Comment se forme un double arc-en-ciel ?

Un bel arc-en-ciel est parfois accompagné d’un second, moins lumineux et plus étalé. Explications avec une image réalisée en Pologne.

De tous les photométéores l’arc-en-ciel est sans aucun doute le plus beau, et ce n’est pas ce cliché réalisé le 13 avril en Pologne par Kamila Mazurkiewicz Osiak qui nous fera mentir. En traversant les gouttes de pluie, les rayons du Soleil (et parfois même ceux de la Lune) sont réfractés (leur trajectoire s’incurve) et décomposés en une succession de couleurs.

La plupart du temps on observe un seul arc-en-ciel, appelé arc primaire, qui se forme sur un cercle dont le centre correspond au point anti-solaire (un point à l’opposé du Soleil par rapport à l’observateur). 

Mais il arrive que cet arc primaire, s’il est très lumineux, s’accompagne d’un arc secondaire dont l’ordre des couleurs est inversé. Plus étalé et moins brillant (son éclat correspond à environ 40% de celui de l’arc primaire), l’arc secondaire est provoqué par la double réflexion des rayons lumineux à travers les gouttes de pluie qui se comportent comme des prismes.

L’arc-en-ciel a toujours fasciné les hommes : 300 ans avant J.-C. le philosophe grec Aristote avait déjà remarqué que le rayon moyen de l’arc primaire est de 41° (51° pour l’arc secondaire). Un peu plus tard c’est Alexandre d’Aphrodise qui nota que la zone comprise entre les deux arcs est plus sombre que le reste du ciel (en raison d’un phénomène d’interférence entre les rayons lumineux découvert par le physicien britannique George Airy), zone désormais appelée bande d’Alexandre.

Au XIème siècle la découverte de la réfraction par le mathématicien et physicien arabe Alhazen a permis de comprendre le principe de ce photométéore. Plus tard le célèbre Isaac Newton a choisi arbitrairement de découper l’arc-en-ciel en sept couleurs : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet (de l’extérieur vers l’intérieur pour l’arc primaire).

En Europe une tradition veut que l’on trouve un chaudron rempli d’or au pied de l’arc-en-ciel.

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