Comment se forme un arc en ciel

L’arc-en-ciel est un phénomène naturel qui peut être observé après une période de pluie ou après un orage. On a parfois bien du mal à comprendre comment peut se former cette très belle bande multicolore. Les savants s’y sont intéressés dès l’Antiquité, Aristote avait imaginé que l’arc-en-ciel était dû à […]
Comment se forme un arc en ciel

L’arc-en-ciel est un phénomène naturel qui peut être observé après une période de pluie ou après un orage. On a parfois bien du mal à comprendre comment peut se former cette très belle bande multicolore. Les savants s’y sont intéressés dès l’Antiquité, Aristote avait imaginé que l’arc-en-ciel était dû à la réflexion du soleil sur les nuages. Isaac Newton en donna une explication différente.

Pour appréhender ce phénomène, il est nécessaire de saisir le principe de la couleur. Celle-ci existe grâce à la lumière qui est une onde magnétique d’une longueur donnée. Le spectre des couleurs se situe dans une longueur allant de 400 nanomètres qui correspondent au violet, jusqu’à 670 nanomètres qui donnent la couleur rouge.

La lumière du soleil par contre est une lumière blanche formée par un mélange d’ondes de longueur différentes. En décomposant cette lumière blanche, on peut obtenir le spectre de la lumière visible. C’est d’ailleurs ce qui se passe dans le principe de la diffraction. La diffraction est une déviation des rayons lumineux de leur trajectoire lorsqu’ils passent près d’un obstacle opaque. Elle existe du fait de la propriété ondulatoire de la lumière.

C’est ainsi que lorsqu’il pleut les gouttes d’eau réalisent une diffraction c’est-à-dire qu’elles réfléchissent la lumière blanche du soleil en la déviant selon des angles différents donnant naissance aux sept couleurs : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet.

L’angle de déviation étant variable à chaque fois puisqu’il dépend encore une fois de la longueur d’onde, on peut voir un arc contenant différentes couleurs. L’angle est déterminé selon trois critères : le soleil, la goutte d’eau ainsi que la vision qu’en a l’œil.

Pour qu’un arc-en-ciel apparaisse, il faut que le soleil soit situé dans un angle inférieur à 42°, c’est pourquoi on a moins de chance de pouvoir observer un arc-en-ciel à midi. Nous n’observons la plupart du temps qu’une moitié de cercle ou une parcelle, en avion, il arrive que l’on puisse voir le cercle complet. Si le soleil est bas, il est impossible de voir un demi-cercle en entier à part en avion ou en montagne. Plus le soleil baisse et plus l’arc-en-ciel se développera en hauteur.

La différence de ton des couleurs de l’arc-en-ciel varie suivant la grosseur des gouttes de pluie. Si les gouttes sont très fines, elles ne vont pas disperser la lumière de la même façon et l’arc-en-ciel sera plus pâle. Plus les gouttes sont grosses, plus les couleurs seront foncées et nettes.

Il arrive que nous voyions un deuxième arc-en-ciel plus large au-dessus du premier. Cela s’explique du fait que les gouttes de pluie réfléchissent une deuxième fois les rayons du soleil. L’angle dans ce cas précis se rapproche de 52°. C’est ce que l’on appelle un arc-en-ciel double. Les couleurs du deuxième seront alors inversées et elles seront plus difficiles à discerner du fait qu’elles sont plus pâles. En fait, le nombre d’arcs-en-ciel visible pourrait être infini en théorie puisque les réflexions à l’intérieur de la goutte d’eau pourraient être multiples. Les spécialistes en ont dénombré 19.

Cependant, le ciel n’est pas assez sombre pour qu’ils soient visibles à l’œil nu. On peut voir des arcs-en-ciel dans le premier, ils apparaissent souvent dans les couleurs roses et vertes, dans ce cas, ils sont dus aux interférences lumineuses qui existent entre les gouttes.

La durée d’un arc-en-ciel est généralement d’une demi-heure, le plus long ayant été observé a duré six heures en Grande-Bretagne.

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