Qu'est-ce qu'un arc-en-ciel?
Un arc-en-ciel est un phénomène multicolore en forme d'arc qui peut apparaître dans le ciel. Les couleurs d'un arc-en-ciel sont produites par la réflexion et la dispersion de la lumière à travers les gouttelettes d'eau présentes dans l'atmosphère. Un observateur peut percevoir un arc-en-ciel comme étant proche ou éloigné, cependant, ce phénomène n'est pas réellement localisé à un endroit précis. Au lieu de cela, l'apparence d'un arc-en-ciel dépend entièrement de la position de l'observateur par rapport à la direction de la lumière. Un arc-en-ciel est essentiellement une illusion d'optique.
Les arcs-en-ciel présentent un spectre composé de sept couleurs dans un ordre spécifique. En fait, dans de nombreux pays anglophones, les écoliers apprennent à se souvenir du nom de «Roy G. Biv» en tant que moyen mnémonique pour se souvenir des couleurs d’un arc-en-ciel et de leur ordre. «Roy G. Biv» signifie: rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Le bord extérieur de l'arc-en-ciel est rouge, tandis que le bord intérieur est violet.
Comment se forme un arc-en-ciel?
Un arc-en-ciel se forme lorsque la lumière (généralement la lumière du soleil) traverse des gouttelettes d'eau suspendues dans l'atmosphère. Les ondes lumineuses changent de direction lorsqu'elles traversent les gouttelettes d'eau, entraînant deux processus: la réflexion et la réfraction. Lorsque la lumière se reflète sur une goutte d'eau, elle rebondit simplement dans la direction opposée à celle de son origine. Lorsque la lumière se réfracte, elle prend une direction différente. Certains individus se réfèrent à la lumière réfractée comme étant des «ondes lumineuses pliées». Un arc-en-ciel se forme parce que la lumière blanche pénètre dans la goutte d'eau, où elle se plie dans plusieurs directions différentes. Lorsque ces ondes lumineuses courbées atteignent l'autre côté de la goutte d'eau, elles réfléchissent hors de la goutte au lieu de traverser complètement l'eau. Étant donné que la lumière blanche est séparée à l'intérieur de l'eau, la lumière réfractée apparaît sous forme de couleurs distinctes pour l'œil humain.
Couleurs de l'arc-en-ciel
Chaque vague de couleur individuelle a une longueur différente. Par exemple, la lumière rouge a la longueur d'onde la plus longue et ne se plie qu'à un angle de degré 42. La lumière violette, en revanche, a la longueur d’onde la plus courte et se courbe autour des degrés 40 avant de sortir de la goutte d’eau. La longueur d'onde de la lumière rouge étant plus longue, elle apparaît le plus souvent sur le bord extérieur de l'arc-en-ciel. De même, les autres couleurs sont également ordonnées en fonction de leur longueur d'onde. D'autres ondes de lumière sont également réfléchies par l'arc-en-ciel, mais ces ondes lumineuses ne sont pas visibles à l'oeil nu. Ces rayons invisibles sont présents des deux côtés de l'arc-en-ciel. Les rayons ultraviolets sont plus courts que les rayons violets et les rayons X sont encore plus courts que les rayons ultraviolets. Le rayonnement gamma est à l'extrême extrême de ce côté de l'arc-en-ciel. À l'autre extrémité du spectre se trouvent le rayonnement infrarouge et les ondes radio.
Types d'arcs-en-ciel
Les arcs-en-ciel sont formés de plusieurs façons. Certains des différents types d'arcs-en-ciel sont mis en évidence ci-dessous:
Double arc en ciel
Un double arc-en-ciel se produit lorsqu'un deuxième arc-en-ciel est visible au-dessus de l'arc-en-ciel principal. Le deuxième arc-en-ciel n'est pas aussi brillant que le premier. Ce phénomène est rendu possible par la double réflexion, qui provoque l’inversion de l’ordre de couleur du second arc-en-ciel.
Arc de lune
Bien que la plupart des arcs-en-ciel soient associés à la lumière du soleil qui se produit immédiatement après une averse, certains arcs-en-ciel sont créés par la lumière de la lune. Les arcs-de-lune sont moins courants que les arcs-en-ciel de jour. Ces illusions ne peuvent être vues que dans certaines régions du monde, généralement où se trouvent des cascades. Les rayons de lune apparaissent souvent dans les embruns créés vers le bas de ces chutes. De plus, les lunes ont généralement besoin de la lumière de la pleine lune pour être visibles. La plupart des gens considèrent les moonbows comme complètement blancs.
Arc-en-ciel
Comme les arcs-de-lune qui se produisent généralement lors de la pulvérisation en cascade, les brouillards peuvent être observés en cas de brouillard mince combiné à un rayonnement solaire important. Dans ce cas, la lumière se reflète dans une collection dense de particules d’eau, ce qui se traduit par un arc-en-ciel large et lumineux. Les brouillards sont presque entièrement blancs. Cette apparence blanche se produit car chaque onde lumineuse est projetée sur une très grande surface. Ces larges stries ont tendance à se mélanger, créant la couleur blanche. Cependant, des stries de couleurs rouges et bleues peuvent parfois être observées le long des bords d'un brouillard.
Réflexion arc-en-ciel
Des arcs-en-ciel de réflexion peuvent être vus au-dessus de grandes étendues d’eau plate, comme les lacs. Ces réflexions se produisent lorsqu'un arc-en-ciel primaire est visible à la surface de l'eau. L'eau reflète l'arc-en-ciel primaire, créant un arc-en-ciel secondaire au-dessus du primaire. Cet arc-en-ciel secondaire n'est qu'un reflet de la couleur et est légèrement plus pâle que l'arc-en-ciel primaire. Sa forme prend une forme allongée et s’étire généralement vers le haut en ligne droite plutôt qu’en arc de cercle. Ces deux arcs-en-ciel semblent toucher où chacun rencontre la terre, créant ainsi une section plus large et plus lumineuse du phénomène. Les arcs-en-ciel de réflexion sont rares.
Arc-en-ciel réfléchi
Un arc-en-ciel réfléchi est similaire à un arc-en-ciel de réflexion en ce qu'il se trouve sur un grand corps d'eaux calmes, bien que certains individus aient également observé des arcs-en-ciel réfléchis dans de plus petites collections d'eau calme. La différence entre ces deux types d'arcs-en-ciel est que la réflexion n'est pas projetée dans le ciel, mais plutôt à la surface de l'eau. Ces arcs-en-ciel se forment lorsque des vagues de lumière traversent des gouttelettes d’eau dans l’atmosphère et se reflètent dans la surface de l’eau. Les extrémités de l'arc-en-ciel primaire et de l'arc-en-ciel réfléchi semblent toucher l'eau, mais les deux ne forment pas un cercle complet. Au lieu de cela, l'arc-en-ciel réfléchi crée une forme ovale allongée avec l'arc-en-ciel dans le ciel.
Arc-en-ciel monochrome
Comme son nom l'indique, un arc-en-ciel monochrome prend une couleur solide plutôt que le spectre complet généralement observé dans les arcs-en-ciel. Ce phénomène produit un arc-en-ciel rouge solide. Ces arcs-en-ciel sont plus fréquents après une pluie qui se produit près du coucher du soleil ou du lever du soleil. À ces heures, la lumière du soleil pénètre plus profondément dans l’atmosphère, ce qui fait que les ondes lumineuses vertes et bleues s’étendent sur une zone plus large et que, sans ces couleurs, les ondes de lumière rouge peuvent dominer le ciel. Les arcs-en-ciel monochromes sont considérés comme un phénomène rare.
