ARC-EN-OIEL. — COURONNES ET HALOS

J)escription de l'aroen-ciel . — Marche de la lamière dans les gouttes d*eaa. — Aspects variés de l'arc. — Arcs supplémentaires. — Cercles d*Ulloa. — Couronnes. — Halos colorés. — Parhélies. — Arcs blancs. — Anthélies. — Halo de Cléré.

DeBorlption de l'aro-en-ciel.

a toi, lumière éternellement une, demeure là-haut, avec l'Être éternellement un. Toi, changeante couleur, descends amicalement vers Thomme. » (Schiller.)

Aucune scène de la nature ne symbolise mieux cette belle pensée du poëte que l'arc magnifique peint par le soleil sur les nuages sombres d'un orage qui s'éloigne. De tout temps, Tarc-en-ciel a charmé les imaginations et fait naître dans les âmes un sentiment de soulagement et d'espérance. L'Hébreu, frappé du souvenir des inondations diluviennes, sentait son âme inquiète se rasséréner à sa vue. C'était pour lui le signe du pardon de Jéhovah. L'imagination riante des Grecs faisait de Tarc-en-ciel le présage d'une heureuse nou-

velle annoncée à la terre. La déesse Iris, mesEiagère de rOlympe , laissait flotter sur le nuage son écharpe diaphane.

L'ingénieuse fiction disparaît devant la science, et l'explication de cette belle apparition forme aujourd'hui une des parties les plus complètes de la théorie physique de la lumière. C'est à Kepler, dont le génie fut fécond dans tant de directions, qu'on doit la première découverte des causes du phénomène ; il la consigna, mais très -brièvement, dans une lettre écrite en 1601. Newton étudia ces causes avec toute la rigueur géométrique, et put rendre compte des diverses modifications observées dans l'arc-en-ciel. Après avoir calculé toutes ses dimensions , il en vérifia l'exactitude par l'expérience directe.

On n'aperçoit jamais d'arc-en-ciel que lorsqu'on a le dos tourné au soleil, la région qu'on regarde étant traversée par la pluie provenant d'un nuage, d'une cascade, ou simplement d'un jet d'eau. Quand la mer est soulevée par un vent violent et que le soleil éclaire la poussière formée par l'écume des vagues, on y voit souvent se peindre des courbes irisées.

En général, le phénomène présente deux arcs concentriques, laissant entre eux un assez grand intervalle : leur centre, ainsi qu'il est facile de s en assurer, correspond au point du ciel où serait placée l'ombre do la tête de l'observateur. La courbe intérieure, visible le plus souvent, offre la série des rayons prismatiques, disposée de manière à ce que le violet soit en dedans et le rouge en dehors. Dans la courbe extérieure, dont les couleurs sont beaucoup plus faibles, l'ordre de la série est inverse. Quelquefois on aperçoit trois arcs, mais c'est un cas très-rare ; le troisième, de teinte ex-

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trêmement pâle, présente alors les couleurs rangées dans le même ordre que dans le premier.

La dimension des. arcs dépend de la hauteur du soleil. H faut qu'il soit à l'horizon pour que l'observateur placé à la surface de la terre puisse voir des arcs embrassant une demi-circonférence. Ce n'est qu'au sommet des montagnes ou dans un ballon qu'on voit se former des cercles entiers, qui apparaissent aussi quelquefois dans la poussière des grandes chutes d'eau. Nous avons joui de ce rare spectacle en contemplant la magnifique cascade du Reichenbach. Le soleil se levait et les brillantes couronnes aériennes flottaient au-dessus du gouffre dans lequel se précipitaient les eaux. De grands arcs irisés se dessinent aussi sur la vapeur blanche qui s'élève au-dessus de la chute du Niagara.

La lumière de la lune produit des arcs-en-ciel, mais le reflet jaunâtre répandu sur toutes les couleurs contraste avec la teinte si vive des arcs solaires. On ne peut voir que Tare principal , et il est difficile d'y distinguer la variété des rayons du prisme. Pendant un orage auquel nous assistions en pleine mer, une colonne lumineuse ayant l'aspect le plus étrange descendit du. ciel. L'équipage du bâtiment fut saisi d'effroi, et cependant le météore était entièrement inoffensif. La pleine lune, teinte en rouge, s'élevait en ce moment sur l'horizon, et la colonne de feu était un fragment d'arc- eu-ciel qu'elle peignait sur une nappe de pluie.

Marche de la liunière dans les gouttes d'eau.

Toutes les apparences du phénomène de Tare- enciel montrent qu'il est produit par une modification de la lumière qui s'opère dans les gouttes d'eau. Ces

gouttes sont généralement sphériques et, pendant la pluie, se succèdent avec tant de rapidité en chaque point, qu'on peut raisonner comme si elles s'y maintenaient immobiles. Le rayon qui pénètre dans la goutte se réfracte et se décompose. Au lieu d'en sortir tout entier, il se réfléchit en partie sur la gurface concave opposée au point par lequel il est entré, et chemine dans l'intérieur du globule, jusqu'à ce qu'il rencontre de nouveau sa surface. Là une division semblable s'o* père : une portion de lumière passe dans l'air, et une autre se réfléchit. Par une construction géométrique, on démontre que les gouttes qui peuvent envoyer à l'œil de l'observateur des rayons réfléchis une, deux ou trois fois, se trouvent placées à certaines hauteurs, et forment des bandes colorées circulaires ayant chacune une largeur égale au diamètre de l'image du soleil. Les bandes correspondantes à la réflexion unique se trouvent à la distance angulaire d'à peu près 40 degrés du centre ; celles dont la lumière s'est réfléchie deux fois sont plus éloignées de 9 degrés. Dans chaque groupe, les difi'érences dérivant de la dispersion sont assez petites pour que les bandes se superposent et donnent naissance à la série, tantôt directe, tantôt inverse, des couleurs du spectre.

On peut vérifier, dans une chambre noire, la marche des rayons lumineux à travers les gouttes de pluie. Un fil passant sur des poulies y suspend une sphère en verre mince remplie d'eau. Quand on se place de manière à ce qu'un rayon tombant sur cette sphère fasse avec la ligne qui la joint à l'œil un angle d'à peu près 42 degrés, on peut voir successivement toutes les couleurs du spectre, à partir du rouge, en descendant peu à peu la sphère. Si l'eau est trouble,

Arcs irisés des cascades.