HALOS SOLAIRES

g 4. H\LOS SOLAIRES. PARUÉUES, PAHASÊLÈNES.

Dans les contrées polaires et plus rarement dans les zones tempérées, on obser\'e quelquefois un phénomène optique assez compliqué, un assemblage régulier de cercles lumineux, d'arcs tangents à ces cercles, se distribuant autour du Soleil comme centre, et présentant le plus souvent, comme l'arc-en-ciel , les couleurs variées du prisme.

On donne le nom de halos, de parhélies^ à ces phénomènes, que les figures 243 et 244 vont nous permettre de décrire avec plus de détails.

Autour du Soleil, on aperçoit deux cercles concentriques; le plus petit, qu'on nomme le petit halo ou halo intétieuVy a un rayon d'environ 22° à 25^^ ; le plus grand, ou halo extéineur, csl de dimension presque exactement double, c'est-à-dire mesure 46* de rayon. L'un el l'autre, assez diffus sur leur contour, brillent des couleurs de l'arc-en-ciel, mais pour tous les deux le rouge est en dedans, et le violet à l'extérieur. Le halo de 46'' offre en général des couleurs plus tranchées que l'autre. Un troisième cercle, parallèle à l'horizon dont il fait le tour, coupe les deux premiers en passant par leur centre : c'est ce qu'on nomme le cercle parhélique. Il diffère des deux halos en cequ'i' n'est pas coloré ; sa lumière est d'un blanc diffus. Vu dans leur voisinage, le cercle parhélique semble un diamètre rectiligne el prolongé des deux premiers. Il les coupe en quatre points, où se voient des apparences plus lumineuses, et comme des images diffuses du Soleil, colorées comme les halos et rouges comme eux du côté du centre. Ces parhélies où fauœ soleils se montrent plus souvent à l'intersection du halos intérieur et du cercle parhélique ; ils sont plus rares et de couleurs plus faibles sur le halos extérieur.

En outre, on voit quelquefois des arcs tangents aux extrémités supérieures du diamètre vertical commun aux deux halos. Ces arcs ont le zénith pour pôle, et par conséquent sont parallèles à

rhorizon comme le cercle parhélique. Ils sont colorés coiiiinc les deux halos. Enfin, il arrive parfois que d'autres arcs Un-

Fig..245. — ilalo simple, Ae 43».

gents se voient latéralement de chaque côté de la partie inférieure du halo de 46" ; mais ces arcs latéraux sont extrêmement rares.

observé par Hoffet Kries à Gotha, le 12 mai 1824; un autre fui vu en Norvège le 27 mars 1826, par Scbult, Hansteen et Segelke ; enfin le 4 octobre 1859, Bravais et Ch. Marlins observèrent et décrivirent un halo solaire à Piteo en Suède.

Il nous reste à donner sommairement Texplication physique de ces phénomènes singuliers. Huygens a tenté le premier de donner la théorie du halo : il le supposait dû à la présence daus l'atmosphère de globules ou de cylindres de glace opaque entourés d'une couche d'eau transparente. Mariotte et Yenluri, vers le milieu du siècle dernier, l'expliquèrent par la réfraction de la lumière dans les cristaux de neige ou de glace flottant dans l'air, cristaux qui existent en effet, et affectent généralement la forme prismatique hexagonale. Brewster, Arago, Frauenhofer, et enfin nolrç compatriote Bravais ont repris et complété la théorie de Mariette, qui suffit à expliquer toutes les circonstances du phénomène.

Voyons d'abord comment elle rend compte du halo inférieur de 22\ L'atmosphère, entre le Soleil et l'œil de l'observateur, est parsemée d'une multitude d'aiguilles prismatiques, que nous supposerons orientées dans toutes les directions. Deux faces latérales contiguës d'un de ces prismes font entre elles un angle de 120% angle trop grand pour qu'aucun rayon de lumière puisse les traverser successivement, puisqu'un rayon qui pénétrerait par l'une d'elles et tomberait à l'intérieur sur la seconde y subirait la réflexion totale ; mais il n'en est pas de même de deux faces séparées par une troisième, parce qu'alors l'angle n'est plus que de 60^ La lumière qui pénétrera dans le prisme par l'une de ces faces et sortira par l'autre aura subi une déviation qui est au moins égale à 21"* 50' (soil22*), angle de déviation minimum pour un prisme de glace dont l'angle est de Q0\

Parmi toutes les aiguilles prismatiques orientées de toutes les manières, considérons celles dont l'axe est perpendiculaire à un plan quelconque passant par le Soleil et par l'œil de l'observateur ; elles enverront de la lumière réfractée venant de tous

HALOS SOLAIRES. khi

les sens dans ce plan. Mais dans Tune de ces directions la lumière sera plus intense que dans toutes les autres : c'est celle qui correspondra aux prismes orientés de façon à donner la déviation minimum, et il en sera ainsi pour deux raisons. La première, c'est que les prismes ainsi disposés peuvent tourner légèrement sur leur axe sans que la déviation soit sensiblement modifiée : ce qui revient à supposer que les prismes orientés de cette façon sont plus nombreux que les autres. De plus, pendant le mouvement de rotation des autres prismes, les rayons réfractés qu'ils envoient dans l'œil ne font que passer très rapidement, tandis que les rayons réfractés au moment de la déviation minimum se succèdent plus nombreux sans cesser de passer par Toeil. Tous les rayons, qui, après leur réfraction dans les aiguilles de glace, viennent frapper l'œil après avoir éprouvé la déviation minimum , sont ceux qu'on nomme les rayons efficaces, parce que seuls ils déterminent la production des cercles lumineux colorés qui constituent les halos. Le même raisonnement s'applique à tous les plans menés par le Soleil et par l'œil de l'observateur, de sorte que tous les rayons efficaces formeront un cône, dont l'axe sera la ligne joignant Fœil au Soleil.

Ainsi donc un cercle lumineux se verra autour du Soleil à une distance angulaire égale à celle qui mesure l'angle de déviation minimum pour des prismes de 60\ c'est-à-dire à 22' de distance : c'est le halo intérieur.

Quant à la coloration du cercle, elle s'explique avec la même facilité. En effet, l'indice de réfraction va, comme on sait, en croissant du rouge au violet. Les rayons solaires, décomposés par la réfraction prismatique, n'ont donc pas le même angle de déviation minimum ; cet angle croît avec la réfrangibilité des rayons. Des lors le cercle rouge sera enveloppé par des cercles jaune, vert, bleu, etc., dont l'ensemble constituera le petit halo ou halo intérieur.

Quant au halo extérieur ou de 46% il est produit par la réfraction des rayons solaires qui traversent les prismes de

glace en passant d'une face latérale à Tun des hexagones de base. L'angle de ces faces étant de 90% la déviation minimum est de 45*44' pour les rayons moyens. De là un cercle dont le rayon ou la distance angulaire au Soleil est de 46* environ : c'est le halo extérieur.