Comment voir le rayon vert deux fois de suite !
Cet article a été publié dans les Cahiers Clairaut, N°88, Hiver 1999, p. 15-18. Télécharger au format .pdf
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Le rayon vert, rayon mystérieux ... nous allons voir que non. On sait qu'un milieu dense réfracte la lumière. Ce qui signifie simplement qu'un rayon de lumière est dévié quand il arrive dans un milieu différent. C'est ce qui se produit quand un rayon de lumière entre dans l'atmosphère terrestre. La loi qui décrit ce phénomène est très simple (Figure 1) N est l'indice de réfraction, i est l'angle d'incidence et r est l'angle de réfraction. |
 Figure 1 |
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Or l’indice n dépend de la longueur d'onde et selon la couleur du rayon incident la réfraction n'est pas la même. La lumière venue du Soleil est donc décomposée en ses différentes couleurs. Le "bleu" est moins dévié car l'indice de réfraction est plus grand pour le bleu que pour le "rouge" (La figure 2 illustre ce qui se passe). |
 Figure 2 |
| L'effet est imperceptible, du moins tant que l'angle d'incidence i est faible. En revanche, au coucher ou au lever du Soleil, les rayons entrent dans l’atmosphère sous un angle important, la réfraction est forte, la décomposition en couleurs l'est aussi (Figures 3 et 3 bis). | |
 Figure 3 |
 Figure 3bis |
Un observateur regardant par exemple un coucher de Soleil (figure 3) verrait d'abord le "rouge" se coucher, puis le "vert" et enfin le "bleu".
Le dernier rayon de lumière serait bleu. Mais, au coucher de Soleil le chemin parcouru par la lumière au sein de l’atmosphère est plus long. Cela produit une absorption plus importante.
Or ce sont surtout les courtes longueurs d'onde qui sont absorbées (le bleu quoi !).
Le spectre qui en résulte est donc prive du bleu (Voir Note 1 en bas de page). Le dernier rayon que l’on voit n'est donc pas le rayon bleu mais le rayon vert. Notre commentateur avisé résume ce phénomène d'une formule lapidaire (Figure 5).
Rappelons quand même que ce rayon vert est difficile à observer. Généralement on l’observe lors d'un coucher de Soleil sur la mer avec un ciel parfaitement pur. Le point de tangence entre le disque solaire et l'horizon est alors un point quasi mathématique.
Maintenant que nous avons compris cela nous pouvons imaginer une méthode pour voir le rayon vert 2 fois (ou plus) par coucher de Soleil. En un même lieu sur Terre, plus on est situe haut, plus la ligne d'horizon apparait basse et plus le Soleil se couche tard ... ah ! ah ! Vous me voyez venir. La méthode est donc simple : On s'accroupit et on attend de voir le rayon vert; à peine l'a-t-on vu qu'on se relève d'un coup sec (stong !) pour voir le rayon vert une deuxième fois (Figure 4). J'ai expérimenté la méthode et "ça marche". Un de mes fils a eu aussi l'occasion de la tester indépendamment (et avec succès, sinon je n'en parlerais pas).
On peut même imaginer (Voir Note 2 en bas de page) de prendre un périscope et de voir le rayon vert encore une fois ! On ne s'en lasse pas. Vous avez là un bon moyen d'entrer dans le livre des records.
 Figure 4 |
 Figure 5 |
Notes:
1 - On sait que le "bleu" absorbé est rediffuse dans toutes les directions ce qui explique la couleur naturelle "bleue" du ciel (cf. Cahier Clairaut 4, printemps 1979).
2 - En fait, cette idée nous a été suggérée par le célèbre astronome Gérard de Vaucouleurs.
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