Area lénltlisut. — Halos extraordinaire*. — Il est

d’antres phénomènes, tels (pie certains arcs du zénith, que l’on ne peut expliquer qu’en admettant d’autres angles réfringents sur les pointemenls des prismes.

On observe aussi quelquefois des halos extraordinaires dont l’angle n’est ni de a a ni de 46 degrés: ils sont dus à d’autres angles réfringents que l’on pourrait déduire de là et comparer aux angles que comporte le système cristallin de la glace.

470. Colonne* Inminrimm. — Fmii soleil*. — Des lueurs blanches, verticales, semblables à des colonnes lumineuses, se montrent quelquefois à l'époque du lever ou du coucher du soleil ou de la lune; parfois même ces lumières accompagnent les astres dans leur route sur la sphère céleste. Bravais attribue ces phénomènes à la réflexion des rayons lumineux sur les bases inférieures de prismes peu écartés de la position verticale. Si même il arrive que ces prismes soient immobiles, ils forment un miroir parallèle à In surface terrestre. Il en résultera une image blanche du soleil, circulaire et aussi élevée au-dessus de l’horizon que l'astre est abaissé au-dessous. On aura ainsi un faux soleil qui descendra vers l’horizon à mesure que le soleil s’éloignera du lieu de son lever. C’est ce phénomène qu'aperçut le Hollandais Bnrefilz dans le célèbre hivernage qu’il fit à la Nouvelle-Zemble.

On aperçoit quelquefois des faux soleils en contact avec les bords du vrai soleil, peu après le lever ou peu avant le coucher. Il arrive

XOâ LEÇONS SUR L’OPTIQUE.

aussi que les colonnes blanches se disposent en croix, ce qui semble prouver ipie les phénomènes sont dus à la réflexion de la lumière dans des cristaux.

471. Expérience* de Bravai* mr la reproduction artificielle de ee* phénomène*. — Bravais a essayé de reproduire artificiellement quelques-uns de ces phénomènes, par exemple les parhélies.

Ils sont produits par des prismes verticaux de 60 degrés dans une position telle que les rayons solaires soient dans la direction du minimum de déviation. Comme on ne peut placer une infinité de cristaux dans toutes les positions possibles, Bravais fixe un prisme de 6 o degrés sur un axe vertical et lui imprime, à l’aide d’un mécanisme d’horlogerie, un mouvement de rotation assez rapide pour qu'il fasse une centaine de tours par seconde. En plaçant ce prisme devant une source de lumière, une bougie, placée à 7 ou 8 mètres de distance cl à la même hauteur que le prisme, dans une salle obscure, on produit, en un instant unique pour l’œil de l’observateur, la série variée des positions des prismes verticaux de glace, de sorte qu’on devra apercevoir à travers le prisme tournant des phénomènes analogues à ceux qu’offre, vu de loin, un nuage composé de prismes de glace verticaux. On peut aussi réaliser ces expériences avec un prisme de verre ou d’eau et se servir de la lumière solaire, à la condition d’en affaiblir convenablement l’éclat. On constate ainsi que, dans la direction qui correspond au minimum de déviation, on a une image d’une intensité bien plus vive que dans toute autre direction et qui représente le parhélie.

Pour observer le paranthélie, Bravais dispose sur le même axe mobile deux lames réfléchissantes inclinées l’une sur l’autre de Go degrés; il les fait tourner très-rapidement pour obtenir l’effet d’un grand nombre de systèmes réfléchissants semblables, orientés d’une manière quelconque. On observe ainsi une image de la source lumineuse dans une direction qui fait un angle de 130 degrés avec la ligne qui va de I’umI de l’observateur à la source. Dans toute autre direction il y a cependant aussi de la lumière réfléchie après une seule réflexion.

Pour reproduire le phénomène de l’anthélie, il suffit de faire pénétrer un rayon lumineux dans un milieu réfringent limité par des faces faisant entre elles des angles de cjo degrés. A cet effet, on remplace le prisme tournant par une lame rectangulaire de verre à arêtes verticales, et, pour éviter la multiplicité des images, on noircit trois des faces latérales et on laisse à découvert seulement la quatrième II' (fig. 277). C’est par cette face que les rayons lumineux entrent , et ils sortent après s’être réfléchis sur les faces R et R' en suivant la roule SIRRTS'. On augmente encore la netteté du phénomène en dépolissant la face opposée à R, qui ne doit pas être rencontrée par les rayons lumineux. On dispose l’arête d’intersection des deux faces R, R', sur lesquelles s’effectuent les deux réflexions internes, suivant l’axe de rotation de l’appareil; et, pour que la tête de l’observateur qui reçoit les rayons I'S' n’intercepte pas les rayons SI, on place la bougie de l’autre côté de la lame et on reçoit la lumière qui en émane sur un petit miroir vertical placé à 9 centimètres de la lame et qui la renvoie sur l’appareil suivant SI. En amenant le plan vertical du miroir à être perpendiculaire au plan vertical passant par l’axe de rotation de la lame et par le centre de la flamme de la bougie, l’observateur, placé immédiatement audessous du miroir, voit se former dans la direction de l’axe de rotation une image non colorée de la source lumineuse, et cette image sera parfaitement fixe [tendant le mouvement de la laine, si l’arête de l’angle dièdre RR' est rigoureusement parallèle à l’axe de rotation de la lame.

On peut imiter aussi les arcs obliques de l’anthélie. A cet effet, 011 remplace la lame précédente ou le prisme tournant par une lame de verre disposée verticalement et par conséquent parallèle à l’axe de rotation de l’appareil. On produit à sa surface un système de stries parallèles en passant, dans une direction convenable, le doigt légèrement graissé : il convient que les stries soient inclinées de 35 degrés environ sur le plan île l’horizon; il est indifférent, du reste, que l’une des faces de la lame ou toutes les deux portent des stries, pourvu que dans ce dernier cas les deux systèmes soient parallèles. Lorsqu’on fait tourner la lame en face d’une source de lumière et qu’on regarde cette source à travers la lame.

80 (î LEÇONS SIR L’OPTIQUE.

on voit des stries lumineuses diverger de la source. Si la source lumineuse est dans le plan horizontal qui passe par le centre de la laine, la croix est formée par deux arcs de grand cercle <pii se coupent suivant des angles latéraux de 110 degrés; l'angle supérieur ou de raccordement est donc de 70 degrés, douille de l’inclinaison des stries. Si la bougie a une élévation de ao degrés audessus de l’horizon . les arcs obliques se rapprochent de la verticale, dette expérience explique les croix de Saint-André que l’on a vues quelquefois passer par le centre du soleil. Le même phénomène peut se produire sur l’anthélie. Pour cela, il suflil de tracer des stries sur la face d’entrée des rayons qui pénètrent dans la lame quadrangulairc de verre qui nous a servi pour reproduire le phénomène de l’anthélie. \lors l’image anthélîque de la bougie est traversée par des arcs lumineux en sautoir, absolument pareils à ceux de l’expérience précédente: seulement la clarté de cette image est Irèsamoindrie par la formation des deux arcs obliques.

Tous les phénomènes qui dépendent de prismes à axes verticaux peuvent se reproduire avec la jdus grande facilité. Si l’on veut, par exemple, imiter l’arc tangent cireumzénilhnl qui esta degrés du soleil, il suffira de fermer la base supérieure du prisme à eau par une lame de verre à faces parallèles, en excluant avec soin toute bulle d’air, puis de diriger sur la hsae supérieure du prisme un rayon solaire plongeant incliné de 1 .1 à ‘io degrés sur l’horizon, (le rayon, pénétrant par la base supérieure du prisme, sortira, après deux réfractions, par les faces latérales, en se rapprochant de la verticale, et si l’on place l'ouï près de la base inférieure du prisme et que l’on regarde vers le liant, à travers la face latérale, 011 apercevra sur le plafond de la salle un bel arc-en-ciel présentant le rouge en dehors et le bleu à l'intérieur. Le phénomène aura le maximum de netteté si l’on a noirci deux des faces verticales du' prisme tournant pour éviter la superposition imparfaite des arcs produits par les trois faces qui se présentent successivement, pendant la rotation du prisme, devant l’œil de l’observateur. A défaut de lumière solaire, 011 pourra se servir commodément d’une bougie que l’on disposera dans le voisinage du prisme tournant, mais un peu au-dessous : en plaçant l’œil au-dessus du prisme, on recevra

la lumière qui, pénétrant par la face latérale du prisme, sorl par la base supérieure, et l’un observera les mêmes phénomènes.

M '2. Observation simultanée de ee» phénomène» et de particules «lacées dans l'atmosphère. — Circonstances de leur production. — Nous avons rendu compte des phénomènes (pii précèdent en admettant la présence de particules glacées dans l’atmosphère. A cet égard, les relations de voyage dans les régions boréales fournissent de nombreux témoignages. Suivant F. Marions de Hambourg" , l’un des premiers voyageurs qui aient fait des observations au Spitzbcrg, «les frimas tombent de la même manière que la rosée, la nuit . dans nos climats. On les voit plus distinctement quand le soleil darde ses rayons vers un endroit umbragé. Toutes res parcelles brillent comme des diamants et paraissent comme ces atomes que l’on remarque lorsque le soleil luit. TV

Ellis à la baie d’Hudson, l’arrv à l’ort-Ho» en, Grandes , kucmlz sur le Faulhorn, ont vu des hulos et en même temps des aiguilles de glace flottant dans l'atmosphère et brillant au soleil.

Les nuages sur lesquels se forment les halos sont toujours des cirrus plus ou moins légers, quelquefois des vapeurs neigeuses qui communiquent à l’atmosphère un éclat particulier (pic l’oeil a peine à supporter. Situés dans de hautes régions où règne un froid éternel , ces cirrus peuvent se montrer en toute saison, même sous l’équateur. Mais c’est seulement en hiver, par des temps froids et calmes, (pie les nuages générateurs du halo peuvent quelquefois s’abaisser jusqu’à terre et se laisser voir à une petite distance.

Lorsque les couches élevées de l’atmosphère sont saturées d’humidité, au-dessous de zéro, le moindre abaissement de température détermine la précipitation de la vapeur d’eau à l’état cristallin.

Hans le cas général, cette précipitation a lien d’une manière confuse; les particules cristallines se groupent irrégulièrement. Les nuages ainsi constitués sont blancs et doués de pouvoirs réflecteurs considérables; ils absorbent la plupart des rayons qui les traversent. Au commencement on voit apparaître une vapeur laiteuse,

*') fl finit on des vnt/afffs (tu A oni . I. Il, p.

LEÇONS SUK L'OPTIQUE.

un voile unifonnc sur le ciel, d’un éclat éblouissant. Dans un état plus avancé, ces nuages se disposent en longs filaments, en cirrus.

Mais si la condensation se fait d’une manière lente et régulière, il se produira de préférence telle ou telle forme de cristaux. Si, par suite de l’agitation de l’air et de l’égalité de leurs dimensions dans tous les sens, les cristaux n’ont aucune orientation , ils donnent lieu aux halos de a a et de 46 degrés.

S’il se forme des cristaux à axes allongés qui tombent lentement dans une atmosphère calme, l’une des pointes dirigée vers le sol, on voit alors le parhéliede a a degrés, son parhélie secondaire, l’arc tangent horizontal du halo de 46 degrés, le paranthélie de i ao degrés et le cercle parhélique.

S’il y a en abondance des cristaux lamellaires hexagones tombant dans l’air suivant le plan de leurs bases, on verra un halo de a a degrés dont la partie supérieure cl la partie inférieure sont plus lumineuses que les parties latérales, et on apercevra en même temps les arcs tangents horizontaux de ce halo, les arcs tangents latéraux du halo de 46 degrés et le cercle parhélique.

Enfin les cristaux lamellaires ont quelquefois une structure telle que la chute se fait suivant une des trois diagonales. Dans ce cas se produisent les arcs tangents extraordinaires du halo de y a degrés, le parhélie de 46 degrés, l’anthélie, etc.

Le cas des balancements, l’accroissement pendant la chute, un commencement de fusion établissent des passages entre les apparences diverses que nous venons de signaler.

11 ne parait pas que ces phénomènes dépendent d’une force directrice autre que la pesanteur; si les axes des cristaux étaient dirigés soit par la force magnétique, soit par l’action des rayons solaires, le parallélisme qui en résulterait se traduirait aussitôt par des modifications d’un certain ordre dans les phénomènes optiques dus à ces cristaux; or, on ne découvre rien de semblable.