Comment explique-t-on l’apparition des arcs-en-ciel ? En a-t-on déjà observé au clair de Lune ?
Les phénomènes lumineux qui se produisent dans le ciel sont appelés photo météores. La plupart naissent de la réfraction et de la réflexion de la lumière solaire ou lunaire à travers de minuscules gouttelettes de pluie ou cristaux de glace en suspension dans l’atmosphère.
Chaque fois que les rayons du Soleil entrent en contact avec des gouttes de pluie, un arc-en-ciel apparaît. Lorsque la lumière frappe une goutte, les rayons la pénètrent, se réfléchissent sur son côté opposé et sont renvoyés.
Lors de leur transition entre l’air et l’eau, les rayons solaires sont déviés de leur trajectoire et, comme à l’intérieur d’un prisme de verre, la lumière est renvoyée dans plusieurs directions. Newton a démontré que la lumière du Soleil, la lumière blanche, est un mélange de radiations particulières qui produisent sur l’œil l’effet de couleurs différentes. L’angle de réfraction de la lumière dépend de la longueur d’onde. La lumière est ainsi décomposée en couleurs dites spectrales offrant une palette qui varie du violet au rouge en passant par l’indigo, le bleu, le vert, le jaune et l’orangé. Quand on regarde un arc-en-ciel, on distingue parfaitement ces nuances et on observe que le rouge est situé à l’extérieur du spectre le violet se trouvant à l’opposé, donc à l’intérieur. Lorsque l’on contemple un halo solaire, c’est exactement le contraire qui se produit, c’est-à-dire que le rouge se trouve à l’intérieur et le violet à l’extérieur.
Dans un arc-en-ciel, on ne voit pas les gouttes d’eau elles-mêmes, mais les rayons lumineux qui s’y réfléchissent. Cette réflexion se produit à l’endroit où le milieu de propagation de la lumière change, c’est-à-dire sur le front du rideau de pluie. Si le nuage est situé à trois kilomètres, c’est à cette distance que l’on verra l’arc-en-ciel.
Plus rarement avons-nous la chance de voir deux arcs-en-ciel à la fois. L’arc interne est alors appelé arc primaire; l’autre, nommé arc secondaire, offre la même inversion de couleurs que celle montrée par le halo solaire. La formation de ce deuxième arc est due à une double réfraction de la lumière dans les gouttes de pluie. La lune malgré sa faible luminosité peut tout à fait produire ce genre de phénomènes optiques mais ils sont trop faibles pour que l’on puisse en distinguer les nuances irisées à l’œil nu.
On sait que la perception des couleurs est fonction des propriétés physiques, c’est-à-dire des longueurs d’onde de la lumière, mais aussi de sa diffusion. Au clair de lune, les couleurs du prisme sont bien là mais elles n’apparaissent que sur des clichés obtenus après un temps de pause suffisamment long. Le phénomène qui provoque l’apparition de ces arcs-en-ciel un peu pâlots est exactement le même que celui que nous avons l’occasion d’admirer certains jours d’orage. Mais il ne faut pas les confondre avec les halos qui entourent parfois la Lune et dont on dit souvent qu’ils sont signes de pluie.