Huit choses que le ciel fait avec la lumière et l'eau

Quand un second arc-en-ciel, plus pâle, apparaît à l'extérieur du premier, regardez le ciel entre les deux : il est nettement plus sombre que le ciel au-delà. Les gouttes de pluie renvoient la lumière de l'arc primaire vers l'intérieur et celle de l'arc secondaire vers l'extérieur, mais presque aucune dans l'espace entre les deux, si bien que cette bande de ciel est privée de lumière. Cela fut décrit vers 200 apr. J.-C. et porte encore le nom de l'homme qui le remarqua, Alexandre d'Aphrodise.

Sous le bord violet d'un arc-en-ciel, on aperçoit parfois des franges supplémentaires, de douces bandes roses et vertes qui n'appartiennent pas à l'ordre habituel. Elles n'apparaissent que lorsque les gouttes de pluie ont presque toutes la même taille minuscule, et elles se forment parce que les ondes lumineuses suivant des chemins légèrement différents à travers une goutte interfèrent, se renforçant par endroits et s'annulant ailleurs. En 1804, ces fines bandes donnèrent à Thomas Young sa première preuve que la lumière se propage comme une onde.

Du sommet d'une montagne ou par le hublot d'un avion, regardez votre ombre projetée sur le nuage ou la brume en contrebas : elle peut être cernée de bandes concentriques de lumière colorée, rouge à l'extérieur et bleue à l'intérieur. C'est une gloire : la lumière du soleil entre dans de minuscules gouttelettes de taille égale, rebondit sur leur face arrière et revient presque tout droit vers vous en se courbant autour de chaque goutte. Sur un sommet, l'ombre agrandie en son centre s'appelle un spectre de Brocken.

Un pâle anneau lumineux entourant le soleil ou la lune est le halo de 22 degrés, formé par des millions de cristaux de glace à six faces flottant dans de hauts nuages minces. Chaque cristal dévie la lumière comme un minuscule prisme, et la géométrie en renvoie l'essentiel à 22 degrés, dessinant un anneau de ce rayon exact. Ces hauts nuages précèdent souvent un front chaud, et c'est pourquoi un anneau autour du soleil est depuis longtemps lu comme un signe de pluie à venir.

Par temps froid et clair, deux taches brillantes et légèrement colorées peuvent flanquer le soleil, une de chaque côté, à sa hauteur et à environ 22 degrés de distance. Ce sont les parhélies, formés par des cristaux de glace plats, en forme de plaquette, qui descendent dans l'air comme de minuscules feuilles tombantes, presque tous à l'horizontale. Chacun agit comme un prisme et, ensemble, ils peignent deux faux soleils, rouges du côté tourné vers le soleil et s'estompant vers un bleu pâle.

Un arc de brouillard ressemble à un arc-en-ciel privé de couleur : un large arc pâle de lumière presque blanche dans le brouillard ou la brume. La cause est la taille : les gouttelettes de brouillard sont minuscules, souvent inférieures à un vingtième de millimètre, trop petites pour décomposer nettement la lumière du soleil. Au lieu de se réfracter en couleurs vives, la lumière se diffracte et fond les bandes ensemble, laissant un arc faible et large qui luit d'un blanc presque fantomatique.

Au lever ou au coucher du soleil, quand l'astre est presque à l'horizon, un arc-en-ciel peut prendre une seule teinte rouge profond. La lumière du soleil a parcouru un long trajet dans l'atmosphère, qui disperse le bleu, le vert et le jaune avant même qu'elle n'atteigne les gouttes de pluie, ne laissant que le rouge se courber en arc. Étroit et éphémère, un arc-en-ciel rouge monochrome n'apparaît que lorsque le soleil se trouve à un ou deux degrés de l'horizon.