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Le rayon vert : mythe et réalité physique

Immortalisé par Jules Verne dans son roman éponyme, le rayon vert a longtemps été considéré comme un mythe ou un mirage réservé aux marins superstitieux.

Pourtant, ce phénomène existe bel et bien.

Il s'agit d'un flash lumineux d'une fraction de seconde (ou d'une fine lisière verte) qui apparaît parfois au sommet du Soleil au moment exact où celui-ci disparaît sous l'horizon ou lorsqu'il émerge à l'aube. Il ne relève d'aucune magie : c'est le résultat direct de la réfraction et de la dispersion de la lumière à travers l'atmosphère terrestre, qui agit comme un prisme géant.

Le mécanisme physique : L'atmosphère jouant le rôle d'un prisme

Lorsque la lumière du Soleil traverse l'atmosphère au coucher du soleil, plusieurs phénomènes physiques s'enchaînent :

A. La réfraction et l'effet prisme

L'atmosphère est plus dense près du sol qu'en altitude. La lumière solaire qui pénètre dans cette couche d'air obliquement est courbée (réfractée) vers le bas.

• Comme dans un prisme en verre, l'atmosphère dévie davantage les courtes longueurs d'onde (bleu/vert) que les longues longueurs d'onde (rouge/orange).

• Résultat : le Soleil couchant n'est pas une image unique, mais une superposition d'images colorées légèrement décalées. Le disque rouge touche l'horizon en premier, suivi du vert, puis du bleu.

B. La diffusion de Rayleigh (Le filtre des couleurs)

Si la théorie veut que la dernière couleur visible soit le bleu ou le violet, pourquoi alors voyons-nous uniquement du vert ?

• À l'horizon, la couche d'air traversée par la lumière est extrêmement épaisse.

• Les molécules d'air diffusent massivement la lumière bleue et violette (la diffusion de Rayleigh). Le bleu est donc "nettoyé" et dispersé dans l'air.

• Le vert devient alors la dernière couleur à la fois déviée au-dessus du rouge et non encore complètement diffusée par l'atmosphère !