Le rayon vert

D'où vient le rayon vert ? Le haut du soleil apparaît coloré parce que l'atmosphère décompose légèrement la lumière comme un prisme. Lorsque le soleil a quasiment disparu, l'ensemble du disque solaire ne gêne plus la vue : on ne voit que le haut qui semble vert. Cela ne dure qu'un instant : c'est le rayon vert.

En résumé, l'explication physique qui suit :

1. Décomposition de la lumière qui explique le rayon violet

2. Absorption du bleu et du violet par l'atmosphère : il reste le vert

Commençons donc l'explication du phénomène physique du rayon vert.

1. Le rayon vert (qui devrait être violet) : explication

L'atmosphère agit comme un prisme : la lumière blanche issue du soleil est formée de toutes les couleurs. Ces couleurs vont prendre une direction légèrement différente lorsqu'elles vont traverser l'épaisseur de l'atmosphère. En termes physiques, l'indice de réfraction de l'air (très proche de 1) dépend très légèrement de la longueur d'onde (c'est-à-dire de la couleur). Le rouge est moins dévié que son opposé, le violet. Le violet est la couleur qui est la plus déviée :

Décomposition de la lumière par l'atmosphère qui fait prisme

L'atmosphère agit comme un prisme et décompose les couleurs :

Cela est le plus visible au coucher du soleil parce que la lumière arrive en incidence rasante. Le phénomène de réfraction joue alors au maximum et la lumière traverse l'atmosphère sur une longueur bien plus grande que si la lumière tombait au zénith (en pleine journée, vers midi par exemple).

Si on considère maintenant un observateur contemplant un coucher de soleil (un lever de soleil est aussi possible, mais il faut savoir à quelle heure le soleil va se lever). Comme le violet est plus dévié que le rouge, le violet arrive en pente plus raide au sol (voir schéma ci dessus). Donc le violet semble plus "haut" dans le ciel que les autres couleurs. A l'inverse, le rouge arrive moins en pente et semble plus proche de l'horizon.

Pour faire simple, en bas c'est rouge, en haut c'est violet.

Décomposition de la lumière : explication du rayon vert par la décomposition de la lumière

Comme la différence d'angle entre le rouge et le violet est très faible, le soleil ne présente qu'un léger liseret rouge jaune en bas et bleu violet en haut. Ce liseret bleu violet est à peine visible parce qu'on est ébloui par l'ensemble du disque solaire. Il faut que le disque soit masqué par l'horizon pour que notre oeil puisse le voir.

De la même façon si on souhaite voir une petite bougie à côté d'un gros projecteur, on va mettre la main devant le projecteur pour ne pas être gêné par sa grosse lumière. Ici, la main, c'est l'horizon : un grand merci à la Terre d'être ronde !

Rayon vert : l'explication en image

Lorsque le soleil est pratiquement couché, on ne voit plus que le haut qui est coloré (ici en bleu et en violet). On tient donc l'explication du rayon violet.

En vrai, en photo :

Rayon vert sur la mer

Si on met la main pour masquer l'image du soleil, on ne verra pas de rayon vert parce que la distance entre la main et l'oeil est beaucoup trop petite. Pour que la dispersion des couleurs puisse jouer suffisamment et être visible sous forme de rayon vert, il faut plusieurs kilomètres. Or justement quand on regarde le soleil se coucher, l'horizon formé par la mer est à plusieurs kilomètres. Cela dépend évidemment de la hauteur de l'observateur : sur une dune, du haut d'un immeuble, etc. Même quelques centaines de mètres ne suffisent pas : on ne voit pas de rayon vert derrière un immeuble au loin en ville.

Plusieurs kilomètres entre l'horizon et l'observateur du rayon vert

L'océan évoque l'idée d'infini mais on ne voit qu'à quelques kilomètres. Si la Terre était une toute petite planète, il n'y aurait pas assez de distance. Ici, encore une fois, un grand merci à la Terre d'être ronde, mais pas trop !

Evidemment, il faut qu'il n'y ait aucun nuage ou autre obstacle pour voir le rayon vert. Si vous ne voyez pas le soleil disparaitre à l'horizon, aucune chance de voir un rayon vert !

Mais pourquoi le rayon vert n'est-il pas bleu puis violet ?

2. Pourquoi le rayon vert est vert (et non bleu ou violet)

L'atmosphère joue le rôle d'un prisme et décompose la lumière blanche issue du soleil. Lorsque le soleil se couche, vous le voyez jaune, ou orange, ou même parfois rouge :

Couchers de soleil : le soleil n'apparaît pas blanc

Le soleil n'apparait pas blanc ? C'est donc qu'il manque des couleurs : des couleurs ont été absorbées lors du trajet dans l'atmosphère. En réalité, c'est le bleu et le violet qui sont le plus absorbés. L'observateur ne voit donc que rouge, orange, jaune et vert :

Le bleu et le violet n'arrivent pas jusqu'à l'observateur

Le bleu et le violet sont aussi largement diffusés par l'atmosphère : ces couleurs changent de direction à la rencontre les molécules d'air. C'est pour cela que le ciel est bleu (et pas noir). On peut donc écrire ce dialogue étonnant mais vrai :

- Pourquoi le ciel est bleu ?- Parce que le soleil apparait rouge à son coucher...

Donc si on reprend le schéma vu plus haut, mais en supprimant le bleu et le violet, on arrive à l'explication du rayon vert :

Rayon vert : l'explication du phénomène physique

Le rayon vert n'est rien d'autre que le haut du disque solaire qui présente un liseret vert, parfois turquoise et qui devient visible quand tout le reste du disque solaire est masqué par l'horizon. Rien de mystérieux, mais un phénomène rare parce qu'on n'est pas tous les jours au bord de la mer et que lorsqu'on y est, rare sont les soirs sans aucun nuage...

Si le soleil apparait très rouge, beaucoup de couleurs sont absorbées, le rayon vert sera moins vert. Si au contraire le soleil apparait jaune, le rayon vert pourra être d'un magnifique et fugace vert émeraude.

Fausses explications du rayon vert

Le rayon vert n'est pas le résultat de la lumière jaune du soleil qui passe à travers une certaine épaisseur d'eau de mer (bleue), ce qui ferait du vert. L'eau de la mer est absolument opaque au vu des distances mises en jeu !

Le rayon vert n'apparait pas comme un flash soudain, mais comme l'extinction naturelle et continue qu'on observe quand on voit le soleil se coucher à l'horizon. C'est l'appellation "green flash" en anglais qui est trompeuse. Le rayon vert se manifeste comme la fin du coucher de soleil ou le tout début du lever de soleil. Ce n'est pas un faisceau de lumière visible dans le ciel comme un puissance faisceau laser façon Star Wars.

Le rayon vert n'est pas une légende urbaine, même s'il est rare et difficile à observer. Mais celles et ceux qui l'ont vu s'en souviennent souvent toute leur vie.

Comment voir le rayon vert

Le rayon vert n'est donc pas une légende, mais reste rare à observer. Au bord de la mer, pour voir le rayon vert, il faut qu'il n'y ait aucun nuage pour qu'on puisse voir le soleil disparaître (ou apparaître au lever du soleil). Pour ne pas être ébloui par l'image du soleil, mieux vaut le regarder très brièvement pendant qu'il disparaît derrière l'horizon et bien observer pendant les dernières secondes. La couleur orangée ou jaune du disque solaire va virer au vert. Instant magique : c'est le rayon vert. Puis plus rien : le soleil est couché.

Il est également possible de voir le rayon vert en montagne, à condition que la montagne derrière laquelle le soleil disparaît ou apparaît soit lisse (pas de foret) et suffisamment éloignée (plusieurs kilomètres).

La rareté du rayon vert a beaucoup inspiré la littérature, les films et les artistes. Le rayon vert prête même son nom à des bars et autres lieux festifs typiques des bords de mer.

Le rayon vert en images

Voici quelques images comme avant gout de cette expérience à vivre.

Voici une photo du rayon vert pris avec un téléobjectif :

Rayon vert sur la mer

Rayon vert sur les montagnes

La rotation de la Terre fait que le rayon vert ne dure pas plus d'une ou deux secondes. On trouve des vidéos sur internet qui illustrent cela.

Mot de la fin sur le rayon vert

Le rayon vert est un phénomène physique rare observable au coucher ou au lever du soleil au bord de la mer. L'atmosphère est un prisme géant qui décompose la lumière blanche du soleil, mais elle absorbe aussi le violet et le bleu. En haut du disque soleil, un liseret vert. Lorsque le disque solaire est totalement masqué par l'horizon, on voit le vert : c'est le rayon vert. Et comme la Terre tourne, le rayon vert ne dure qu'une ou deux secondes !