Demain étant la Saint Patrick, j’ai pensé qu’il serait intéressant de m’attarder sur l’un des mythes populaires de cette journée concernant un beau phénomène atmosphérique: l’arc-en-ciel.
La légende raconte qu’à la fin de chaque arc-en-ciel se trouve un lutin, décrit comme ne mesurant pas plus de 2 pieds de haut. Les lutins passent soi-disant tout leur temps à fabriquer des chaussures, et la légende raconte que si vous pouvez garder votre regard fixé sur eux assez longtemps pour qu’ils soient obligés de révéler où se trouve leur pot d’or. L’idée qu’un pot d’or se trouve au bout de l’arc-en-ciel est née quelque part dans la vieille Europe.
En plus de 30 ans de carrière en tant que météorologue de radiodiffusion, j’ai vu de nombreux arcs-en-ciel, mais je n’ai pas encore trouvé de lutins… ou un pot d’or d’ailleurs. Mais le spectacle coloré à part entière a certainement généré de nombreuses légendes et anecdotes similaires à travers les générations.
Selon la Bible, l’arc-en-ciel est le signe de la promesse de Dieu à l’humanité qu’il n’inondera plus jamais la Terre. En effet, les arcs-en-ciel indiquent souvent que la pluie est passée. Généralement, il fera beau lorsque vous verrez un arc-en-ciel, mais les nuages de pluie (généralement des cumulonimbus) seront à une courte distance.
Pour voir un arc-en-ciel, vous aurez besoin de deux ingrédients: la lumière du soleil et les gouttes de pluie.
Prisme d’eau
La lumière du soleil est un mélange de couleurs. Lorsqu’elle traverse un prisme de verre, une partie de la lumière est plus courbée ou réfractée que d’autres parties. La lumière sortant du prisme se propage dans une bande continue de couleurs appelée spectre. Les couleurs vont du rouge, qui est le moins plié, à l’orange, au jaune, au vert et au bleu jusqu’au violet, qui est le plus plié.
Et tout comme la lumière du soleil traversant un prisme est courbée, la lumière du soleil traversant des gouttes d’eau l’est également. Cela produit un spectre solaire atmosphérique dans le ciel pour que tous puissent le voir: un arc-en-ciel.
Un arc-en-ciel est simplement un groupe d’arcs de couleur circulaires ou presque qui apparaissent comme une immense arche dans les cieux. Les gouttes de pluie agissent comme des prismes miniatures, réfractant ou brisant la lumière du soleil en différentes couleurs et la reflétant pour produire le spectre.
Les arcs-en-ciel sont fréquemment vus à la suite d’une tempête de pluie. Ils viennent quand la lumière du soleil brise les nuages de pluie.
Vous pouvez créer un arc-en-ciel artificiel avec un tuyau d’arrosage. Tenez-vous simplement dos au soleil et ajustez le tuyau à un jet fin. Des arcs-en-ciel peuvent également être vus contre les embruns d’une cascade.
Un arc-en-ciel unique, ou primaire, a du rouge à l’extérieur ou au sommet de l’arc et du bleu à l’intérieur. Habituellement, le rayon de l’arc est égal à environ un quart du ciel visible, ou 42 degrés, au rouge. Quand il y a des averses à proximité, regardez simplement dans la partie du ciel opposée au soleil à un angle de 42 degrés par rapport à votre ombre; s’il y a un arc-en-ciel, c’est là qu’il sera.
L’arc primaire est dû à la lumière qui pénètre dans la partie supérieure des gouttes et sort après une réflexion interne, de sorte que cet arc est toujours plus lumineux que l’arc secondaire où la lumière du soleil est réfléchie deux fois dans les gouttes de pluie.
Parfois, un arc secondaire se forme en dehors du primaire. Il sera plus faible, avec les couleurs inversées: rouge à l’intérieur, violet à l’extérieur. L’arc-en-ciel secondaire se forme à un angle de 51 degrés par rapport à votre ombre; il est toujours plus faible et disparaît généralement plus rapidement que le primaire.
La région entre les deux arcs semble relativement sombre, car elle manque entièrement des rayons réfléchis une fois et deux fois.
Il existe même des preuves d’un arc-en-ciel tiers ou tertiaire qui a été vu en de rares occasions, et quelques observateurs ont même rapporté avoir vu des arcs-en-ciel quadruples dans lesquels un arc externe faible avait un aspect ondulant et pulsant.
Snell ou Descartes ?
Nous ne pouvons pas, avec une certitude absolue, dire exactement qui a été la première personne à fournir l’explication correcte de ce qui cause les arcs-en-ciel, bien que le crédit soit généralement donné au français René Descartes (1596-1650), philosophe et écrivain qui a écrit une discussion formelle et systématique sur le sujet dans une annexe à son célèbre ouvrage, « A Discourse On Method », en 1637.
Descartes aurait fait un calcul précis concernant les chemins que les rayons lumineux empruntaient en différents points à travers un globe d’eau en verre (simulant une goutte de pluie) déterminant ainsi leurs angles de réfraction; c’était la solution à un problème mathématique qui avait échappé aux scientifiques pendant deux millénaires et était la clé pour expliquer le phénomène de l’arc-en-ciel.
Mais remarquez que j’ai dit que Descartes avait « soi-disant » fait ce calcul. Il s’est avéré que Willebrord Snell, un astronome et mathématicien néerlandais, avait découvert la loi mathématique de la réfraction 16 ans avant la thèse de Descartes sur le sujet. Snell, cependant, ne publia pas ses conclusions et mourut en 1626. Puis, environ 80 ans plus tard, après la découverte des notes de Snell, une controverse a surgi lorsque certains ont accusé Descartes d’avoir en quelque sorte vu le manuscrit de Snell et pris ses découvertes pour les siennes.
Le résultat final a été qu’en Occident, en particulier dans les pays anglophones, la loi de la réfraction de la lumière est devenue connue sous le nom de Loi de Snell, tandis qu’en France, elle est appelée Loi de Descartes.
Donc, alors que Descartes a peut-être expliqué ce qu’est un arc-en-ciel, il n’aurait vraiment pas pu le faire sans ces calculs pour la réfraction de la lumière. Mais si lui ou Snell peut être entièrement crédité pour cette partie de l’explication, nous ne le saurons peut-être jamais.
Où et quand regarder
Les marins savent depuis longtemps que les arcs-en-ciel peuvent être utilisés pour prédire le temps. D’une manière générale, les averses et les orages se déplacent d’ouest en est, vérifiant ainsi le vieil adage:
Arc-en-ciel le matin, avertissement du marin; Arc-en-ciel la nuit, délice du marin
Le matin, le soleil est à l’est; pour voir un arc-en-ciel, il faut être tourné vers l’ouest où il pleut. Comme le temps pluvieux vient généralement de l’ouest, prenez garde à l’arc-en-ciel du matin. La nuit (enfin, en fait plus comme en fin d’après-midi, mais « après-midi » ne rime pas avec « délice »), le soleil est dans le ciel occidental; une fois qu’une pluie ou un orage vous a déjà dépassé, il se retire généralement vers l’est, où vous verrez votre arc-en-ciel.
Et comme les averses sont plus fréquentes en fin d’après-midi qu’en début de matinée, les observations d’arc-en-ciel en fin d’après-midi sont beaucoup plus fréquentes que le matin et c’est pour cette raison que l’apparition d’un arc-en-ciel est généralement associée à l’apparition d’une amélioration du temps.
Si le soleil se couche ou se lève, un demi-arc complet peut être vu. Si le soleil se trouve à 42 degrés ou plus au-dessus de l’horizon, vous ne pourrez pas voir d’arc-en-ciel car il serait en dessous de l’horizon.
Votre poing serré tenu à bout de bras est à peu près égal à 10 degrés; donc, si le soleil est à environ « quatre poings » au-dessus de l’horizon, vous ne verrez pas d’arc-en-ciel.
La seule possibilité d’apercevoir un arc-en-ciel à ce moment-là serait d’un avion ou du sommet d’une haute montagne. Un avion serait la meilleure occasion d’apercevoir un arc-en-ciel à 360 degrés projeté contre le sol, mais c’est un spectacle que seuls quelques-uns ont eu le privilège de voir.
Autres types d’arcs-en-ciel
Un autre type d’arc coloré en rouge, ou rouge et vert peut apparaître avec les arcs primaires et secondaires. Parfois, plusieurs bandes de couleur peuvent être vues juste à l’intérieur de l’arc-en-ciel primaire. Ces bandes supplémentaires sont connues sous le nom d’arcs-en-ciel surnuméraires, et elles ont été expliquées en 1803 par le scientifique britannique Thomas Young lorsqu’il s’est rendu compte que la lumière était constituée d’ondes. Ils sont dus à la diffraction (déviation) de la lumière.
Comme nous l’avons vu, la plupart des arcs-en-ciel sont causés par la lumière du soleil et sont vus dans la journée, mais parfois nous pouvons être récompensés par un aperçu d’un arc de lune causé par une pleine ou presque pleine lune. Les arcs-de-lune sont le plus souvent aperçus autour des îles tropicales, comme dans les Caraïbes, où des averses localisées peuvent persister jusque tard dans la nuit. La plupart des gens rapportent qu’ils sont blancs, mais Robert Greenler, bien connu pour ses conférences populaires sur les phénomènes optiques, soupçonne qu’il s’agit d’un facteur physiologique. À de faibles niveaux d’éclairage, souligne-t-il, l’œil perd sa sensibilité aux couleurs, de sorte qu’un arc multihaussé standard apparaît blanc. Et en effet, les photos d’arcs de lune montrent des couleurs, mais pour le photographe, elles semblaient blanches.
Enfin, considérez ce petit (or? pépite : Il n’y a pas deux personnes, bien qu’elles soient côte à côte, qui voient le même arc-en-ciel. Pourquoi? Eh bien, parce que les gouttes de pluie sont constamment en mouvement, donc son apparence change constamment et l’arc est un arc de cercle dont le centre est sur la ligne qui s’étend du soleil à l’œil de l’observateur. Comme les yeux de deux personnes ne peuvent pas occuper la même place dans l’espace en même temps, chaque observateur voit un arc-en-ciel différent.
Alors rappelez-vous: Chaque fois que vous voyez un arc-en-ciel, il est unique à sa manière spectaculaire!
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