🌈Arc-en-ciel
L'arc-en-ciel c'est l'optique pure transformée en magie pour les yeux, et clairement le phénomène météo le plus aesthetic pour vos stories. Un arc-en-ciel se forme quand la lumière du Soleil traverse des gouttelettes d'eau en suspension dans l'atmosphère (pluie, brume, embruns, cascade). À l'intérieur de chaque goutte, la lumière subit trois phénomènes : la réfraction à l'entrée, la réflexion sur la face interne arrière, puis une nouvelle réfraction à la sortie. Comme chaque longueur d'onde (chaque couleur) est déviée d'un angle légèrement différent, le rayon blanc se décompose en un spectre continu de couleurs. Isaac Newton a démontré ça dès 1672 avec ses expériences sur le prisme, et a popularisé l'idée des 7 couleurs (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet) bien que ce soit en réalité un continuum infini. L'angle d'observation de l'arc-en-ciel primaire est de 42° par rapport au point antisolaire (l'ombre de ta tête). C'est pour ça qu'un arc-en-ciel apparaît toujours du côté opposé au Soleil, et qu'il est plus haut quand le Soleil est bas. Sur moomz les sondages 'photo d'arc-en-ciel = post insta obligé ?' montrent une vraie team aesthetic-spam. Les arcs-en-ciel doubles sont fréquents : le second arc, plus pâle et inversé en couleurs, se forme à 51° avec deux réflexions internes. La zone sombre entre les deux s'appelle la bande d'Alexandre.
La science derrière les couleurs
La décomposition de la lumière blanche en couleurs est due à un phénomène appelé dispersion. Chaque longueur d'onde du spectre visible (entre 380 et 700 nanomètres) est réfractée d'un angle légèrement différent quand elle traverse l'eau, qui a un indice de réfraction d'environ 1,33. Le rouge (700 nm) est dévié de 42°, le violet (400 nm) de 40°. Cette différence d'angle sépare les couleurs en arcs concentriques. L'œil humain perçoit principalement 7 catégories de couleurs (le fameux ROYGBIV en anglais), mais en réalité c'est un dégradé continu de millions de nuances. Newton a choisi 7 couleurs pour des raisons symboliques (lien avec les 7 notes de musique et les 7 jours de la semaine). Les arcs-en-ciel n'ont pas de fin : ils sont en réalité des cercles complets, mais on n'en voit que la moitié supérieure car la moitié inférieure est sous l'horizon. En avion, tu peux parfois voir l'arc-en-ciel complet à 360°. Au-dessus du violet et en-dessous du rouge se trouvent les UV et infrarouges, invisibles à l'œil mais bien présents.
Types d'arcs-en-ciel et phénomènes optiques
Il existe plusieurs types d'arcs-en-ciel et de phénomènes liés. L'arc-en-ciel primaire est le plus brillant, formé par une seule réflexion interne dans la goutte. L'arc-en-ciel secondaire (plus pâle, couleurs inversées) provient de deux réflexions internes. Les arcs-en-ciel tertiaires et quaternaires existent mais sont extrêmement rares à observer. L'arc-en-ciel lunaire (moonbow) se forme la nuit avec la lumière de la pleine Lune, beaucoup plus pâle et souvent perçu en noir et blanc par l'œil humain peu sensible aux couleurs en faible luminosité. Le brouillard donne des arcs-en-ciel blancs (fogbow) car les gouttelettes sont si petites que les couleurs se mélangent. La gloire est un anneau coloré qu'on voit autour de l'ombre d'un avion ou de soi-même sur un nuage. Les halos solaires et lunaires sont causés par des cristaux de glace dans des cirrus en altitude. Sans oublier les sundogs (parhélies), faux soleils latéraux, et les arcs circumzénithaux les 'sourires du ciel'. Sur Vénus ou Titan, des arcs-en-ciel exotiques pourraient théoriquement exister avec d'autres liquides.
Symbolique et culture de l'arc-en-ciel
L'arc-en-ciel est universellement associé à l'espoir, la paix et la diversité. Dans la Bible, il symbolise l'alliance entre Dieu et Noé après le Déluge. La mythologie grecque en fait le chemin d'Iris, messagère des dieux. Les Vikings y voient le Bifröst, le pont arc-en-ciel qui relie Midgard à Asgard, repris dans Thor de Marvel. La mythologie irlandaise place un pot d'or au pied de chaque arc-en-ciel, gardé par un lutin leprechaun. Depuis 1978, le drapeau arc-en-ciel créé par Gilbert Baker est devenu le symbole mondial de la communauté LGBTQ+ et de la diversité, avec ses 6 couleurs (Baker en avait dessiné 8 à l'origine). En 2020, l'arc-en-ciel est devenu le symbole de solidarité pendant la pandémie de Covid-19, accroché aux fenêtres avec le message 'Tout ira bien'. Côté musique, 'Over the Rainbow' de Judy Garland dans le Magicien d'Oz reste un classique intemporel, sans oublier 'Rainbow Connection' de Kermit la grenouille. Sur moomz, voir un arc-en-ciel après la pluie est le shot Instagram ultime avec un taux de like 3x supérieur à la moyenne.
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Questions fréquentes
Q.Pourquoi y a-t-il toujours 7 couleurs dans un arc-en-ciel ?+
En réalité, un arc-en-ciel contient un spectre continu de couleurs avec des millions de nuances entre le rouge et le violet. Isaac Newton a choisi 7 couleurs en 1672 pour des raisons symboliques et numériques : il voulait faire le parallèle avec les 7 notes de musique de la gamme diatonique et les 7 jours de la semaine. Les 7 couleurs officielles sont : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet (acronyme ROYGBIV en anglais). De nombreuses cultures voient un nombre différent : 6 dans certaines traditions américaines, 4 ou 5 au Japon traditionnellement, 3 chez certains peuples bantous.
Q.Peut-on toucher un arc-en-ciel ou marcher dessous ?+
Non, c'est impossible. Un arc-en-ciel n'est pas un objet physique mais une illusion optique. Sa position dépend entièrement de l'angle entre le Soleil, les gouttelettes d'eau et l'observateur. Si tu te déplaces, l'arc-en-ciel se déplace aussi pour maintenir cet angle de 42°. Tu ne peux donc jamais l'atteindre. Deux personnes côte à côte voient en réalité chacune un arc-en-ciel légèrement différent, formé par des gouttes d'eau différentes. C'est pour ça que les légendes irlandaises parlent d'un pot d'or au pied de l'arc-en-ciel : impossible à trouver, parce qu'il n'existe pas vraiment à un endroit précis du sol.
Q.Quand peut-on voir un arc-en-ciel ?+
Les conditions idéales : il faut du Soleil et de la pluie en même temps, avec le Soleil derrière toi (face à la pluie). Le Soleil doit être bas dans le ciel, à moins de 42° au-dessus de l'horizon, sinon l'arc serait sous le sol. Les meilleurs moments sont donc en début ou fin de journée. En été ils sont moins fréquents car le Soleil est haut. Les régions tropicales et les zones côtières voient le plus d'arcs-en-ciel. On peut aussi en créer artificiellement avec un jet d'eau au jardin face au Soleil, ou les observer dans la brume d'une cascade, ce qui en fait des spots photo recherchés (Niagara, Iguazu, Skogafoss en Islande).
Q.Pourquoi y a-t-il parfois deux arcs-en-ciel ?+
Le double arc-en-ciel se forme quand la lumière subit deux réflexions internes dans les gouttes d'eau au lieu d'une seule. Le second arc, situé à environ 51° d'angle (contre 42° pour le primaire), est toujours plus pâle car la lumière est partiellement perdue à chaque réflexion. Ses couleurs sont inversées : le rouge est à l'intérieur et le violet à l'extérieur (l'inverse du primaire). Entre les deux arcs se trouve une zone plus sombre appelée 'bande d'Alexandre' du nom du philosophe grec qui l'a décrite vers 200 apr. J.-C. Théoriquement, des arcs tertiaires et quaternaires existent mais sont extrêmement rares et très pâles.