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L'arc-en-ciel

 

 

 

Un arc-en-ciel est un phénomène optique et météorologique (on parle de photométéore) qui rend visible le spectre continu de la lumière du ciel quand le soleil brille pendant la pluie. C'est un arc coloré avec le rouge à l'extérieur et le violet à l'intérieur.

Bien qu'un arc-en-ciel couvre un spectre de couleurs continu, il est courant de distinguer plusieurs couleurs significatives afin de pouvoir mémoriser l'ordre de celles-ci. Isaac Newton découpa arbitrairement l'arc-en-ciel en sept couleurs : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet.

Un arc-en-ciel est un phénomène optique produit par la réfraction, la réflexion et la dispersion des radiations colorées composant la lumière blanche du soleil par les gouttelettes d'humidité présentes dans l'atmosphère. Il contient un dégradé de couleurs recouvrant toutes les teintes monochromatiques.

On peut observer l'effet d'un arc-en-ciel toutes les fois où il y a de l'eau en suspension dans l'air et qu'une source lumineuse (en général le soleil) brille derrière l'observateur. Les arcs-en-ciel les plus spectaculaires ont lieu lorsque la moitié du ciel opposée au soleil est obscurcie par les nuages mais que l'observateur est à un endroit où le ciel est clair, car les couleurs ressortiront davantage du contraste avec les nuages du ciel sombre. On voit aussi souvent cet effet à proximité de chutes d'eau, dans la brume avec une source de lumière derrière soi.

Bien qu'on puisse voir que l'arc-en-ciel est en fait un dégradé, de nombreux dessinateurs choisissent de simplement représenter l'arc-en-ciel par des bandes de couleur monochromes — généralement les sept du découpage de Newton.

 

Couleurs présentes

 

L'arc-en-ciel contient une transition continue de couleurs. Il y a autant de couleurs que ce que l'œil peut en distinguer, soit au plus 1501. Les couleurs correspondant à des lumières monochromatiques sont plus ou moins pâlies. Les couleurs correspondant à un mélange de rouges et de bleus, famille des violets et pourpres mélangées à du blanc, ne sont pas dans l'arc-en-ciel, comme n'y sont pas non plus les champs chromatiques correspondant à les luminosités moyennes ou faibles, comme les beiges, marrons, et autres.

 

Dans le domaine de la communication graphique, on représente souvent l'arc en ciel comme une juxtaposition de bandes de couleur en arc de cercle. Le motif reste identifiable même avec peu de couleurs ou si elles sont inversées, avec le bleu dans la partie intérieure, pourvu que leur ordre soit ceux du phénomène nature. Le nombre des couleurs varie de 3 à 9 selon les cultures. Aristote discernait trois couleurs, Plutarque en mentionne quatre. Aujourd'hui en Occident, les représentations ont souvent six ou sept couleurs.

 

L'ordre des couleurs de l'arc-en-ciel sert invariablement pour la conception d'un cercle chromatique ; on complète le cycle avec les couleurs composées entre le rouge et le bleu. Mais les cercles chromatiques concernent l'activité des peintres et graphistes, qui travaillent avec des pigments, dont les règles de composition (synthèse soustractive) sont très différentes de celles des lumières (synthèse additive).

 

Formation courante

 

L'arc-en-ciel est provoqué par la dispersion de la lumière du soleil par des gouttes de pluie approximativement sphériques. La lumière est d'abord réfractée en pénétrant la surface de la goutte, subit ensuite une réflexion partielle à l'arrière de cette goutte et est réfractée à nouveau en sortant. L'effet global est que la lumière entrante est principalement réfractée vers l'arrière sous un angle d'environ 40-42°, indépendamment de la taille de la goutte. La valeur précise de l'angle de réfraction dépend de la longueur d'onde (la couleur) des composantes de la lumière. Dans le cas de l'entrée dans un milieu plus réfringent, l'angle de réfraction de la lumière bleue est inférieur à celui de la lumière rouge (ce phénomène est mis en évidence dans les prismes). Ainsi, après réflexion à l'interface eau-air, la lumière bleue sort d'une goutte au-dessus de la lumière rouge. L'observateur étant fixe, il voit la lumière issue de différentes gouttes d'eau avec des angles différents par rapport à la lumière du soleil. Le rouge apparaît donc plus haut dans le ciel que le bleu.

 

Un arc-en-ciel n'a donc pas réellement d'existence physique mais est une illusion d'optique dont la position apparente dépend de la position de l'observateur et de celle du Soleil, le centre de l'arc-en-ciel étant la direction exactement opposée à celle du Soleil par rapport à l'observateur. Toutes les gouttes de pluie réfractent et reflètent la lumière du soleil de la même manière, mais seulement la lumière d'une petite partie des gouttes de pluie atteint l'œil de l'observateur.

 

C'est l'image formée par la lumière de ces gouttes de pluie que nous voyons sous forme d'arc-en-ciel.

 

Formations alternatives

 

Dans de rares cas, un arc-en-ciel peut être vu de nuit par temps clair et pleine lune. Dans ce cas, c'est la Lune qui sert de source lumineuse (le phénomène porte alors le nom d'arc-en-ciel lunaire). En pratique, la lumière de l'arc ainsi produite est faible et peut ne pas exciter suffisamment les cellules de la rétine responsables de la perception de la couleur (les cônes). L'arc apparaît ainsi d'une lueur grisâtre sans couleur apparente. Les couleurs peuvent cependant apparaître sur une photo.

 

Le phénomène est également visible sur des dépositions comme la rosée avec l'arc-en-ciel de rosée et le brouillard avec l'arc blanc. Il peut être aussi créé artificiellement par un jour ensoleillé en se tournant dos au soleil puis dispersant des gouttelettes d'eau dans l'air devant soi (lors d'un arrosage par exemple) l'arc est alors d'autant plus visible que le fond est sombre.

Position et taille

 

Un arc-en-ciel se situe toujours à l'opposé du soleil : le soleil, l'observateur et le centre du cercle dont fait partie l'arc-en-ciel sont sur la même ligne.

 

Un arc-en-ciel appartient toujours à un cercle de même diamètre : un cercle dont le rayon apparaît sous un angle approximatif de 40-42° autour de cette ligne soleil-observateur-centre de l'arc.

 

Mais compte tenu du fait que l'horizon cache habituellement une grande partie d'un arc-en-ciel, c'est la taille de l'arc visible qui varie : plus le soleil est proche de l'horizon, plus l'arc sera grand. Un observateur en haute altitude verra un plus grand arc-en-ciel qu'un observateur au niveau de la mer (surtout parce qu'il verra une plus grande partie du ciel, et pratiquement pas à cause du changement d'alignement avec le soleil qui est minime).

 

D'un avion on peut voir le cercle entier de l'arc-en-ciel avec l'ombre de l'avion (donnant la direction opposée au Soleil) en son centre.

 

On comprend dès lors pourquoi des contes affirment qu'il y a un trésor au pied de l'arc-en-ciel : l'arc étant un phénomène optique dont la position dépend de celle de l'observateur, le pied de l'arc-en-ciel ne peut être aperçu que de loin, et il est impossible d'atteindre le pied de l'arc-en-ciel et de revenir en disant qu'il n'y a pas de trésor.

 

Source : Wikipédia

 

 

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