Le coin des amatheurs de sciences version 2 
Les sections du site : Le site 
FORUM L'espace La génétique Médecine Physique Tintin et la science Ecologie - nucléaire Mystères de l'histoire Humour Divers
Le coin des amatheurs de sciences version 2
Les sections du site : Le site FORUM L'espace La génétique Médecine Physique Tintin et la science Ecologie - nucléaire Mystères de l'histoire Humour Divers
| Physique |
|---|
| Le rayon vert |
| Apesanteur dans l'ascenseur |
| La classification périodique |
| La physique des spaghettis |
| Albert Einstein |
| Premier pas vers l'invisibilité |
Non, ce ne sont pas les martiens qui débarquent ! Parfois, au coucher ou au lever du Soleil (et pas seulement au coucher comme on le lit parfois), on voit apparaître une lueur verte qui peut, selon les conditions durer entre une fraction de seconde ou une dizaine de secondes. D'après Jules Verne, deux amoureux qui le voient sont promis à un avenir heureux . Pour d'autres, ce n'est qu'une illusion d'optique ou un effet de notre imagination. Mais des photographies montrent que le phénomène est réel. En voici l'explication.
La réfraction
La lumière se propage en ligne droite. Toutefois, lorsque les rayons passent d'un milieu à un autre, ils sont réfractés : ils changent de direction. C'est pour cela qu'un bâton plongé dans l'eau semble brisé. Mais les rayons venant du Soleil traversent l'atmosphère. Or l'atmosphère n'est pas un milieu homogène : c'est un mélange complexe de vide, de vapeur d'eau, de gaz divers, ... Ainsi les rayons lumineux qui la traversent sont sans cesse réfractés. Ils subissent une multitude de très légères réfractions, ce qui a pour effet de courber leur trajectoire. Certes, cette courbure est faible et à notre échelle, on peut considérer la trajectoire comme une ligne droite. Mais les rayons solaires traversent des dizaines de kilomètres (l'atmosphère est une couche de 120 km). Ils sont donc réellement courbés. Ceci a pour conséquence que même si le Soleil ne devrait plus nous être visible, on le voit (phénomène appelé retard au coucher du Soleil) :
De plus, le phénomène de réfraction est différent selon la longueur d'onde d'un rayon lumineux, c'est-à-dire selon sa couleur. Les rayons visibles ont une longueur d'onde comprise entre 0,4 micromètre (violet) et 0,8 micromètre (rouge). Ainsi, la réfraction sépare les différentes couleurs qui composent la lumière blanche (c'est le même phénomène que l'arc-en-ciel) : le Soleil que nous voyons est une succession de disques colorés placés les uns au dessus des autres et dont la disposition de bas en haut est : rouge, orange, jaune, vert, bleu, violet. Mais comme ces disques ne sont pas très décalés et que leur intensité lumineuse est très forte, nous ne les distinguons pas à l'oeil mais nous les superposons. Nous voyons ainsi un Soleil blanc ou jaune. Et, en temps normal, au moment où le Soleil nous semble se coucher, nous ne voyons que la couleur la plus haute : le violet. Pour voir le rayon vert, il faut donc ajouter deux phénomènes : l'absorption et la diffusion.
L'absorption
Même si la lumière peut traverser l'eau, celle-ci absorbe légèrement la lumière. C'est par exemple pour cela que plus on s'enfonce dans les profondeurs sous-marines, moins il y a de lumière.
Bien sûr comme tout phénomène optique, l'absorption dépend de la longueur d'onde du rayon. En fait, l'absorption concerne particulièrement les rayons jaunes et oranges : les profondeurs sous-marines apparaissent bleu foncé.
Or l'atmosphère contient des molécules d'eau sous forme de vapeur. Ainsi, le Soleil qui nous apparaît est une superposition de cercles dont les couleurs sont de bas en haut : rouge, vert, bleu, violet. Mais au coucher du Soleil, nous devrions encore voir un rayon violet ! C'est là qu'intervient la diffusion.
La diffusion
Les rayons lumineux, lorsqu'ils traversent l'atmosphère, sont éparpillés dans tous les sens (encore un phénomène de réfraction). Or la diffusion est plus importante pour les longueurs d'onde plus courtes, c'est-à-dire le bleu et le violet. Ainsi, ces deux couleurs sont largement éparpillées tandis que le rouge et le vert conservent leur trajectoire. Cela explique aussi la couleur bleue du ciel.
Ainsi, très peu des rayons bleus et violets émis par le Soleil parviennent à notre oeil. On doit donc « éliminer » ces deux disques. Il reste de bas en haut : rouge et vert. Ainsi, lorsque le Soleil se couche, le dernier rayon que nous voyons est vert.
Synthèse
On peut résumer le rayon vert avec le schéma suivant :
Conditions d'observation du rayon vert
Dans tous les cas, ce phénomène se manifeste le plus souvent sous de hautes latitudes, parce que le Soleil se lève et se couche plus lentement dans ces régions. De plus, on a plus de chances d'observer ce phénomène à un endroit où l'horizon est plutôt plat. C'est au-dessus de l'océan que le rayon vert est le plus net car il y a moins de poussières en suspension (donc la longue longueur d'onde verte a plus de chance de se rendre à notre oeil). Si le coucher de Soleil que vous être en train d'admirer est plutôt rouge, les chances seront minces d'y apercevoir le rayon vert ; par contre, s'il est plutôt jaune, alors surveillez bien. Enfin, des observateurs auraient vu des rayons verts après des éclipses, mais aucune explication n'a encore été avancée.
Une autre couleur
Un rayon rouge est aussi quelquefois observable quand le Soleil, en se couchant, passe derrière une bande nuageuse et ressort au-dessous, juste avant que sa bordure inférieure ne disparaisse sous l'horizon. C'est toutefois moins évident, car on est habitué de voir un coucher de Soleil rouge, ce qui fait que le rayon rouge ne nous frappe pas...