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Les photométéores

03/03/2020

Du grec meteôra (suspendu dans l'atmosphère), un météore désigne un phénomène observé dans l'atmosphère ou à la surface du globe. Un météore peut se produire sous forme de nuage, de précipitation, de dépôt ou suspension de particules aqueuses (hydrométéores), de poussières en suspension (lithométéores). Le terme météore caractérise également une manifestation de nature électrique (électrométéores) ou optique (photométéores).

Qu’est-ce qu’un photométéore ?

Un photométéore est un phénomène optique de l'atmosphère, engendré par réflexion, réfraction, diffraction ou interférences de la lumière solaire ou lunaire.

Les rayons lumineux, rencontrant une surface matérielle, changent de direction. Ce processus de retour du rayon incident se nomme une réflexion. Une partie du rayonnement peut éventuellement traverser cette surface (cristaux de glace par exemple) : on parle alors de réfraction.

Les ondes lumineuses se propagent parfois sur des objets du même ordre de grandeur. La projection du faisceau de lumière subit une déviation et une redistribution géométrique : c'est le phénomène de diffraction de la lumière (exemple gloires ou irisations).

Les halos

Les halos désignent des phénomènes optiques prenant la forme d'anneaux, d'arcs, de colonnes ou de foyers lumineux. Ils sont engendrés par la réfraction ou la réflexion de la lumière par des cristaux de glace en suspension dans l'atmosphère.

Halo de 22° (petit halo)

Il s'agit d'un anneau lumineux, blanc, de 22° de rayon centré sur l'astre éclairant. On peut parfois apercevoir une frange rouge sur le bord intérieur et une frange violette sur le bord extérieur. L'intérieur de l'anneau est plus sombre que le reste du ciel.

Halo de 46° (grand halo)

Il est beaucoup plus rare que le petit halo et moins lumineux. Son bord intérieur est également rouge.

Colonne lumineuse

Les colonnes lumineuses sont des traînées lumineuses blanches plus ou moins continues à la verticale de l'astre éclairant (soleil ou lune). Elles apparaissent lorsque les rayons sont réfléchis par des cristaux de glace (nuages élevés ou brouillard givrant).

Arc circumzénithal (inférieur et supérieur)

L'arc circumzénithal inférieur est produit par la réfraction de lumière sur des cristaux de glace présents dans les nuages de haute altitude (de type cirriforme). Il s'agit d'un phénomène assez rare, nécessitant une hauteur de l'astre solaire supérieure à 58° au-dessus de l'horizon. Il peut être tangent au grand halo pour une hauteur du soleil de 68°. On peut également l'observer en l'absence du grand halo.

L'arc circumzénithal supérieur a une forte courbure et s'observe lorsque la hauteur de l'astre est inférieure à 32°. Il est tangent au grand halo pour une hauteur de l'astre solaire de 22°, et s'en éloigne si la hauteur de l'astre s'écarte de cette valeur. Cet arc peut être observé en l'absence du grand halo.

Cercle parhélique

Il s'agit d'un cercle blanc situé à la même hauteur que le soleil. On observe sur ce cercle des foyers lumineux fréquemment à proximité du petit halo et accompagnés de vives couleurs (rouge côté soleil) : les parhélies. Ces foyers, parfois appelés " faux soleils ", se superposent au halo de 22° lorsque le soleil est sur l'horizon. À mesure qu'il monte dans le ciel, ces foyers lumineux s'écartent de plus en plus du halo de 22° le long du cercle parhélique.

Image du soleil

Cette image, produite par la réflexion des rayons solaires sur des cristaux de glace, apparaît sous forme d'une tache blanche et brillante, à la verticale et au-dessous du soleil. Elle s'observe depuis un point élevé ou depuis un aéronef.

Les couronnes

Les couronnes sont constituées d'une ou plusieurs séries (rarement plus de trois) d'anneaux colorés, centrés sur le soleil ou la lune et de rayon relativement faible.

Chaque série d'anneaux comporte un anneau intérieur violet et extérieur rouge et des anneaux intermédiaires de couleurs différentes. Ces couronnes sont produites par la diffraction de la lumière à travers une couche de brume, brouillard, nuage mince constituée de très petites particules d'eau liquide ou de glace (les couronnes observées sur les nuages de glace sont essentiellement visibles la nuit).

Les irisations

Les irisations correspondent à la dispersion de rayons lumineux à la surface des nuages. Elles s'entremêlent, ou bien ont l'aspect de bandes sensiblement parallèles aux contours des nuages. Les couleurs prédominantes sont le vert et le rose, souvent avec des nuances pastel.

Les particules responsables des irisations sont très petites (nuages en formation). Les irisations sont observées avec les nuages du genre Cirrocumulus et Altocumulus, mais aussi avec des nuages annexes tels le velum et le piléus (nuages chapeautant les tours cumuliformes des cumulus congestus ou des cumulonimbus).

Les gloires

La gloire, aussi appelée spectre de Brocken, se matérialise par une ou plusieurs séries d'anneaux colorés autour de l'ombre portée d'un objet (ici la montagne) sur un nuage, du brouillard ou plus rarement de la rosée. La diffraction est à l'origine des anneaux colorés (anneau extérieur rouge). Le retour des rayons vers l'observateur étant produit par réflexion sur les gouttes d'eau.

L’arc-en-ciel

L'arc-en-ciel apparaît sous la forme d'un groupe d'arcs de cercle concentriques. Il présente les couleurs successives du spectre de la lumière visible, depuis le violet jusqu'au rouge, en passant par le bleu, le vert, le jaune et l'orangé. Son centre se situe toujours dans le prolongement de l'axe partant du soleil à l'œil de l'observateur. Il est produit par la réfraction et la réflexion de la lumière de l'astre sur un écran de précipitations liquides.

Anneau de Bishop

C'est un anneau blanchâtre, centré sur le soleil ou la lune, présentant une légère teinte bleuâtre à l'intérieur et brun rougeâtre à l'extérieur.

Il est engendré par la diffraction à travers des poussières très fines d'origine volcanique.

Les mirages

Les mirages font percevoir des objets éloignés sous forme d'images stables ou vacillantes, simples ou multiples, droites ou renversées, agrandies ou réduites dans le sens vertical. L'écart entre la direction d'observation et la direction réelle peut atteindre 10°.

Ils sont produits par la courbure des rayons lumineux traversant des couches d'air d'indices de réfraction très différents (variations de la densité de l'air).

On distingue:

- le mirage inférieur correspondant aux surfaces surchauffées par l'insolation ;

- le mirage supérieur correspondant aux surfaces froides (sols enneigés, mers froides, etc.).

Les teintes crépusculaires

Les teintes crépusculaires du ciel apparaissent au coucher ou au lever du soleil. Elles sont dues à la réfraction, la dispersion et l'absorption de certaines couleurs du spectre de la lumière dans l'atmosphère. Elles se présentent sous la forme de colorations diverses du ciel et des sommets montagneux au coucher ou au lever du soleil.

Les aurores polaires

Les aurores polaires (australes au pôle Sud, boréales au pôle Nord) sont des phénomènes lumineux de la haute atmosphère (entre 90 et 120 km), sous forme d'arcs, de bandes, de draperies ou de rideaux de couleurs bleue, rouge ou verte.

Elles proviennent de l'interaction de particules d'origine solaire (protons et électrons) avec des atomes et molécules terrestres (notamment oxygène et azote). Ces particules sont canalisées le long des lignes de force du champ magnétique terrestre vers les pôles.

Peut-on voir des aurores polaires dans les régions tempérées ?
Les aurores boréales apparaissent presque chaque nuit claire du nord de la Scandinavie à la Sibérie et de l’Alaska au Groenland. Les aurores australes sont symétriques dans l’hémisphère Sud. Lors des éruptions solaires notamment au moment du maximum d’activité solaire tous les 11 ans, on peut avoir la chance d’observer des aurores beaucoup plus au sud, jusqu’à Athènes et Mexico ; des aurores australes sont aussi visibles en Australie. On peut même en voir jusqu’à l’équateur mais seulement une fois tous les 200 ans en moyenne.

Le rayon vert

C’est un photométéore rare, qui peut être observé au coucher ou au lever du soleil, quand le disque solaire passe sous l’horizon. On peut apercevoir un liseré ou un point vert sur sa bordure supérieure. C’est le rayon vert.

Le rayon vert est un phénomène optique dû à la réfraction atmosphérique. La lumière du soleil est composée d’une infinité de couleurs. La réfraction de l’atmosphère courbe les rayons lumineux différemment selon leur couleur, comme le fait un prisme. Le vert ayant le trajet le plus courbé, c’est cette couleur qu’on aperçoit sur le bord supérieur du disque solaire.