Science & santé

Le plus beau de tous les doubles arcs-en-ciel

Phil Plait, traduit par Bérengère Viennot, mis à jour le 22.09.2014 à 19 h 20

... est à découvrir à l'intérieur de cet article.

Deux enfants à Colorado Springs, dans le Colorado, devant un double arc-en-ciel, le 3 juillet 2012. REUTERS/Adrees Latif

Deux enfants à Colorado Springs, dans le Colorado, devant un double arc-en-ciel, le 3 juillet 2012. REUTERS/Adrees Latif

L’explication physique de la naissance d’un arc-en-ciel est assez simple, vraiment. La lumière du soleil entre dans une gouttelette d’eau. Elle frappe l’arrière de la goutte, est réfléchie puis ressort par l’avant. La lumière dévie un tout petit peu en entrant et en sortant de la goutte –les scientifiques s’amusent à appeler ça réfraction– et chaque couleur dévie selon un angle différent. Le changement d’orientation de la lumière est de 138° au total, un petit peu moins pour la lumière rouge, un peu plus pour la bleue.

Donc, pour voir un arc-en-ciel, vous devez tourner le dos au soleil (à 180°), puis regarder à un angle de 42° (180°–138°). Les gouttelettes situées dans un arc suivant cet angle réfléchiront la lumière dans votre direction, et vous verrez un arc-en-ciel aux couleurs un peu étalées car elles dévient toutes à des angles différents.

Euh, attendez. J’ai dit «arc»? Parce que techniquement, toute goutte de pluie à 42° du point antisolaire (hou, ça y est, je recommence à jargonner) réfléchira la lumière vers vous. Nous voyons des arcs-en-ciel dans le ciel parce qu’en général, nous sommes près du sol. Quand nous regardons vers le haut, nous avons un champ de vision très profond où de nombreuses gouttelettes peuvent associer leurs lumières pour former un arc-en-ciel. Lorsqu’on baisse les yeux, le sol est là, les gouttelettes sont moins nombreuses et nous ne voyons pas d’arc-en-ciel.

En général. Pas toujours. Par exemple, vous pouvez vous trouver dans un avion quand il pleut. Si le soleil est au bon endroit, et que vous regardez dans la direction opposée, vous pourriez très bien voir un arc-en-ciel tracer un cercle complet… exactement comme ça:

Incroyable arc-en-ciel circulaire (plus un secondaire) vu d’avion | Source: oskarslidums sur Reddit

Mazette! Je savais que c’était scientifiquement possible, et j’avais entendu des pilotes raconter qu’ils en avaient été témoins, mais je n’en avais jamais vu en photo. C’est extraordinaire.

Encore une fois, chaque goutte d’eau flottant dans l’air à 42° de l’endroit du ciel opposé au soleil peut réfléchir la lumière vers vous. Toutes ces gouttes sont à la même distance de ce point, ce qui délimite le côté d’un cercle.

Mieux encore, il y a même un arc secondaire, causé par la double réflexion de la lumière à l’intérieur de chaque gouttelette. Ce phénomène inversant les couleurs, l’arc secondaire va donc du rouge au bleu de l’intérieur vers l’extérieur. On peut également voir la bande sombre d’Alexandre entre les deux; les gouttes situées dans cette zone renvoient la lumière loin de vous, elle a donc l’air plus sombre. Quant à l’intérieur de l’arc-en-ciel primaire, il est plus lumineux parce que les gouttelettes qui s’y trouvent réfléchissent la lumière dans votre direction. Les couleurs réfractées par les gouttes s’y chevauchent et se superposent pour former une lumière blanche: il n’y a donc pas de couleur à l’intérieur du premier arc-en-ciel.

J’ai déjà raconté comment tout cela fonctionnait (avec des liens) dans un post précédent. Quelques recherches m'ont permis de dénicher une autre photo d'arc-en-ciel circulaire vu d'avion, mais il en manque un bout. On y voit de beaux arcs surnuméraires, en revanche.

Si on regarde bien, on voit que les ombres sur le sol à l’intérieur de l’arc-en-ciel semblent toutes se diriger vers son centre. Ce n’est qu’une perspective géométrique; puisque le centre de l’arc-en-ciel doit être à 180° du soleil, les ombres doivent obligatoirement pointer dans cette direction!

Au fait, il peut y en avoir encore davantage; j’ai appris très récemment que l’arc-en-ciel tertiaire se voit dans la direction du soleil, le quaternaire juste à l’extérieur (et il est très pâle) tandis que le cinquième et le sixième sont respectivement à l’extérieur et à l’intérieur de l’arc primaire. J’adorerais en voir!

Heureusement, à Boulder, dans le Colorado, nous ne sommes pas privés de jolis arcs-en-ciel. J’ai jeté un œil aux photos que j'ai prises du magnifique double arc-en-ciel que nous avons eu l'autre jour (quand j’ai eu la super chance de prendre un éclair qui le traversait en même temps!) et j’ai joué avec les contrastes, la luminosité et la saturation des couleurs. Je n’ai pas vu les cinquième et sixième arcs, mais maintenant que je sais qu’ils peuvent se trouver là, je n’aurai de cesse de les traquer. Et puis, au moins, j’ai obtenu cette image sympa, bien qu’un tantinet criarde.

Les couleurs saturées donnent un petit côté criard à cette photo, mais j’aime bien | Photo: Phil Plait

Et la prochaine fois que je serai dans un avion le nez collé au hublot antisolaire, je serai à l’affût d’autre chose que de la gloire …

Phil Plait
Phil Plait (71 articles)
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