Premières photos d'arcs-en-ciel triples et quadruples

Crédit : Michael Theusner/Optique appliquée.


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Une revue scientifique a accepté les premières photos d'un arc-en-ciel triple (tertiaire) et d'un arc-en-ciel quadruple (quaternaire), toutes deux prises à l'été 2011 en Allemagne. Et il est probable que nous verrons plus de photos d'arcs-en-ciel triples et quadruples dans les années à venir.


Comme beaucoup d'entre vous qui lisez, je pensais que des arcs-en-ciel triples – trois arcs-en-ciel traversant le ciel à la fois – avaient été vus et photographiés plusieurs fois. Une recherche sur Internet révèle des photos prétendant être des arcs-en-ciel triples et même quadruples – mais apparemment, ces images ne sont pas réelles ou ne sont pas de vrais arcs-en-ciel. Selon l'Optical Society de Washington D.C. - une société scientifique comptant 16 000 membres dans le monde - il n'y a eu que cinq rapports scientifiques sur les triples arcs-en-ciel en 250 ans. Certains scientifiques pensaient que les arcs-en-ciel triples et quadruples n'existaient pas vraiment dans la nature, mais les scientifiques en ont maintenant la preuve.

Un nouveau modèle météorologique a fourni les bases scientifiques pour trouver ces arcs-en-ciel triples et quadruples rares et précieux. Le travail est décrit dans une série d'articles dans un numéro spécial -Numéro 28– de la revue Applied Optics de la Optical Society, publiée le 30 septembre 2011.

La belle image en haut de cet article montre les bandes de troisième et quatrième ordre du quadruple arc-en-ciel. Les deux premières bandes de l'arc-en-ciel ne sont pas représentées sur cette image, qui a été prise par Michael Theusner le 11 juin 2011 à Schiffdorf, en Allemagne.

L'image ci-dessous est la toute première image d'un triple arc-en-ciel.




Crédit : Michael Grossmann/Optique appliquée.

Michael Grossmann a pris cette image le 15 mai 2011 à Kampfelbach, en Allemagne. (a) est son image brute de caméra. (b) montre l'arc arc-en-ciel de troisième ordre, marqué par des flèches, après expansion du contraste et masquage flou. (Les deux positions de référence A et B sont pour l'orientation de l'image.)

Nous connaissons tous les arcs-en-ciel dans une certaine mesure, car tout le monde aime en voir un. Dans notre culture, nous les considérons comme un symbole d'espoir et de chance. Lorsque la lumière du soleil est réfractée, ou divisée, puis réfléchie une fois dans des gouttelettes d'eau, vous voyez un seul arc-en-ciel. Lorsque la lumière est réfléchie deux fois à l'intérieur des gouttelettes d'eau, vous voyez un double arc-en-ciel. Trois reflets créent un triple arc-en-ciel et quatre un quadruple arc-en-ciel.

Double arc-en-ciel en Alaska. L'ombre de la tête du photographe en bas marque le centre du cercle arc-en-ciel (point antisolaire). Crédit d'image : Wikimedia Commons


Nous avons tous vu des arcs-en-ciel simples ou même doubles. Pourquoi les arcs-en-ciel triples et quadruples sont-ils si rares ? Les observateurs du ciel savent que – pour voir un arc-en-ciel simple ou double – il faut regardercontrairele soleil.

Mais – pour voir un arc-en-ciel triple ou quadruple – il faut regarderversle soleil. Des arcs-en-ciel triples et quadruples se forment autour du soleil, centrés sur lui. Ils sont difficiles à voir car, pour les voir, il faut regarder dans l'éblouissement du soleil. Cela pourrait expliquer pourquoi seuls cinq observateurs scientifiquement informés avaient décrit des arcs-en-ciel tertiaires au cours des 250 dernières années, avant la première vraie photo de Michael Grossmann.

Dr Raymond Lee de l'Académie navale des États-Unis

Raymond Lee, professeur de météorologie à l'Académie navale des États-Unis, a prédit il y a un an comment les triples arcs-en-ciel pourraient être trouvés et a mis les chasseurs d'arc-en-ciel au défi de les trouver. Il a ditFoxnews.comque les photographes doivent tenir une main à bout de bras, le pouce au-dessus du soleil.


Ensuite, ils doivent écarter leurs doigts de manière à ce que la distance entre leur petit doigt et leur pouce soit à un angle d'environ 17 degrés. Là où leur petit doigt s'arrête, c'est là que devraient se trouver les troisième et quatrième bandes.

Lee a compris cette méthode en examinant les descriptions des observations scientifiques de triples arcs-en-ciel, puis en utilisant un modèle mathématique – avec son collègue Philip Laven – pour prédire quelles conditions pourraient produire des triples arcs-en-ciel visibles. Selon un communiqué de presse de l'Optical Society :

Tout d'abord, ils avaient besoin de nuages ​​d'orage sombres et d'une forte averse ou d'une tempête de pluie avec des gouttelettes de taille presque uniforme. Dans ces conditions, si le soleil perçait les nuages, il pourrait projeter un arc-en-ciel tertiaire contre les nuages ​​sombres à proximité. Les couleurs contrastées rendraient visible le tertiaire sombre.

Lorsque Lee a présenté ses découvertes à la Conférence internationale sur l'optique atmosphérique de l'année dernière, certains scientifiques se sont vivement disputés avec lui, affirmant que les arcs-en-ciel triples et quadruples étaient un mythe, semblable au pot d'or à la fin d'une pluie.

Mais maintenant, nous avons les vraies photos. Selon l'Optical Society, les photos n'ont subi qu'un traitement d'image minimal pour améliorer le contraste.

Michael Grossman se souvient avoir vu un double arc-en-ciel le jour où il a pris sa photo du triple arc-en-ciel. Lorsque la pluie s'est intensifiée, il a dit qu'il savait qu'il devait tournerversle soleil. Il a dit:

C'est vraiment exagéré de dire que je l'ai vu, mais il semblait y avoir quelque chose.

Les photos qu'il a prises sous la pluie ont montré qu'il avait capturé le triple arc-en-ciel. La photo de Theusner – la deuxième d'un triple arc-en-ciel et la première d'un quadruple arc-en-ciel – est arrivée environ un mois plus tard. Maintenant que la technique pour les voir a été éprouvée, nous pouvons nous attendre à ce que d'autres photographes du ciel relèvent le défi - et plus de photos d'arcs-en-ciel triples et quadruples dans les années à venir.

Un double arc-en-ciel montrant clairement la zone sombre entre les deux bandes. Cette région est connue sous le nom de bande sombre d'Alexandre. Crédit d'image: NASA

Pour en savoir plus sur la formation des arcs-en-ciel triples et quadruples, et sur la gamme d'arcs-en-ciel, d'arcs de brume, d'arcs de lune, de halos et d'autres phénomènes lumineux délicats en plein air, consultezL'optique atmosphérique de Les Cowley, un site magnifique.

Conclusion : Michael Grossman et Michael Theusner ont pris les toutes premières photos scientifiquement acceptées d'arcs-en-ciel triples (tertiaires). Theusner a également filmé un quadruple arc-en-ciel (quaternaire). Les photos désormais historiques ont inspiré un numéro spécial de la revue Applied Optics de la Optical Society, publié le 30 septembre 2011.

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