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Rayon vert

Le rayon vert est un phénomène optique rare qui peut être parfois observé juste après le coucher du Soleil ou juste avant son lever et qui prend la forme d'un point vert visible pendant un court moment juste au-dessus du Soleil. Son observation est généralement brève (quelques secondes). Pourtant, des navigateurs ont rapporté avoir observé le rayon vert (Le rayon vert est un phénomène optique rare qui peut être parfois observé juste après le coucher du Soleil ou juste avant son lever et qui prend la forme...) durant 35 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. Unités...). Selon une légende écossaise, le rayon confère à ceux dont il a frappé les yeux le pouvoir de lire clair dans les sentiments et les c?urs.

Rayon Vert observé le 15 octobre 2005 à l'Observatoire de La Silla (ESO)
Rayon Vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur...) observé le 15 octobre 2005 à l'Observatoire de La Silla (ESO)

Observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...)

Le rayon vert est souvent tenu pour un phénomène mythique, ou une illusion d'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) expliquée par la persistance ( Persistance (statistiques) Persistance (informatique) en peinture : La Persistance de la mémoire (1931) en médecine : la persistance du canal artériel la Persistance rétinienne ) rétinienne. Le phénomène existe pourtant bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de mesure logarithmique du rapport entre deux puissances, connue pour...) et bien, c?est un phénomène atmosphérique qui peut se produire au lever, ou au coucher du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée...). Au moment de son apparition ou de sa disparition, le soleil peut sembler vert à son sommet ou même diffuser un flash vert. Il est parfaitement possible de fixer le phénomène sur une photographie, indiquant ainsi qu'il ne s'agit pas d'une illusion.

Pour observer le rayon vert, le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) doit être clair et dégagé du maximum de poussières ou de particules. La présence d?un anticyclone (Un anticyclone est une zone de circulation atmosphérique autour d'un centre de haute pression. Leur sens de rotation est lié à la force de Coriolis: ils tournent dans le sens horaire dans...) facilite également l?observation du phénomène grâce à une haute pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) (donc une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure...) d?air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...) plus importante). Enfin la ligne d?horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres domaines :) doit être lointaine pour que les rayons solaires traversent une distance d'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) la plus grande possible avant d?atteindre l?observateur. Pour toutes ces raisons, le rayon vert s'observe au mieux à basse altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique...), là où l'horizon est dégagé, par exemple devant un océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en...).

Explication du phénomène

L?atmosphère : un milieu hétérogène

L'atmosphère est formée de couches d'air de températures et de pressions différentes. En effet, la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations...) diffère d?un endroit à l?autre suivant la latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.), les vents, les reliefs, le type de sol... De par le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de paramètres en jeu, les variations locales de température sont quasiment imprévisibles. Si la température change, le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) occupé par un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) change également, et par conséquent sa pression. De plus, la pression de l?air diminue quand l?altitude augmente. Elle est donc plus faible à la montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la Lune), et faisant généralement...) qu?au niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de référence adéquat.). L?atmosphère doit ainsi être considérée comme un milieu hétérogène.

La trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...)

La loi de Descartes sur la réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux. Typiquement, cela...) s'applique dans un milieu hétérogène comme dans un milieu homogène. Dans un milieu hétérogène au lieu d'avoir une unique interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir fonctionner correctement.), on a une infinité d'interfaces où le phénomène de réfraction se produit entre des milieux homogènes de dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa...) infinitésimale. La trajectoire des rayons lumineux dans un milieu hétérogène, tel l?atmosphère, n'est par conséquent pas rectiligne mais curviligne et inclinée vers le sol. Ceci peut être comparé à la trajectoire d'un rayon d?un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...) dans une cuve d?eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) salée où l?on aurait rajouté de l?eau distillée. La réfraction des rayons lumineux implique donc qu'un observateur terrestre ne voit pas le soleil à sa position réelle.

La réfraction et le chromatisme

Le chromatisme d'un milieu correspond à la variation de l'indice optique du milieu en fonction de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde...) de la lumière. La loi de réfraction de Descartes faisant intervenir l'indice optique des milieux, la réfraction s'appliquera donc de façon différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie...) en fonction de la longueur d'onde. On observe donc une variation de la déviation des rayons lumineux due au chromatisme (ce phénomène est à l'origine de la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se propagent pas à la...) de la lumière blanche par un prisme (optique) produisant les rayonnements de l'arc-en-ciel).

La réfraction dans l'atmosphère est affectée par le chromatisme de l'atmosphère. En fonction de sa longueur d?onde, la déviation d?un rayon lumineux est différente. Un rayon bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan...) est dévié différemment d?un rayon rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.).

Cette loi conduit à ce phénomène :

La diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une...)

Le schéma précédent est toutefois théorique. En effet les couleurs d?un coucher de soleil (Le coucher de soleil est le moment auquel le Soleil disparaît derrière l'horizon, dans la direction de l'Ouest. Il s'agit d'un phénomène quotidien causé par la rotation de la Terre....) vont du rouge au jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :), et même jusqu?au vert (lors du rayon vert). Un autre phénomène, dû aux propriétés ondulatoires de la lumière, explique l?absence du violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un mélange de magenta (environ...) et du bleu. En rencontrant une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui...) de dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2, qui est à l'état de gaz aux conditions normales de...) (ou de diazote) un rayon lumineux ressortira plus ou moins diffusé suivant sa longueur d?onde.

Cette diffusion, dite de Rayleigh, permet au ciel d?être bleu, et empêche l?apparition des couleurs bleu, violette lors du coucher de soleil. La couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s)...) verte (étant moins diffusée que le bleu) est visible. Les couleurs apparentes du coucher de soleil sont donc celles du spectre de lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) dans la gamme de couleur allant du rouge au vert.

Autres paramètres

L?absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux...) a une influence sur le spectre de lumière visible lors du coucher de soleil. Des mirages, peuvent aussi modifier la forme du soleil perçu par un observateur, et accentuer le rayon vert. De plus, le rayon vert peut aussi parfois se décliner sous forme de rayon bleu et parfois même de rayon violet lorsque certaines conditions particulières sont réunies en montagne. Voir les liens externes ci-dessous.

Rayon vert artificiel

Le rayon vert sur le Christ à 11h38 au printemps.
Le rayon vert sur le Christ à 11h38 au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées,...).

Le " rayon vert " peut également désigner un phénomène optique qui se produit aux équinoxes dans la Cathédrale (Une cathédrale est, à l'origine, une église chrétienne où se trouve le siège de l'évêque (la cathèdre) ayant en charge un...) Notre-Dame de Strasbourg qui projette sur la chaire un spot vert. Ce rayon est généré par une pièce d'un vitrail (Le vitrail est une composition décorative formée de pièces de verre colorées. Depuis le début du Moyen Âge, ces pièces sont assemblées par des baguettes de plomb. Ce...) du triforium méridional représentant un ancêtre du Christ dénommé Juda.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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