Rayon vert

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Le rayon vert est un phénomène optique rare qui peut être parfois observé juste après le coucher du Soleil ou juste avant son lever et qui prend la forme d'un point vert visible pendant un court moment juste au-dessus du Soleil ou d'un rayon vert qui jaillit dans la direction de celui-ci.

Rayon Vert observé le 15 octobre 2005 à l'Observatoire de La Silla (ESO)

Rayon Vert observé le 15 janvier 2006 à l'Observatoire de La Silla (ESO)

Rayon vert observé à San Francisco le 17 septembre 2006.

Sommaire

1 Existence
2 Observation
3 Explication du phénomène
4 Conclusion
5 Autres couleurs
6 Voir aussi
- 6.1 Liens internes
- 6.2 Liens externes

[modifier] Existence

Le rayon vert est souvent tenu pour un phénomène mythique, ou une illusion d'optique expliquée par la persistance rétinienne. Le phénomène existe pourtant bel et bien, c’est un phénomène atmosphérique qui peut se produire au lever, ou au coucher du soleil. Au moment de son apparition ou de sa disparition, le soleil peut sembler vert à son sommet ou même diffuser un flash vert. Il est parfaitement possible de fixer le phénomène sur une photographie ([1]), indiquant ainsi qu'il ne s'agit pas d'une illusion.

[modifier] Observation

Pour observer le rayon vert, le ciel doit être clair et dégagé du maximum de poussières ou de particules. La présence d’un anticyclone facilite également l’observation du phénomène grâce à une haute pression (donc une densité d’air plus importante). Enfin la ligne d’horizon doit être lointaine pour que les rayons solaires traversent une distance d'atmosphère la plus grande possible avant d’atteindre l’observateur. Pour toutes ces raisons, le rayon vert s'observe au mieux à basse altitude, là où l'horizon est dégagé, par exemple devant un océan.

[modifier] Explication du phénomène

[modifier] L’atmosphère : un milieu hétérogène

L'atmosphère est formée de couches d'air de températures et de pressions différentes. En effet, la température diffère d’un endroit à l’autre suivant la latitude, les vents, les reliefs, le type de sol... De par le nombre de paramètres en jeu, les variations locales de température sont quasiment imprévisibles. Si la température change, le volume occupé par un gaz change également, et par conséquent sa pression. De plus, la pression de l’air diminue quand l’altitude augmente. Elle est donc plus faible à la montagne qu’au niveau de la mer. L’atmosphère doit ainsi être considérée comme un milieu hétérogène.

[modifier] La trajectoire de la lumière

La loi de Descartes sur la réfraction s'applique dans un milieu hétérogène comme dans un milieu homogène. Dans un milieu hétérogène au lieu d'avoir une unique interface, on a une infinité d'interfaces où le phénomène de réfraction se produit entre des milieux homogènes de dimension infinitésimale. La trajectoire des rayons lumineux dans un milieu hétérogène, tel l’atmosphère, n'est par conséquent pas rectiligne mais curviligne et inclinée vers le sol. Ceci peut être comparé à la trajectoire d'un rayon d’un laser dans une cuve d’eau salée où l’on aurait rajouté de l’eau distillée. La réfraction des rayons lumineux implique donc qu'un observateur terrestre ne voit pas le soleil à sa position réelle.

[modifier] La réfraction et le chromatisme

Le chromatisme d'un milieu correspond à la variation de l'indice optique du milieu en fonction de la longueur d'onde de la lumière. La loi de réfraction de Descartes faisant intervenir l'indice optique des milieux, la réfraction s'appliquera donc de façon différente en fonction de la longueur d'onde. On observe donc une variation de la déviation des rayons lumineux due au chromatisme (ce phénomène est à l'origine de la dispersion de la lumière blanche par un prisme (optique) produisant les rayonnements de l'arc-en-ciel).

La réfraction dans l'atmosphère est affectée par le chromatisme de l'atmosphère. En fonction de sa longueur d’onde, la déviation d’un rayon lumineux est différente. Un rayon bleu est dévié différemment d’un rayon rouge.

Cette loi conduit à ce phénomène :

[modifier] La diffusion

Le schéma précédent est toutefois théorique. En effet les couleurs d’un coucher de soleil vont du rouge au jaune, et même jusqu’au vert (lors du rayon vert). Un autre phénomène, dû aux propriétés ondulatoires de la lumière, explique l’absence du violet et du bleu. En rencontrant une molécule de dioxygène (ou de diazote) un rayon lumineux ressortira plus ou moins diffusé suivant sa longueur d’onde.

Cette diffusion, dite de Rayleigh, permet au ciel d’être bleu, et empêche l’apparition des couleurs bleu, violette lors du coucher de soleil. La couleur verte (étant moins diffusée que le bleu) est visible. Les couleurs apparentes du coucher de soleil sont donc celles du spectre de lumière visible dans la gamme de couleur allant du bleu au violet.

[modifier] Autres paramètres

L’absorption a une influence sur le spectre de lumière visible lors du coucher de soleil. Des mirages, peuvent aussi modifier la forme du soleil perçu par un observateur, et accentuer le rayon vert.

[modifier] Conclusion

Le rayon vert n’a rien d’un mythe, c’est un phénomène atmosphérique expliqué. Son observation est relativement rare et généralement brève. Pourtant, des navigateurs ont rapporté avoir observé le rayon vert durant 35 minutes. La NASA a réussi à photographier le rayon vert mais aussi un rayon bleu (extrêmement rare).

[modifier] Autres couleurs

Le rayon vert se décline aussi sous forme de rayon bleu ([2]) et parfois même de rayon violet lorsque certaines conditions particulières sont réunies en montagne.

[modifier] Voir aussi

[modifier] Liens internes

Phénomène optique
Le Rayon vert, roman de Jules Verne de 1882 où le héros cherche à observer ce phénomène atmosphérique.
Le Rayon vert, film d'Éric Rohmer de 1986 dont la dernière scène permet précisément d'observer un tel phénomène.