélies | Plaquettes de glace | Réfraction | À gauche et à droite du soleil | 22° et plus si le soleil est haut |
| Arc circumzénithal | Plaquettes de glace | Réfraction | Haut dans le ciel, vers le zénith | Visible si le soleil est sous 32° |
| Pilier solaire | Plaquettes de glace | Réflexion | Colonne verticale au-dessus du soleil | Quelques degrés |
| Arc-en-ciel primaire | Gouttes de pluie | Réfraction et une réflexion | À l'opposé du soleil | 42° de rayon |
| Arc secondaire | Gouttes de pluie | Réfraction et deux réflexions | Au-dessus du primaire | 51° de rayon |
| Couronne | Gouttelettes très fines | Diffraction | Serrée autour du soleil ou de la lune | Quelques degrés |
| Gloire | Gouttelettes très fines | Diffraction | Autour de l'ombre de l'observateur | Quelques degrés |
Précaution
Tous les phénomènes de la famille des halos se regardent en direction du soleil. Ne fixez jamais le disque solaire, même voilé : masquez-le derrière un mur, un poteau ou votre pouce tendu, et observez ce qui l'entoure. La même précaution vaut pour les photographies, où l'on cadre en plaçant le soleil juste derrière un obstacle.
Les phénomènes voisins, qui ne sont ni des halos ni des arcs
La liste des photométéores est plus longue que ces deux familles. Les rayons crépusculaires, ces faisceaux qui divergent depuis un trou dans les nuages, ne sont que des ombres portées rendues visibles par les poussières en suspension ; ils sont parallèles dans la réalité, et leur divergence est un effet de perspective. Les mirages viennent de la réfraction dans des couches d'air de températures très différentes, au ras du sol chaud ou au-dessus d'une mer froide. Le rayon vert, très bref, se produit au dernier instant du coucher du soleil, quand l'atmosphère se comporte comme un prisme et sépare les couleurs sur l'horizon.