Comment se forme un arc-en-ciel

Tout d'abord, avant de donner une explication détaillée sur l'arc-en-ciel, voyons une définition simple, claire et précise. Selon le dictionnaire de l'Académie française, l'arc-en-ciel (nom masculin singulier) est :

Un phénomène atmosphérique dû à la décomposition de la lumière solaire dans un rideau de pluie et figurant un arc où sont superposées les couleurs du spectre.

Dans la suite de notre article, profitez d'une explication sur l'arc-en-ciel et laissez-vous émerveiller en découvrant tous les secrets de la formation d'un arc-en-ciel !

Bien souvent nous nous demandons quelles sont véritablement les couleurs de l'arc-en-ciel. L'arc-en-ciel présente un dégradé de couleurs continu : il y a autant de couleurs que ce que l'oeil peut en distinguer, c'est-à-dire plus de 150. Cependant, le célèbre physicien Isaac Newton avait choisi de découper l'arc-en-ciel en sept couleurs : le rouge, le orange, le jaune, le vert, le bleu, l'indigo et le violet (de l'extérieur vers l'intérieur).

L'arc-en-ciel est le plus fréquent des photométéores et pourtant, nous ne nous lassons pas de voir les si jolies couleurs de l'arc-en-ciel par temps de pluie ! Mais pourquoi l'arc-en-ciel a 7 couleurs ?

Lorsqu'Isaac Newton a réalisé son expérience de décomposition de la lumière à l'aide d'un prisme (qui s'apparente à un triangle de matière transparente qui dévie et décompose les rayons lumineux), il a tout d'abord dénombré 5 couleurs principales : les couleurs primaires (bleu, jaune et rouge) et les couleurs secondaires (vert et violet). Finalement, il a pris la décision de rajouter l'indigo et le orange afin d'obtenir 7 couleurs. Ces 7 couleurs gardent continuellement le même ordre d'apparition et sont bien évidemment visibles à l'oeil nu. Vous l'aurez compris, il existe une multitude de nuances de couleurs dans l'arc-en-ciel mais Isaac Newton en a conclu qu'il y en avait 7 principales. Pourquoi tenait-il tant à ce chiffre ?

Plusieurs raisons peuvent expliquer ce chiffre. Pour certaines cultures occidentales et depuis des siècles, le chiffre 7 est considéré comme sacré. En effet, il existe tout un tas de coïncidences autour de ce chiffre : les 7 continents, le déluge de 7 jours, les 7 jours de la création du monde, les 7 jours de la semaine, les 7 merveilles du monde, les 7 organes vitaux, les 7 planètes majeures du système solaire ou encore les 7 péchés capitaux. Le physicien britannique Newton aurait donc pensé, à l'égale de beaucoup d'autres personnes, que le chiffre 7 était mystique. Une autre explication plus scientifique cette fois, c'est que Pythagore avait trouvé un rapport entre le phénomène lumineux et le phénomène sonore (les 7 notes de musique : Do, Ré, Mi, Fa, Sol, La et Si) et que le philosophe Aristote distinguait 7 couleurs du noir au blanc.

Mais alors, comment se forme un arc-en-ciel ? La première personne à donner une explication scientifique à ce phénomène météorologique fut René Descartes en 1637. Son explication se fonde sur les phénomènes de réflexion et de réfraction que subissent les rayons lumineux lorsqu'ils passent d'un milieu à un autre.

Lorsqu'un rayon de lumière entre dans une goutte d'eau, cette lumière se décompose en différentes couleurs. De plus, la direction du rayon lumineux varie légèrement. Lorsqu'elle atteint l'autre côté de la goutte, la lumière tente de sortir de celle-ci. Cependant, une partie de la lumière ne parvient pas à sortir et sera donc réfléchie. Étant donné que les parois d'une goutte d'eau sont courbées, la lumière sera réfléchie vers l'arrière dans un angle de 138° et c'est précisément cet angle qui explique la formation de l'arc-en-ciel.

Lorsqu'un individu observe ce phénomène, il peut donc apercevoir un angle de 138° avec la lumière du soleil, c'est-à-dire un arc. Cependant, vous n'en observez généralement qu'une moitié puisque l'autre partie de l'arc est coupée par le sol. Malgré tout, il est possible d'observer un arc-en-ciel si vous avez le soleil dans le dos.

Il est également intéressant de savoir que si vous vous déplacez un peu sur un côté, la lumière que vous observerez sera différente. Par conséquent, dans chaque position, vous pouvez observer un arc-en-ciel sous un nouvel angle. De plus, il semble logique que deux personnes, même si elles sont ensemble, voient des arcs-en-ciel complètement différents.

Aussi, il se peut que vous observiez un arc-en-ciel en double ou en triple. Cela s'explique par le fait que la lumière subit plus de réflexions à l'intérieur de la goutte avant de sortir. Cependant, vous verrez que les couleurs du deuxième et du troisième arc-en-ciel sont généralement beaucoup plus estompées que celles du premier. Par ailleurs, ils ont tendance à paraître plus grands car ils sortent à l'envers sous un angle de 130º.

Maintenant que vous savez comment se forme un arc-en-ciel, peut-être êtes-vous curieux de savoir comment se forme une aurore boréale !

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