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12. Et Dieu dit : C'est ici le signe de l'alliance que j 'établis entre moi et vous, et tous les êtres vivants qui sont avec vous, pour les générations à toujours:

13. j'ai placé mon arc dans la nue, et il servira de signe d'alliance entre moi et la terre.

14. Quand j'aurai rassemblé des nuages au-dessus de la terre, l'arc paraîtra dans la nue ;

15. et je me souviendrai de mon alliance entre moi et vous, et tous les êtres vivants, de toute chair, et les eaux ne deviendront plus un déluge pour détruire toute chair.

16. L'arc sera dans la nue ; et je le regarderai, pour me souvenir de l'alliance perpétuelle entre Dieu et tous les êtres vivants, de toute chair qui est sur la terre.

17. Et Dieu dit à Noé : Tel est le signe de l'alliance que j'établis entre moi et toute chair qui est sur la terre.

La Bible. Pentateuque. La Genèse IX:12-17.

Histoire[modifier | modifier le code]

Si l'on en croit les écrits du philosophe, dramaturge et homme d'État romain Sénèque le Jeune (vers 4 av. J.-C. - 65 apr. J-C.), il semble que la philosophe grec Aristote (384 - 322 av. J.-C.) ait été l'un des premiers a s'intéresser aux arcs-en-ciel.

12. Et Dieu dit : C'est ici le signe de l'alliance que j 'établis entre moi et vous, et tous les êtres vivants qui sont avec vous, pour les générations à toujours:

13. j'ai placé mon arc dans la nue, et il servira de signe d'alliance entre moi et la terre.

14. Quand j'aurai rassemblé des nuages au-dessus de la terre, l'arc paraîtra dans la nue ;

15. et je me souviendrai de mon alliance entre moi et vous, et tous les êtres vivants, de toute chair, et les eaux ne deviendront plus un déluge pour détruire toute chair.

16. L'arc sera dans la nue ; et je le regarderai, pour me souvenir de l'alliance perpétuelle entre Dieu et tous les êtres vivants, de toute chair qui est sur la terre.

17. Et Dieu dit à Noé : Tel est le signe de l'alliance que j'établis entre moi et toute chair qui est sur la terre.

Sénèque. Questions naturelles, livre I.


Description[modifier | modifier le code]

Arc primaire[modifier | modifier le code]

Arcs secondaires et arcs surnuméraires[modifier | modifier le code]

Explication mathématique[modifier | modifier le code]

Distinction avec d'autres phénomènes lumineux proches[modifier | modifier le code]

wikilien alternatif2

Wikimedia Commons propose des documents multimédia libres sur les phénomènes lumineux atmosphèriques.

foudre et ses dérivés (foudre en boule, red sprites, blue jets et elves)[1]. feu de Saint-Elme, feu follet, lumière zodiacale, aurore polaire (boréale et australe), rayon vert, mirage, d'autres sont plus hypothètiques comme les boules de feu de Naga (Naga fireballs en anglais), foo fighters. rayon crépusculaire, rayon anticrépusculaire, Heiligenschein (« lumière sainte »), la ceinture de Vénus ...

Phénomènes liés aux gouttelettes d'eau[modifier | modifier le code]

Outre les arcs-en-ciel, les phénomènes lumineux visibles dans le ciel liés à la diffraction de la lumière par des goutelettes d'eau sont les nuages iridescents, les spectres de Brocken, les couronnes lunaires ou solaires et les arcs blancs.

Nuages iridescents[modifier | modifier le code]
Cirrocumulus iridescent.

Lorsque dans le ciel, passent des nuages minces et humides, les couleurs de ces derniers sont légèrement diffractées, soit sur leurs bords, soit en anneaux coronaux quand la taille des gouttelettes qui les composent est exactement uniforme[2].

Ces phénomènes lumineux qui sont parmi les plus courants et qu'il n'est pas rare d'apercevoir en avion, se forment de préférence en présence d'altocumulus, de cirrocumulus et surtout d' altocumulus lenticularis (« nuages lenticulaires »).

Beaucoup plus fréquents que les nuages nacrés, le nom d'« irisation » vient d'Iris, la déesse grecque, messagère ailée des dieux, personnification de l'arc-en-ciel.

Spectre de Brocken ou gloire[modifier | modifier le code]
Spectre de Brocken vu d'avion.

Le spectre de Brocken [3] est visible en haute montagne, lors de la diffusion de la lumière par les gouttelettes qui forment le brouillard.

Il est observable en regardant une nappe de nuages ou de brouillard en contrebas avec soleil bien dégagé dans le dos et en hauteur de l'observateur. On peut alors apercevoir un cercle lumineux et coloré exactement à l'opposé du soleil avec une zone centrale sombre, qui est l'ombre de l'observateur. Le cercle qui porte le nom de « gloire » (glory en anglais) a un diamètre qui dépend de la dimension des gouttelettes d'eau des nuages. Plus elles sont petites plus la gloire sera grande et inversement, plus elles sont grandes plus la gloire sera petite.

Le phénomène est également observable en avion, à condition que celui-ci soit relativement proche des nuages qu'il survole.

Le spectre de Brocken doit son nom au massif du Brocken dans le Harz en Allemagne, où il est fréquent de le rencontrer.

Cerne ou couronne[modifier | modifier le code]
Couronne lunaire observée en septembre 2002 à New Brighton, dans le Minnesota.

Les couronnes[4] sont des phénomènes lumineux produits par la diffraction de la lumière du soleil ou de la lune par les fines goutelettes d'eau, ou parfois de petits cristaux de glace, contenus dans des nappes de brouillard ou plus particulièrement des cirrocumulus, des altocumulus et des altostratus, nuages de moyenne altitude.

Pour qu'un observateur puisse les apercevoir, il faut que gouttelettes d'eau des nuages soient de taille moyenne et uniforme.

Une couronne est constituée d'une auréole centrale blanche très brillante. Le cercle intérieur est constitué de bleu-violet, puis en allant vers l'extérieur, les couleurs passent par le vert avant d'être jaune-rouge.

Ils sont beaucoup plus facile à voir autour de la lune, mais on peut également en voir autour du soleil. Dans ce cas, il ne faut pas confondre avec le terme identique et donc prêtant à confusion de couronne solaire, visible pendant les éclipses totales du soleil, qui décrit un phénomène totalement différent.

Fogbow ou arc blanc[modifier | modifier le code]
Arc blanc

Les arcs blancs [5], nommés fogbow (« arc de brouillard ») en anglais, possèdent des similitudes avec les arcs-en-ciel, en ayant un mécanisme de création proche, par dispersion de la lumière du soleil par des gouttelettes d'eau et une physionomie générale semblable, en forme d'arc. En revanche, ils sont beaucoup plus larges et surtout, ils apparaissent uniquement en blanc.

Ce phénomène lumineux qui s'observe de la même façon que le spectre de Brocken est particulièrement visible sur les collines, les montagnes et les brumes froides de la mer. Ils se trouvent à environs 145° est ou ouest du Soleil à l'horizon.

Enfin, pour être observables, le soleil ne doit pas être à pas plus de 30 à 40° de hauteur de l'horizon.

Phénomènes liés aux cristaux de glace[modifier | modifier le code]

Un cristal de glaxe hexagonal.

Outre les phénomènes lumineux produits par les gouttelettes d'eau des nuages, il existe des phénomènes lumineux qui ont lieu grâce à la diffraction, réfraction, réflexion et dispersion de la lumière par des cristaux de glace plats hexagonaux ou en colonnes hexagonales. Ces cristaux se trouvent dans les cirrus, les cirrocumulus, les cirrostratus ou lors d'un brouillard glacé.

L'ensemble de ces phénomènes lumineux, pour certains très rarement observables, est visible l'hiver, quand les températures sont basses, en présence d'un soleil est bas sur l'horizon et lorsque le sol est enneigé.

Il en existe une grande diversité se formant en fonction de la forme et position des cristaux, de l'agitation de l'atmopshère et d'un grand nombre d'autres facteurs, ceci expliquant qu'ils se fassent rares et qu'ils ne soient pas forcement visibles en même temps. Ces phénomènes sont nommés grands et petits halos lunaires et solaires, parhélie et cercle parhélique , arcs tangents inférieurs et supérieurs [6], arc cicumzénithal, arc circumhorizontal, arcs supralatéraux et infralatéraux [7], arc de Parry, arc de Lowitz [8], arc de Wegener [9], piliers de lumière (et principalement pilier du soleil et de la lune) [10] et nuages nacrés.

Plusieurs de ces phénomènes lumineux donnent des résultats sensiblement différents de l'arc-en-ciel. Seuls ceux qui diffusent une lumière proche des arc-en-ciel et qui peuvent éventuellement être confondus avec eux par le grand public, sont décrits ci-après.

Halos lunaires et solaires[modifier | modifier le code]
Halo lunaire observé en décembre 2004 à Hamerstorf, en Allemagne.

Autour du soleil ou de la lune, il est parfois possible d'observer un halo lumineux [11] se formant par réflexion ou réfraction de la lumière des cristaux de glace, constitués de prismes à six côtés et à section transversale présentant six angles, des nuages de l'étage supérieur (cirrus, cirrostratus...) ou bien par des aérosols liquides présents dans l'atmosphère.

Ce halo peut être de trois sortes :

  • Halo de 9° : Blanc et proche du soleil, il est difficile à voir.
  • Halo de 22° : Blanc ou coloré, il est le plus lumineux des halos et le plus fréquement visible, environ 100 fois en Europe par an.
  • Halo de 46° : Beaucoup plus grand, il est aussi moins lumineux et moins fréquent, autour de 3-4 fois en Europe par an.
Parhélie et cercle parhélique[modifier | modifier le code]
Parhélie observée en septembre 2005 (→Détails).

La plupart du temps, les parhélies[12] sont visibles en même temps qu'un halo de 22° ou de 46°. Dans la majorité des cas, ils sont visibles à droite et à gauche des halos solaires, mais il peut également s'agir d'halos lunaires, bien que les parhélies soient alors plus rares et bien plus difficiles à voir.

L'ordre des couleurs des parhélies est semblable aux arcs-en-ciel avec le rouge orienté vers le soleil et le bleu à l'extérieur, parfois suivi d'une lumière blanche, parfois si lumineuse qu'on parle de « faux soleil ».

Phénomènes fréquents, on peut les observer en moyenne 73 fois par an en Europe. Très rarement, environ 4 fois par an en Europe, ils peuvent être accompagnés de cercles parhéliques, bande blanche qui partdu soleil pour arriver jusqu'à eux.

Arc de Parry[modifier | modifier le code]

Ce type d'arcs [13] porte ce nom en l'honneur de William Edward Parry (1790-1855), contre-amiral anglais et explorateur de l'Arctique, qui les a particulièrement observés.

L'arc en question peut être « suncave » (en français « infléchi par le soleil ») supérieur ou inférieur ou encore « sunvex » supérieur.

Selon la position du soleil au dessus de l'horizon, ils ressemblent à un accent circonflexe ou au contraire à un « V », plus ou moins écrasés.

Arc circumzénithal et circumhorizontal[modifier | modifier le code]
Arc circumzénithal.

L'arc circumzénithal est provoqué par la réfraction de la lumière des cristaux plats des cirrus ou d'autres nuages de même type lors d'un temps ensoleillé, il est assez fréquent et peut être visible 13 fois par ans en Europe [14]. Tangent à un grand halo solaire de 46°, il apparaît au-dessus du soleil centré sur le zénith. Il ressemble à un mini arc-en-ciel coloré à l'envers avec le rouge vers le soleil.

L'arc circumhorizontal est de forme inverse à l'arc circumzénithal, il est extrêmement rare et est un des rares arcs à ne pas être visibles partout sur terre [15]. Par exemple, au nord de la France ou en Allemagne à 50° de latitude, il n'est visible qu'une fois en été, lorque le soleil ayant a atteint une altitude d'environ 61°.

Pour se former, il faut que le soleil soit haut dans le ciel, de 32° à 90° de hauteur de l'horizon. Ces arcs sont alors visibles sous le soleil, près de l'horizon, lors de passage de cirrus.

Nuages nacrés[modifier | modifier le code]

Les nuages nacrés [16] aussi apellés « mère-de-glace » (nacreous clouds ou mother-of-pearl clouds en anglais) se forment de 15 à 25 kms au dessus du sol, au sein de la stratosphère. Ils tirent leur nom de leurs irisations semblables au nacre.

Ces nuages sont le plus souvent vus dans des pays aux latitudes élevées et apparaissent pendant l'hiver, deux heures après le coucher du soleil ou avant l'aube. Ils ont la particularité de continuer à briller au-dessus de paysages par ailleurs plongés dans l’obscurité. La diffraction des couleurs est due à de minuscules cristaux, de l'ordre de 10 μm, obtenus par une turbulence apportant de la vapeur d'eau à travers la barrière de la tropopause dans la stratosphère.

L’astronome amateur Robert Leslie les observa pour la première fois en 1885. A l’époque, on pensait qu’il s’agissait d’une conséquence de l’éruption du volcan Krakatoa. De nos jours, plus fréquents, bien que rares, on avance l'hypothèse que leur développement est due au réchauffement climatique et à l’activité humaine.

Moyens mnémotechniques[modifier | modifier le code]

En français, les couleurs de l'arc-en-ciel, dans leur ordre spectral, sont données par la concaténation (ou acronyme?) VIBUJOR pour :

Violet Indigo Bleu U pour vert Jaune Orange Rouge

ROGGBIV en allemand pour :

Rot (rouge) Orange (orange) Grün (vert) Gelb (jaune) Blau (bleu) Indigo (indigo) Violett (violet)
Red (rouge) Orange (orange) Yellow (jaune) Green (vert) Blue (bleu) Indigo (indigo) Violet (violet)
  • Roy G. Biv ou ROYGBIV.
  • Richard Of York Gave Battle In Vain.
  • Richard Of York Got Buggered In Venice.
  • Run Off Young Girls Boys In View.
  • Rich Oliver Yelled Goodbye Because Ian Vanished.
  • Read Over Your Geography Books In Vacation.
  • Ring Out Your Granny's Boots In Vinegar.
  • Rowntrees Of York Gave Best In Value.
  • Virgins In Bed Give You Orgasmic Reactions.

L'arc-en-ciel dans la mythologie[modifier | modifier le code]

Représentations de l'arc-en-ciel[modifier | modifier le code]

En littérature[modifier | modifier le code]

Symbole souvent utilisé dans la poésie : Le Bateau ivre (Arthur Rimbaud), Pluie d’été, Il fait froid, Les chutes, Dicté en présence du glacier du Rhône, À mes amis L. B. et S.-B., "Je vis Aldebaran dans les cieux. Je lui dis", Fantômes, Les Pamphlétaires d'église, Actes et paroles - Pendant l'exil 1863., La Fée et la Péri, À propos d’Horace

En peinture[modifier | modifier le code]

Dans la culture populaire[modifier | modifier le code]

Serpent arc-en-ciel

Aéronautique[modifier | modifier le code]

http://aerostories.free.fr/constructeurs/couzinet/

Musique[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ Voir : (fr) http://www.cosmovisions.com/CTfoudre.htm et (en) en:Lightning#Sprites, elves, jets, and other upper atmospheric lightning
  2. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique.htm#3 et (en) http://www.sundog.clara.co.uk/droplets/irid1.htm
  3. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique.htm#3
  4. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique.htm#3 et (en) http://www.sundog.clara.co.uk/droplets/corona.htm
  5. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique.htm#3
  6. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique2.htm#2
  7. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique3.htm#2
  8. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique3.htm#4
  9. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique4.htm#1
  10. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique4.htm#2
  11. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique1.htm#
  12. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique2.htm#1 et (en) http://www.sundog.clara.co.uk/halo/parhelia.htm
  13. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique2.htm#
  14. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique3.htm et (en) http://www.sundog.clara.co.uk/halo/cza.htm
  15. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique3.htm et (en) http://www.sundog.clara.co.uk/halo/cha.htm
  16. ↑ Voir : (fr) http://la.climatologie.free.fr/pheno-optique/optique4.htm#3 et (fr) http://www.futura-sciences.com/comprendre/g/definition-nuage-nacre-noctilucent_4446.php

Bibliographie commentée[modifier | modifier le code]

Livres[modifier | modifier le code]

Francophones[modifier | modifier le code]

→ Avec « La dioptrique » qui jette les bases d'une science de l'optique et « La géométrie » qui relie les structures spatiales aux termes algébriques, « Les météores » tentent d'élucider différents phénomènes célestes, dont les arcs-en-ciel. Ces trois essais ont pour but d'illustrer l'intérêt et la fécondité de sa méthode.
  • (fr) David K. Lynch et William Livingston, Aurores, mirages, éclipses... Comprendre les phénomènes optiques de la nature (titre original: Color and Light in Nature), Cambridge University Press, 292 pages, juin 2001, 1e éd. (2e éd. pour la version originale) (ISBN 0521775043), chap. 4 « Arcs-en-ciel et nuages ».
→ David K. Lynch est astronome et physicien spécialiste de la physique atmosphérique. William Livingston est astronome spécialiste du soleil à l'observatoire de Kitt Peak en Arizona. Le livre présente 200 phénomènes atmosphériques agrémentés de 300 photographies ou illustrations.
  • (fr) Bernard Maitte, Histoire de l'arc-en-ciel, Seuil, coll. « Science ouverte », 310 pages, avril 2005, (ISBN 2020561786).
→ Bernard Maitte, spécialiste de l'histoire des sciences, est professeur à l'Université de Lille I. Son livre offre un panorama
  • (fr) Michel Blay, Les figures de l'arc-en-ciel, Belin, coll. « Bibliothèque scientifique », 111 pages, mai 2005 (ISBN 2701141435).
→ Michel Blay est directeur de recherche au CNRS. Il est rédacteur en chef de la Revue d'Histoire des Sciences et membre de l'Académie Internationale d'Histoire des Sciences. Le livre montre l'évolution du regard et de la connaissance des arcs-en-ciel des physiciens et des philosophes, ainsi que des peintres et des coloristes.

Étrangers[modifier | modifier le code]

  • (en) M. Minnaert, The Nature of Light and Color in the Open Air, Dover Publications, 362 pages, juin 1954 (ISBN 0486201961), chap. 10 « Rainbows, Haloes and Coronae » (Arcs-en ciel, halos et couronnes), p. 167-234.
  • (en) Carl B. Boyer, The Rainbow From Myth to Mathematics, Princeton University Press, 376 pages, août 1987, 1959 pour la 1e impression (ISBN 0521809258).
  • (en) J.P.A.J. van Beeck, Rainbow Phenomena: development of a laser-based, non-intrusive technique for measuring droplet size, temperature and velocity, Technische Universiteit Eindhoven, 132 pages, 1997 (ISBN 9038605579).
  • (en) Robert Greenler , Rainbows, Halos, and Glories, Cambridge University Press, 205 pages, janvier 1990, réédition (ISBN 0521388651).
  • (en) Raymond L. Lee Jr et Alistair B. Fraser, The Rainbow Bridge: Rainbows in Art, Myth and Science, Pennsylvania State University Press, 408 pages, juillet 2001 (ISBN 0271019778).
  • (en) John Naylor, Out of the Blue : A 24-Hour Skywatcher's Guide, Cambridge University Press, 372 pages, septembre 2002 (ISBN 0521809258), chap. 5 « Rainbows » (Arcs-en-ciel), p. 88-126.
  • (de) Kristian Schlegel, Vom Regenbogen zum Polarlicht : Leuchterscheinungen in der Atmosphäre, Spektrum Akademischer Verlag, 192 pages, réédition en décembre 2001 (ISBN 3827411742).
  • (de) Michael Vollmer, Lichtspiele in der Luft : Atmosphärische Optik für Einsteiger, Spektrum Akademischer Verlag, 360 pages, novembre 2005 (ISBN 3827413613).
  • (nl) Jacob Kuiper, Wat een weer!, Tirion Uitgevers B.V., 2001 (ISBN 9043902128).
→ Description générale des phénomènes atmosphériques et proches de la Terre. Texte clair et précis, agrémenté de belles illustrations. Pour lecteurs néerlandais ou flamands.
  • (it) Paolo Candy, Le meraviglie del cielo, Il Castello, 1997 (ISBN 8880391259).

Articles scientifiques[modifier | modifier le code]

  • (en) Alistair B. Fraser, Inhomogenieties in the Color and Intensity of the Rainbow, Journal of Atmospheric Sciences n° 29, 1972, p. 211.
  • (en) H. Moyses Nussenzveig, The Theory of the Rainbow, Scientific American n° 236, 1977, p. 116.
  • (en) David K. Lynch et Ptolemy Schwartz, Rainbows and Fogbows, Applied Optics n° 30, 1991, p. 3415.

http://eo.ucar.edu/rainbows/ http://www.sundog.clara.co.uk/resource/books.htm

Liens externes[modifier | modifier le code]

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