Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     A quoi sont dus ces halos dans le ciel ?


 


 

Parlons un peu de phénomènes que vous n'avez peut-être jamais vraiment observés tant ils sont courants...

 

  On connaissait déjà les arcs en ciels, causés par les gouttes d'eau de pluie, mais on peut aussi observer, lorsque le ciel est légèrement voilé, des halos aux formes parfois étonnantes. On les appelle aussi des "parhélies". Il y en a de nombreuses sortes, mais l'un d'entre eux est très fréquent, c'est le halo à 22°. En voici une image.  
halo 22°: © Rob in Space

Qu'est-ce qui peut bien causer ces roues parfaites, plus discrètes que les arcs en ciel, c'est vrai, mais d'une grande pureté de ligne dans des nuances nacrées?

Les voiles d'altitude qui causent ces phénomènes sont si hauts, que l'eau si trouve sous forme de cristaux, de minuscules paillettes de neige. Leur forme la plus commune est celle de plaquette ou de prisme à base hexagonale. Et tout comme un coin de verre (le prisme de Newton), ces cristaux peuvent décomposer la lumière du Soleil par un phénomène de réfraction.

   Voici l'un de ces petits cristaux tournant sur lui même. Le rouge est un peu moins dévié que le violet. Vous remarquerez aussi que la déviation du rayon lumineux venant du Soleil ne peut pas prendre n'importe quelle valeur: elle n'est jamais plus petite que 22°. C'est aussi pour cette valeur que la lumière sortant du cristal est la plus concentrée.   Résumé: les rayons venant du Soleil sont préférentiellement déviés de 22°. Cela donne un halo lumineux autour du Soleil, de 22° de 1/2 ouverture. De plus, pour le rouge, le minimum de déviation est de 21,7° et pour le violet de 22,5°. Donc l'intérieur du halo est plutôt rouge, et bleuté l'extérieur.

         Ceci dit, il n'est pas toujours facile de comprendre la disposition de ces petits prismes donnant naissance à ces déviations. Ce schéma vous éclairera peut-être:

coupe halo 22°
   Voilà pour leur disposition dans un plan vertical: l'observateur regarde vers le Soleil (avec prudence...)
Halo 22°, perspective
  Et une tentative de représentation en perspective...

            Comme il n'y a pas de rayons déviés à moins de 22°, l'intérieur du halo paraît plus sombre que l'extérieur. On a le même phénomène avec l'arc en ciel: la fameuse bande d'Alexandre. De plus, comme ici tous les angles supérieurs à 22° donnent aussi des déviations, l'anneau est en fait une superposition d'une multitude de halos de tailles croissantes, mais dont aucun n'est plus petit que 22°, d'où l'aspect plus net du bord intérieur.

            En fait, comme vous venez peut-être de vous poser la question, ici n'a été évoqué qu'une seule déviation sur deux faces particulières d'un cristal. Mais songez à toutes les possibilités de réfractions et de réflexions... chacune peut donner naissance à un type particulier de halo. Il en existe donc quelques dizaines de types divers et variés. Comme quoi, cela vaut vraiment la peine de jeter un coup d'oeil au ciel de temps en temps. Peut-être aurez-vous la chance de découvrir quelques phénomènes sortant réellement de l'ordinaire. Pensez par exemple que certains de ces phénomènes ont révélé l'existence de formes particulières de cristaux n'existant pas dans les conditions habituelles. De nouveaux halos ont encore été découverts en 1997 et 1998 alors qu'ils peuvent être visibles par tout un chacun, simplement en levant le nez! (dans les bonnes conditions néanmoins...)

            Si vous aussi êtes fascinés par ces curiosités lumineuses, allez faire un tour sur ce site (en anglais, mais tellement bien fait...), il vaut vraiment le coup d'oeil: http://www.sundog.clara.co.uk/atoptics/phenom.htm