Phénomènes optiques atmosphériques : arc-en-ciel, halos, parhélies et autres merveilles du ciel

Le ciel nous offre régulièrement des spectacles lumineux époustouflants : arc-en-ciel, halos solaires, colonnes de lumière... Ces phénomènes optiques résultent de l'interaction entre la lumière et les particules en suspension dans l'atmosphère. Explorons ces merveilles et apprenons à les observer.

L'arc-en-ciel : le plus célèbre

Formation physique : L'arc-en-ciel se forme lorsque la lumière du soleil traverse des gouttelettes d'eau en suspension dans l'air (pluie, brume, cascade). Trois phénomènes physiques se combinent :

1. Réfraction : la lumière change de direction en entrant dans la goutte, la lumière blanche se décompose en couleurs (dispersion)
2. Réflexion : la lumière rebondit sur la paroi arrière de la goutte
3. Réfraction à nouveau : la lumière ressort de la goutte, encore déviée

Le résultat : la lumière blanche est séparée en spectre coloré (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet).

Conditions nécessaires :

• Soleil dans votre dos
• Pluie ou gouttelettes d'eau devant vous
• Angle de 42° entre vous, les gouttes et le soleil (c'est automatique : vous voyez l'arc toujours au même angle)
• Soleil bas sur l'horizon (moins de 42° de hauteur) - c'est pourquoi les arc-en-ciels sont plus fréquents matin et soir

Arc-en-ciel double : Parfois un second arc apparaît au-dessus du premier, plus pâle, avec les couleurs inversées. Il résulte d'une double réflexion dans les gouttes (la lumière rebondit deux fois à l'intérieur).

Entre les deux arcs : une bande plus sombre appelée "bande d'Alexandre" (zone où très peu de lumière arrive à vos yeux).

Arc-en-ciel lunaire : Très rare mais magnifique : arc-en-ciel formé par la lumière de la lune. Conditions :

• Pleine lune ou presque
• Pluie nocturne
• Ciel dégagé côté lune
• Nuit très noire (pollution lumineuse minimale)

Souvent invisible à l'œil nu (trop peu lumineux), il apparaît sur photos longue pose.

Où et quand observer :

• Après une averse, quand le soleil réapparaît
• Près des cascades, fontaines
• Avec un tuyau d'arrosage (créez votre propre arc-en-ciel !)
• Consultez AuroWeather : averses isolées + éclaircies = conditions parfaites

Fun fact : Il n'existe pas de "pied" d'arc-en-ciel où trouver un trésor : l'arc-en-ciel se déplace avec vous, il est relatif à votre position. Deux personnes côte à côte ne voient pas exactement le même arc-en-ciel !

Halos solaires et lunaires

Qu'est-ce qu'un halo : Cercle lumineux autour du soleil ou de la lune, généralement blanchâtre avec parfois des reflets colorés (rougeâtre à l'intérieur, bleuté à l'extérieur).

Formation : Les halos se forment dans les cirrus ou cirrostratus (nuages d'altitude composés de cristaux de glace). La lumière traverse ces cristaux hexagonaux et est réfractée. L'angle de déviation minimale est de 22°, d'où le halo de 22° (le plus fréquent).

Il existe aussi des halos de 46° (plus rares, plus grands, plus pâles) formés par d'autres faces des cristaux.

Conditions d'observation :

• Voile de cirrus ou cirrostratus couvrant le soleil/lune
• Cristaux de glace bien formés et orientés aléatoirement
• Souvent signe de dégradation météo à venir (les cirrus précèdent les perturbations)

Signification météo : Proverbe paysan : "Cercle autour de la lune, pluie à venir". C'est souvent vrai ! Les cirrus qui causent les halos arrivent 24-48h avant un front chaud apportant la pluie.

Consultez AuroWeather après avoir vu un halo : vérifiez si une dépression approche.

Photographier un halo : Cachez le soleil derrière un objet (arbre, bâtiment, votre main) pour éviter surexposition. Le halo entourant le soleil apparaîtra clairement.

Parhélies : les "faux soleils"

Aspect : Taches lumineuses brillantes de part et d'autre du soleil, souvent colorées (rouge côté soleil, bleu à l'extérieur), situées sur le halo de 22°.

On les appelle aussi "sun dogs" ou "mock suns" (faux soleils) car elles ressemblent à des soleils secondaires accompagnant le vrai.

Formation : Cristaux de glace en forme de plaquettes hexagonales plates, orientés horizontalement (comme des assiettes flottant dans l'air). La lumière traverse les faces verticales, créant ces taches brillantes à gauche et droite du soleil.

Conditions optimales :

• Soleil bas sur l'horizon (matin ou soir)
• Cirrus ou brume de glace (diamond dust) en haute altitude
• Températures très froides (souvent en hiver, en montagne)
• Cristaux bien formés et uniformément orientés

Observation spectaculaire : En conditions parfaites, vous pouvez voir simultanément :

• Le soleil au centre
• Un halo de 22° autour
• Deux parhélies de chaque côté
• Un arc parhélique horizontal passant par les parhélies
• Une colonne de lumière verticale au-dessus du soleil

Ce spectacle complet est rare et magnifique.

Où observer :

• Régions froides : Canada, Scandinavie, Russie (fréquents en hiver)
• En France : haute montagne en hiver, parfois en plaine lors de grands froids
• Pôles : phénomènes quasi quotidiens en hiver

Colonnes de lumière

Aspect : Pilier vertical de lumière au-dessus (ou en-dessous) d'une source lumineuse : soleil, lune, lampadaires urbains.

Formation : Cristaux de glace plats en suspension, orientés horizontalement, réfléchissent la lumière comme des millions de petits miroirs. La lumière réfléchie par tous ces cristaux crée l'illusion d'un pilier vertical.

Types :

• Colonne solaire : au lever/coucher du soleil, pilier de lumière dorée/rouge au-dessus du soleil
• Colonne lunaire : même phénomène avec la lune
• Colonnes urbaines : en hiver, par nuit froide et brume de glace, les lampadaires créent de spectaculaires colonnes verticales orangées (magnifique dans les villes nordiques)

Conditions :

• Températures très froides (< -10°C idéalement)
• Brume de glace ou cristaux en suspension
• Air calme (pas de vent qui désorienterait les cristaux)
• Source lumineuse près de l'horizon

Où et quand observer :

• Hiver, lors de vagues de froid intense
• Tôt le matin ou tard le soir (colonnes solaires)
• Nuits froides en ville (colonnes urbaines)
• Régions polaires et subpolaires

Couronne lunaire et solaire

Aspect : Petit cercle coloré immédiatement autour de l'astre (lune ou soleil), généralement bleuté au centre, rougeâtre à l'extérieur. Beaucoup plus petite qu'un halo (quelques degrés de diamètre).

Différence avec le halo :

• Halo : 22° de rayon, causé par cristaux de glace, blanc/bleuté
• Couronne : 1-5° de rayon, causée par gouttelettes d'eau, colorée

Formation : Phénomène de diffraction (différent de la réfraction) : les ondes lumineuses contournent les petites gouttelettes d'eau d'un nuage fin (altocumulus, stratocumulus) devant l'astre.

Les différentes longueurs d'onde (couleurs) sont déviées différemment, créant les anneaux colorés.

Taille de la couronne : Plus les gouttelettes sont petites et uniformes, plus la couronne est grande et colorée. Plus les gouttelettes varient en taille, plus la couronne est floue.

Iridescence des nuages : Phénomène lié : taches irisées (multicolores) dans les nuages près du soleil. Même cause (diffraction) mais avec gouttelettes irrégulièrement distribuées.

Observation : Très fréquente ! Quasiment chaque fois qu'un voile nuageux fin passe devant la lune pleine.

Conseil photo : Pour le soleil, cachez-le derrière un objet pour éviter éblouissement et surexposition, la couronne sera visible autour.

Gloire (spectre de Brocken)

Aspect : Anneaux colorés (comme un arc-en-ciel circulaire) autour de l'ombre de votre tête projetée sur un nuage ou brouillard en contrebas.

Où observer :

• En montagne, depuis un sommet dominant des nuages ou brouillard
• En avion, autour de l'ombre de l'avion sur les nuages
• Rarement : depuis un ballon, un pont au-dessus de brouillard

Formation : Diffraction et rétrodiffusion complexe de la lumière par les gouttelettes d'eau. La lumière revient vers vous de manière concentrée autour du point antisolaire (point opposé au soleil).

"Spectre de Brocken" : Nom historique venant du mont Brocken en Allemagne, où le phénomène est fréquent. Les randonneurs voient leur ombre géante projetée sur le brouillard, entourée d'anneaux colorés. Considéré comme surnaturel au Moyen Âge !

Conditions :

• Soleil dans votre dos
• Nuage ou brouillard en contrebas
• Gouttelettes très fines et uniformes
• Votre position : entre le soleil et le nuage

Phénomène rare et magique : La gloire est rare car toutes conditions doivent être réunies. Si vous en voyez une en montagne, savourez : c'est un moment privilégié !

Rayon vert

Aspect : Flash vert émeraude d'une seconde (ou moins) visible au moment précis où le soleil disparaît sous l'horizon (ou apparaît au lever).

Formation : Réfraction atmosphérique complexe. L'atmosphère agit comme un prisme, séparant légèrement les couleurs. Le rouge/orange disparaît en premier (réfracté vers le bas), le vert en dernier. Pendant une fraction de seconde, seul le vert reste visible.

Conditions très exigeantes :

• Horizon dégagé (mer, plaine)
• Atmosphère stable, sans turbulence
• Soleil couchant/levant (pas de nuages)
• Air très clair (pas de brume, pollution)

Où observer :

• Bord de mer avec vue dégagée sur l'horizon
• Haute montagne avec vue sur horizon lointain
• Déserts

Mythe vs réalité : Jules Verne a rendu célèbre le rayon vert dans son roman éponyme. Le phénomène existe vraiment mais reste rare et fugace. Ne clignez pas des yeux !

Photographie : Difficile à capturer (0,5-2 secondes). Utilisez rafale photo ou vidéo au moment du coucher. Surexposez légèrement pour capturer le vert.

Arc circumzénithal : l'arc-en-ciel à l'envers

Aspect : Arc coloré convexe (sourire) au zénith (directement au-dessus de votre tête), aux couleurs vives et pures. Les couleurs sont dans l'ordre inverse de l'arc-en-ciel classique (rouge en haut, violet en bas).

Formation : Réfraction dans des cristaux de glace en forme de plaques horizontales dans les cirrus. La lumière entre par la face horizontale supérieure et ressort par une face latérale.

Conditions :

• Soleil bas (entre 22° et 32° au-dessus de l'horizon - plus haut ou plus bas, le phénomène n'apparaît pas)
• Cirrus fins avec cristaux de glace bien formés
• Regardez AU ZÉNITH (perpendiculaire au sol)

Durée : Généralement court (quelques minutes) car l'angle solaire doit rester dans la fenêtre étroite 22-32°.

Où observer : Partout où il y a des cirrus, mais phénomène assez rare (conditions précises). Levez régulièrement les yeux quand vous voyez des cirrus et le soleil bas !

Conseils d'observation et photographie

Sécurité oculaire : JAMAIS regarder directement le soleil sans protection, même pour observer halos ou parhélies. Utilisez :

• Lunettes de soleil catégorie 3-4
• Cachez le soleil derrière votre main, un arbre, un bâtiment
• Observez le reflet dans l'eau
• Pour photos : filtre solaire sur l'objectif

Matériel photo recommandé :

• Grand angle pour capturer halos complets
• Trépied pour poses longues (colonnes nocturnes)
• Filtre polarisant pour intensifier couleurs (arc-en-ciel, iridescence)
• Mode rafale ou vidéo pour rayon vert

Prévision météo : Consultez AuroWeather pour anticiper :

• Arc-en-ciel : averses alternant avec éclaircies
• Halos, parhélies : arrivée de cirrus (vérifiez pression : si elle baisse, perturbation approche)
• Colonnes lumière : vague de froid intense annoncée
• Rayon vert : coucher de soleil avec horizon dégagé et air clair

Applications utiles :

• "Sun Surveyor" : position soleil/lever/coucher (calcule quand le soleil sera à 22-32° pour arc circumzénithal)
• "PhotoPills" : planification photos astronomiques et météo
• AuroWeather : prévisions nuages, visibilité, météo générale

Conclusion

Les phénomènes optiques atmosphériques transforment le ciel en galerie d'art naturelle. De l'arc-en-ciel familier aux rares gloires et rayons verts, chacun résulte de lois physiques précises mais nécessite des conditions spécifiques.

Observer ces phénomènes demande patience, connaissance météo et... beaucoup de chance ! Mais quand vous capturez un parhélie flamboyant, une gloire autour de votre ombre ou un rayon vert fugace, l'émerveillement récompense largement l'attente.

Levez les yeux régulièrement, consultez les prévisions sur AuroWeather pour anticiper les conditions favorables, et gardez votre appareil photo à portée de main. Le ciel vous réserve des surprises extraordinaires.

La prochaine fois que vous voyez un halo solaire, vous saurez qu'une perturbation approche probablement. La prochaine fois qu'un arc-en-ciel apparaît, vous comprendrez la danse complexe de la lumière dans les gouttes d'eau. Et ce savoir décuplera votre émerveillement face à ces spectacles célestes.