Les arcs-en-ciel peuvent-ils se former en cercle ?Faits amusants sur la physique des arcs-en-ciel

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Les arcs-en-ciel peuvent-ils se former en cercle ?– Henry D., 7 ans, Cambridge, Massachusetts


La légende raconte qu’il y a un pot d’or caché au bout de chaque arc-en-ciel.Mais y a-t-il vraiment une « fin » à un arc-en-ciel, et pourrons-nous un jour y parvenir ?

La plupart d’entre nous traversons notre vie en voyant les arcs-en-ciel uniquement comme des arcs de couleur dans le ciel, mais cela ne représente que la moitié de ce qui constitue réellement un cercle de couleurs.

Normalement, lorsque vous regardez un arc-en-ciel, l’horizon terrestre devant vous cache la moitié inférieure du cercle.Mais si vous vous tenez sur une montagne où vous pouvez voir à la fois au-dessus et au-dessous de vous, et que le soleil est derrière vous et qu’il est brumeux ou qu’il vient de pleuvoir, il y a de fortes chances que vous voyiez davantage le cercle de l’arc-en-ciel.

A rainbow in the mist below a waterfall in Iceland.
L’ampleur de cet arc-en-ciel dépend en partie de la hauteur à laquelle vous vous trouvez lorsque vous regardez la lumière du soleil frapper la brume de la cascade. Wolfgang Kaehler/LightRocket via Getty Images

Cependant, pour voir la boucle complète, vous devrez être dans un avion, littéralement au-dessus des nuages.Ou vous pouvez créer votre propre arc-en-ciel.Je suis un physicien, et je vais vous expliquer comment faire cela dans une minute.

Comment se forme un arc-en-ciel

Forme d'arcs-en-ciel lorsque la lumière du soleil derrière vous frappe des millions de minuscules gouttelettes d'eau rondes devant vous et rebondit sur vos yeux.

Lorsqu’un rayon de soleil frappe une gouttelette sous un angle, celle-ci se plie dans l’eau et se sépare en un spectre de couleurs.Scientifiques appelle la courbure de la lumière « réfractante ».» Les couleurs se séparent car chaque « couleur » de lumière se déplace à une vitesse différente dans l'eau ou, d'ailleurs, dans tout matériau transparent traversé par la lumière, comme le verre dans un prisme.

Lorsque les couleurs frappent la paroi arrière de la gouttelette d’eau, l’angle est maintenant trop faible pour qu’elles puissent se plier dans l’air, elles se reflètent donc dans la gouttelette d’eau et retournent vers sa paroi d’entrée.De là, les couleurs peuvent à nouveau se déployer dans l’air et atteindre votre œil.

Le bureau météorologique du Royaume-Uni explique comment la lumière se réfracte ou se courbe dans une gouttelette d’eau ou un prisme.

Lorsque vous regardez ces gouttelettes, les différentes couleurs se regroupent sous un angle légèrement différent, et chaque couleur forme le bord circulaire d'un cône avec votre œil au bout du cône.Et voilà, vous avez votre propre arc-en-ciel personnel.

Les gouttelettes qui envoient les couleurs à vos yeux ne peuvent les envoyer à personne d’autre. Ainsi, même si toutes les personnes proches de vous voient le même arc-en-ciel à distance, chaque personne voit en réalité son propre arc-en-ciel légèrement différent.Tout est dans l’œil du spectateur.

Pour que les arcs-en-ciel se forment, la forme des gouttelettes d’eau doit être très proche d’une sphère pour qu’elles se plient toutes et reflètent les couleurs en harmonie.Cela se produit pour de très petites gouttelettes, comme une fine brume, ou juste après une averse de pluie, lorsque l'air est juste humide.À mesure que les gouttelettes grossissent, la gravité déforme leur forme et l’arc-en-ciel disparaît.

An elephant in water closes its eyes while the photographer captures a rainbow across its trunk and forehead.
Même s’il semble que cet éléphant se baigne dans un arc-en-ciel, il ne le verra pas de la même manière. Mads Claus Rasmussen / Ritzau Scanpix / AFP

Un arc-en-ciel n’est pas physiquement présent là où il semble être, comme votre image dans un miroir.Je suis donc désolé de dire que vous ne pourrez jamais atteindre votre arc-en-ciel.Et, hélas, personne ne pourra jamais trouver ce pot d’or.

Mais tu peux créez votre propre arc-en-ciel.

Comment créer et voir un arc-en-ciel circulaire

Une expérience que vous pouvez tenter en été consiste à allumer un tuyau d’arrosage en utilisant le réglage « brouillard ».Pensez à avoir le soleil derrière vous.Si vous créez un fin écran de brume devant vous et regardez votre ombre, vous pourriez voir un arc-en-ciel.

A young boy plays in a fountain, with a rainbow overhead.
Cela peut demander un peu de travail, mais vous pouvez voir vos propres arcs-en-ciel en cercle complet dans la brume. Gary Hershorn/Getty Images

Il n’est pas difficile de voir les couleurs, mais pour voir un cercle complet, il vous faudra un peu de patience et de pratique, tout comme les scientifiques.

Alors la prochaine fois que vous monterez dans un avion, prenez le siège près du hublot.Si vous volez un peu au-dessus de la couverture nuageuse, surveillez la petite ombre de votre avion sur les nuages.Cela signifie que le soleil est derrière vous.

Les nuages ​​sont de minuscules gouttelettes d’eau, il est donc probable que vous voyiez un petit cercle de couleur autour de l’ombre de l’avion.Ce phénomène est surnommé « la gloire du pilote »", car les pilotes qui volent tout le temps et qui ont une bonne vue depuis le cockpit ont de meilleures chances de le voir.

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L’arc-en-ciel circulaire que vous voyez autour de l’ombre d’un avion est appelé « la gloire du pilote ». Matthieu Straubmuller/Flickr, CC PAR

Et si vous avez vraiment hâte de voir à quoi ça ressemble, il y a toujours Internet.


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