De quoi est formé un arc-en-ciel?

Les arcs-en-ciel sont, à mon avis, la plus belle partie d’une averse. La pluie en vaut la peine simplement pour cela. Je ne suis pas la seule personne à exprimer cette pensée. Les arcs-en-ciel ont apparu dans la mythologie grecque, chinoise, indienne et nordique il y a des milliers d’années.

Le savais-tu? 

L’un des plus anciens textes mentionnant un arc-en-ciel est l’Épopée de Gilgamesh, dont la rédaction se situe approximativement entre 2150 et 2000 av. J.-C.

Selon la mythologie irlandaise, les farfadets cachent leur trésor à l’extrémité d’un arc-en-ciel. Mais, comment peut-on atteindre l’extrémité d’un arc-en-ciel? C’est impossible, parce qu’il n’y a pas d’extrémité! Chaque arc-en-ciel constitue en fait un cercle complet de réflexion.

Surprenant, n’est-ce pas? Toutefois, levant le regard vers cette arche colorée en station debout sur le sol, nous ne voyons que la moitié de l’arc-en-ciel. Il te serait possible de voir le cercle complet en avion ou lors d’une escalade d’une haute montagne. C’est parce qu’étant en hauteur, tu pourrais entièrement voir la réflexion et la réfraction de la lumière qui traverse l’eau dans notre atmosphère. Examinons ces deux processus.
 

Les origines d’un arc-en-ciel

Lorsque l’eau et la lumière se rencontrent, la lumière blanche traverse l’eau et se sépare en ses couleurs. La lumière est composée de sept couleurs de base : le rouge, l’orange, le jaune, le vert, le bleu, l’indigo et le violet. La lumière se déplace sous forme d’ondes, et chaque onde correspond à une différente longueur entre ses sommets (ou ses crêtes, d’après l’appellation des scientifiques). C’est ce qu’on appelle une longueur d’onde. Chaque couleur d’un arc-en-ciel a une longueur d’onde différente. Comme l’illustre le diagramme ci-dessous, la longueur d’onde du rouge est supérieure à celle du violet.

Lorsque la lumière pénètre dans une goutte d’eau, ses différentes couleurs fléchissent à des angles différents, causant leur séparation. On appelle ce processus la réfraction. Tu peux observer la réfraction chez toi en plaçant un crayon dans un bol d’eau. La lumière traverse l’eau et l’air à des vitesses et orientations différentes. Étant donné que l’air et l’eau sont des milieux différents, les pailles dans l’eau semblent courbées. Le diagramme ci-dessous illustre le même concept avec un stylo ou un crayon. 

Le savais-tu? 

Tu peux voir des arcs-en-ciel le soir! Ce sont des arcs-en-ciel lunaires. Leur source de lumière provient de la réflexion de la lune. Ils ne sont pas aussi lumineux que les autres arcs-en-ciel, et ils se produisent beaucoup plus rarement.

Les différentes couleurs de la lumière rebondissent également à l’intérieur d’une goutte d’eau. C’est ce qu’on appelle la réflexion. Chaque goutte de pluie reflète la lumière à la manière d’une boule disco!

Le savais-tu?

Lorsque tu vois plus d’un arc-en-ciel, il s’agit probablement d’arcs-en-ciel reflétés. Ainsi, un premier arc-en-ciel se reflète dans de l’eau calme et la réfraction des rayons solaires crée un autre arc-en-ciel.

As-tu déjà remarqué que les couleurs des bandes intérieures paraissent un peu plus vives que celles des bandes extérieures? Cela s’explique par notre angle de vision de l’arc-en-ciel. C’est dans les bandes intérieures que la majorité de la lumière se reflète dans nos yeux, faisant ainsi paraître les couleurs plus vives. Simultanément, il y a de moins en moins de lumière reflétée dans les bandes extérieures de l’arc-en-ciel.

Où est l’arc-en-ciel?

Tu en sais maintenant beaucoup au sujet des arcs-en-ciel. Mais ne te lance pas immédiatement à la recherche de farfadets et de leurs trésors! Les arcs-en-ciel ne sont pas situés à un endroit précis. Leur emplacement dépend de l’angle de vue de la personne qui les regarde et de la position du soleil.

Fait intéressant, la position d’un arc-en-ciel est toujours dans la direction opposée du soleil. Par exemple, si tu as le soleil dans le dos, l’arc-en-ciel sera devant toi.

Les arcs-en-ciel sont une manifestation stupéfiante de l’optique dans la nature. Leur beauté vaut beaucoup plus qu’un trésor! 

Le savais-tu? 

Le physicien Ibn al-Haytham (965-1039) a été l’un des premiers scientifiques à proposer une explication pour les arcs-en-ciel.