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Je vous avais déjà parlé des mirages et vous connaissez tous l’arc-en-ciel, mais saviez vous qu’il existe plein d’autres effets comme ça : souvent liés à la diffusion/diffraction/réfraction de la lumière sur les couches atmosphériques, dans l’eau des nuages ou les particules de glace en haute atmosphère ?

Les phénomènes qui suivent sont rares, voire extrêmement rares et ne sont observables qu’à certains endroits sur Terre et avec des conditions météorologiques et des positions du Soleil (ou de la Lune) dans le ciel très précises. Vous l’aurez compris, voir ces phénomènes est une chose rare et une chance, encore plus grande que de voir un arc-en-ciel, qui est bien commun à côté de ceux-là.

Le rayon vert

Mirage green flash

Au coucher du soleil, le soleil rouge disparaît lentement sous l’horizon, la dernière chose qui reste visible juste avant qu’il ne disparaît complètement est un flash vert très bref.

L’origine physique est la dispersion de la lumière, à laquelle s’ajoute l’origine de la couleur bleue du ciel. Le ciel est bleu parce que cette couleur (comme le violet) est beaucoup plus déviée par les molécules de l’atmosphère que ne le sont les autres couleurs : le bleu nous arrive donc de partout au lieu de nous parvenir uniquement du Soleil.
Notre étoile nous apparait donc (en simplifiant) : blanc–bleu = jaune.
Sans le bleu, la plus grande fréquence parmi les couleurs qui restent est donc le vert.

Au coucher du soleil, la lumière verte étant plus déviée vers le bas, l’image verte du soleil a sa position apparente légèrement plus haute dans le ciel : elle a donc un peu plus de temps pour se coucher.

Les rayons vert du soleil sont ainsi les derniers à se coucher, et donc visibles quelques secondes de plus.

Le parhélie (ou la parasélène)

parhelie

Vous voyez 3 soleils (mieux que sur Tatouïne, sans drogue, juste une combinaison de chance et de science !) : le Soleil normal ainsi que deux images de part et d’autre. Il s’agit de la déviation de l’image du Soleil par les cristaux de glace de l’atmosphère, ces cristaux étant tous de forme hexagonale, la déviation est alors de 22°. On voit alors deux autres Soleils de chaque côté, à 22° du vrai.

Si on voit 3 Soleils, on parle de parhélie (du grec helios, le Soleil) et si on observe ça avec la Lune on parle de parasélène (du grec seléné, la Lune). La parasélène est encore plus rare que la parhélie.

Le pilier solaire

light-pillars

Ce sont des colonnes de lumière au dessus du Soleil. Ils sont aussi visibles au dessus de fortes lumières des villes (photo) par grand froid (–20°C) : les cristaux de glace plats et horizontaux agissent comme plein de miroirs qui renvoient la lumière du soleil couchant vers l’observateur.

Le spectre de Brocken

Spectre_Brocken.jpg

En montagne, le spectre de Brocken est visible quand l’observateur se trouve entre le soleil et les brouillards ou nuages : l’ombre de l’observateur se projette donc sur le nuage, ce qui forme une silhouette sombre en contre bas.
La tête de la silhouette est entouré d’un halo coloré par réflexion de la lumière sur les gouttelettes en direction qui n’est visible que pour l’observateur, renforçant l’idée d’un fantôme.

La bande d’Alexandre

bande d’Alexandre

Il s’agit de la bande sombre qui est visible entre deux arcs-en-ciel classiques : à cause de la réflexion de la lumière dans l’eau, la lumière est réémise vers le bas (arc-en-ciel inférieur, le plus lumineux) mais aussi vers le haut si la lumière fait une réflexion supplémentaire (arc-en-ciel supérieur, moins lumineuse). Entre les deux, il y a une bande qui est moins éclairée : c’est la bande d’Alexandre.
Le nom fait référence à Alexandre d’Aphrodise, qui remarqua cette zone sombre il y a plus de 2200 ans.

La poussière de diamant

diamond-dust.jpg

Il s’agit d’une formation de cristaux de glace dans l’air lors des premiers rayons de soleil les matin très froids. Les rayons du soleil subliment la neige du sol (qui passe directement de solide à gaz, sous l’effet du choc thermique) et se mélange à l’air encore très froid. L’eau sous forme de gaz se condense ensuite sous forme de mini-cristaux de glace qui scintillent dans l’air, telle de la poussière de diamant.

Quelques autres phénomènes

Pour conclure cet articles, j’ajoute aussi quelques autres phénomènes tout aussi beaux mais un peu moins spectaculaires, comme l’arc circumzénithal (arc en ciel inversé en haute atmosphère, dû à la glace des cirrus), le cercle parhélique (qui rejoint le parhélie, mais où l’on voir un cercle complet), l’arc de cœur (encore un effet proche du parhélie, mais où les rayons sortent d’une autre face du cristal de glace) ou bien le parasélène qui est un parhélie mais de la Lune.

J’aimerais ajouter que j’ai découvert les phénomènes du spectre de Broken, du pilier solaire et de la poussière de diamant dans le manga de Détective Conan, qui contient énormément de petites explications/descriptions de phénomènes comme ceux là (également parfois de chimie, de maths, de génétique, d’art, de technologie, de magie…).

Site externe :

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Schpop a dit :

Ahem, pour le rayon vert, je ne sais pas si c'est ta façon de vulgariser ou si c'est très mal dit, mais on a l'impression que ce ce que tu avances c'est : "le rouge est plus rapide, alors il va se coucher plus vite, mais si on attend un peu, oh ! le vert arrive".

L'explication est très simple, mais ça n'a rien à voir avec les petits farfadets de la lumière qui courent plus ou moins vite <<

- la vitesse de la lumière, selon la longueur d'onde, varie dans un milieu "dispersif"
- la facon dont la lumière est deviée varie suivant cette vitesse
- DONC le vert est dévié a un angle plus ou moins grand que le rouge
- DONC quand le soleil se couche, le rouge est dévié différement, à partir d'un certain seuil on ne le voit plus et il ne reste que le vert

J'imagine que tu as bien compris le phénomène, mais ton explication peut induire un néophyte en erreur.

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Nono a dit :

C'est jouliii :)

Diffusion de Rayleight Rayleigh.
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Le Hollandais Volant a dit :

@Schpop : En fait, si tu as un prisme cubique et que ton rayon incident arrive de façon perpendiculaire (déviation nulle donc, cf loi de Snell), le premier à sortir de l’autre côté est le rouge et le dernier le bleu/violet. C’est la dispersion.
La déviation joue aussi, évidemment mais comme il n’y a pas vraiment d’interface air/vide je vois mal comment ça peut jouer de façon significative.

@qwerty : Ah oui, c’est comme des vagues, mais à cause d’un d’air plus dense à cause de l’humidité qu’il contient. Ça reste très beau.
Perso j’ai vu un sorte de rouleau de nuage une fois, comme une grosse couverture qui se déroulait sur nous.

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Arfy a dit :

J'y rajouterai aussi (à expliquer)
- l'effet loupe sur la Lune
- les colorations de la Lune de temps à autre (Goldorak quand tu nous tiens ;) )

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OranginaRouge a dit :

C'est vraiment très beau, ça fait rêver.

On peut remarquer que davantage de phénomènes sont liés à une température « froide » qu'à une température « chaude » (c'est relatif bien sûr ces températures).

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Le Hollandais Volant a dit :

@Arfy : La taille apparente de la lune tu veux dire ?
Aussi surprenant que ça puisse sembler, la taille apparente de la Lune (et du Soleil) ne change pas.

C’est juste qu’au milieu du ciel elle nous semble plus petite qu’au niveau de l’horizon proche d’éléments du relief.

Pour la couleur, la lune est parfois rougeâtre quand elle est proche de l’horizon pour la même raison que le soleil est rouge au coucher : la diffusion de Rayleigh des hautes fréquences du spectre.

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Schpop a dit :

@Le Hollandais Volant : Quelque chose me chiffonne. Le soleil n'est il pas dans le vide intersidéral ? De fait, corrige moi si je me trompe, il y a bien une sacrée différence de milieu.

Autre chose, peux tu m'expliquer comment la lumiere arrive perpendiculairement dans l'atmosphère lors d'un coucher de soleil, ce de manière systématique ?

Enfin, réfléchissons un instant. La lumière se déplace, à la louche, à 300 000 km/s et l'atmosphère fait 100km (en étant optimistes sur le fait qu'il en "reste assez" à cette altitude, mais soit on va dire que c'est uniforme). Bien sur elle sera ralentie dans l'air, mais de très peu (moins de 1%). Ca nous ferait donc un phénomène qui dure moins d'une milliseconde. Tu vas me répondre (voir ma seconde remarque) que si la lumière arrive rasante dans l'atmosphère, elle parcourera plus de 100km, qu'on peut le calculer avec la courbure de la terre, ... etc etc.
Sur cette vidéo (https://www.youtube.com/watch?v=1tslOg99Rj8) on peut voir (sauf bien sur si elle est truquée) que le phénomène dure assez longtemps (mettons 0,1s). Tu aurais donc trois ordres de grandeur d'atmosphere en plus à parcourir pour en arriver là (100 000 km, soit quand même beaucoup plus que le rayon de notre planete). C'est gros.

Pour finir (et me rassurer sur ce que je dis quand même) je susi allé voir l'article wikipédia à ce sujet ; il explique très bien que (i) la différence de couleur est due au phénomène que j'ai exposé et (ii) que la diffusion de Rayleigh influe uniquement sur la couleur (si celle-ci était inexistante, le rayon serait bleu et non pas vert).

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Le Hollandais Volant a dit :

@Schpop : Ok, ton explication me va : elle explique aussi qu’on puisse voir des rayons verts au lever du soleil, dont je viens de découvrir la possibilité (la mienne ne permet pas ça).

Mais la page Wiki indique aussi ça :

les rayons lumineux verts sont donc plus courbés vers le sol par le gradient d'indice de réfraction que les rayons rouges.

C’est vrai (les hautes fréquences sont plus déviées). Mais dans ce cas il doit y avoir un effet de mirage qui les fassent revenir, non ?

Si les rayons verts sont envoyés vers le bas, il n’est pas normal qu’on puisse les voir en dernier…
Cela devrait faire comme sur ce prisme, et le vert devrait être plus bas que le rouge.

Or quand on regarde les images, le vert est toujours décalé vers le haut et le rouge vers le bas, comme là : les bords inférieurs et supérieurs du Soleil : https://en.wikipedia.org/wiki/File:Green_rim_of_the_setting_sun.jpg .

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BenGamin a dit :

Autre phénomène que j'aime bien. L'arc en ciel rond autour du soleil. On le voit souvent en foret l'été lorsque la brume s'évapore au dessus de nous.

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mmn a dit :

Aaahhh, c'est beau !!!
Merci Timo
;-))

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Arfy a dit :

@Le Hollandais Volant : Non, je parle aussi de l'effet "loupe" de temps à autre quand la Lune rase l'horizon.

J'avais lu un jour qu'en fonction de l'atmosphère, la chaleur, ... on pouvait avoir un effet grossissant sur la Lune.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Arfy : Ça me semble possible, mais il faut des couches atmosphériques de forme et de densité, température et tout reste bien précises.

Il y a des cas de déformation, par exemple une Lune aplatie en bas ou de décoloration.

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narno542 a dit :

Je suis pas d'accord sur la poussière de diamant... c'est Yoga qui s'entraine à envoyer son attaque, on en voit juste les conséquences c'est tout... (ok je sors, mais bon en aillant été élevé au club'Do, à chaque fois que j'entends parler de la poussière de diamant je ne peux m’empêcher de penser aux chevaliers du zodiaque... mode nostalgie on!)

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Arzhur a dit :

« Le ciel est bleu parce que cette couleur (comme le violet) est beaucoup plus déviée par l’atmosphère que les autres couleurs ». Non. Le ciel est bleu principalement à cause de la diffusion de Rayleigh, la dispersion ne joue qu’un rôle mineur.

L’explication ne passe pas par la déviation des rayons de longueurs d’ondes plus courtes, mais leur diffusion : les molécules diatomiques qui composent l’atmosphère (quelque chose comme 99% pour le dioxygène et le diazote) « résonnent » dans les fréquences plus grandes, d’où l’émission majoritaire de bleu et de violet (et le fait qu’on perçoive du bleu s’explique par la piètre sensibilité de l’œil au violet). Un calcul sympa en prenant le modèle de l’électron électrostatiquement lié permet de montrer ça.

Sinon, il y a aussi ce paragraphe sur Wikipédia qui explique la chose de manière simplifiée.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Arzhur :

L’origine physique est la diffusion de Rayleigh (la même qui donne la couleur bleue au ciel)

J’essaie juste d’expliquer la dispersion des ondes avec des mots que tout le monde comprend (dévier).

Peut-être dois-je ajouter « beaucoup plus dévié par les molécules de l’atmosphère ».
Je n’aime pas le terme « diffuser » : un rayon de lumière diffuse peut-être mais perso ça ne me parle pas du tout.

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Arzhur a dit :

Oui, je comprend que tu veuilles trouver des termes simples.

Dans ce cas là, je dirai plutôt « reproduits », même si ça a l’air étrange, ça m’a l’air plus juste. Car c’est ça en fait, les molécules diatomiques absorbent l’onde lumineuse pour en réémettre une autre, dans les hautes fréquences.

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Jojo a dit :

Concernant le rayon vert, ce phénomène peut être visible aussi bien au coucher qu'au lever du soleil. Le phénomène est bref lorsque l'on est proche de l'équateur et très long lorsque c'est près des pôles (jusqu'à 32 minutes parce que le soleil tangente longtemps l'horizon). Le rayon vert peut être suivi d'un rayon bleu encore plus rare.
Autres phénomènes
- Au Vénézuela, en pleine nuit, j'ai vu un anneau lunaire de toute beauté de couleur vert et bleu.
- En juillet 1982 j'étais à 200km au large de la Mauritanie: vers 16 h, pendant 1h30, j'ai vu 3 lunes alignées selon un plan incliné de 45° environ. Le phénomène était parfait au point de ne pas savoir quelle était la vraie lune. Cela s'est reproduit les deux jours qui ont suivi, aux mêmes heures. Je n'avais malheureusement pas d'appareil photo à bord. A la fin du phénomène, deux des trois lunes perdaient en qualité et disparaissaient en quelques minutes.

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InternetBaby a dit :
Quelle magnifique planète sur laquelle nous vivons !
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Ldr a dit :

Et le holandais volant comme phénomène optique. quelqu'un peut l'expliquer?

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Le Hollandais Volant a dit :

@Ldr : probablement un mirage selon moi, alimenté par des mythes et des légendes.
Un peu comme les OVNIs : on est tellement fasciné par la vie extra-terrestre qu’on attribue toutes les choses étranges dans le ciel à des aliens.

Ici à une époque on a attribué à des vaisseaux fantômes toutes les choses étranges qu’on rencontrait en pleine mer.

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Juju a dit :

@Le Hollandais Volant : En parlant de mirage, il faut préciser que certains phénomènes en sont; arc en ciel, ... alors d'autres existent même sans observateur.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Juju : je comprends que tu mette l’arc-en-ciel dans les mirages, mais est-ce réellement inclus dans la définition des mirages ?

Quand je dis que ça existe même sans observateurs, c’est juste pour qu’on soit d’accord et qu’on exclue tout ce qui est illusions d’optique (qui ne sont, elles, que le fruit de notre cerveau).

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Le Hollandais Volant a dit :

@Juju : si on le prend en photo, tout le monde verra le même. C’est donc une réalité physique.
Il n’y a pas besoin d’un cerveau pour détecter un arc-en-ciel : un ordinateur à qui on donne la photo d’un arc-en-ciel, saura détecter les différentes nuances de couleurs présentes dans l’image.

Chacun voit en effet le sien, mais c’est dans le sens où chacun voit un arc-en-ciel issus de rayons lumineux différents (les couleurs vues par une personne ont été décomposées par les gouttes d’eau différentes de l’arc vu par une autre personne, à cause de la position des gens par rapport aux gouttes d’eau). Le phénomène lui-même, la décomposition de la lumière solaire par l’eau de la pluie, est tout à fait réel.

Si tu places un prisme (équivalente à une goutte d’eau) sur le trajet d’une lumière blanche, et qu’ensuite tu places une feuille de papier blanche, l’arc-en-ciel y sera projeté (ou comme ici) et là, tout le monde verra le même arc-en-ciel.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Juju : et pour compléter, il faut bien noter que les mirages non plus ne sont pas des illusions d’optique.

Les mirages (comme l’indique l’article) sont une déviation des rayons lumineux. Et comme ces rayons sont le moyen de transport de l’image d’un objet, c’est donc comme si la position de l’objet (un navire par exemple) est également déviée/déplacée.
Le cerveau interprète ça comme quelque chose de contre-intuitif (un bateau dans le ciel ce n’est pas logique), mais ça ne signifie pas que c’est une illusion d’optique.

Une illusion d’optique c’est quelque chose d’irréel que le cerveau synthétise tout seul, soit pour combler un manque dans l’image, soit parce qu’il essaye de mettre un sens sur quelque chose qu’il n’arrive pas à comprendre, soit parce qu’il pète tout simplement un câble.

Cette image par exemple est une illusion : on voit des choses qui bougent alors que rien ne bouge.

Dans le cas du mirage, on voit, certes, un bateau dans le ciel, mais c’est parce que les rayons lumineux portant l’image du bateau proviennent du ciel (et non de l’horizon, comme ça devrait être le cas si ces rayons n’avaient pas été déviés). Le cerveau n’est pas responsable de la position de cette image de bateau dans le ciel.


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