Ce matin-là, près du Soleil, un petit nuage s’est mis à briller de rose et de vert, sans une goutte de pluie en vue. Je me suis demandé ce qui pouvait bien peindre le ciel ainsi.
Pourquoi un nuage rose et vert n’est-il pas un arc-en-ciel ?
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Un nuage rose et vert n'est pas un arc-en-ciel, parce que ses couleurs ne naissent pas du même phénomène optique. L'arc-en-ciel vient de la réfraction et de la réflexion de la lumière dans des gouttes de pluie. Le nuage coloré relève de la diffraction par de minuscules gouttelettes d'eau ou cristaux de glace, et les météorologues l'appellent irisation, ou nuage iridescent.
Le mot irisation dérive pourtant d'Iris, personnification grecque de l'arc-en-ciel.
Deux mécanismes qui n'ont presque rien en commun
Météo-France range les deux phénomènes dans la famille des photométéores. Ce sont des manifestations optiques produites par la réflexion, la réfraction, la diffraction ou les interférences de la lumière du Soleil ou de la Lune. Chaque membre de la famille a sa propre recette. Dans l'arc-en-ciel, la lumière entre dans une goutte de pluie, s'y réfléchit et ressort étalée en couleurs, tandis que dans le nuage irisé, les teintes viennent de la diffraction, c'est-à-dire de la façon dont la lumière contourne de très petits obstacles.
L'échelle des gouttes change tout. Une goutte de pluie atteint couramment un millimètre, soit environ cent fois le diamètre d'une gouttelette de nuage fraîchement formée, qui se mesure en quelques microns.
La géométrie diffère aussi. L'arc-en-ciel se montre à l'opposé du Soleil, dans votre dos, sous la forme d'un arc dont le rouge occupe le bord extérieur, à environ 42 degrés de la direction opposée à l'astre. L'irisation se cherche au contraire près du Soleil ou de la Lune, en plaques ou en bandes qui épousent le contour du nuage.
Ce que décrivent Météo-France et l'OMM
L'Atlas international des nuages de l'Organisation météorologique mondiale définit les irisations comme des couleurs observées sur les nuages, tantôt entremêlées, tantôt en bandes à peu près parallèles aux contours du nuage. Les teintes dominantes sont le vert et le rose, souvent en nuances pastel. Leur éclat, parfois vif, rappelle celui de la nacre. Ce sont bien les couleurs de la lumière blanche, mais réparties en plages irrégulières, sans la succession ordonnée du spectre de l'arc-en-ciel.
Aucune substance colorée n'intervient. L'eau et la glace restent transparentes, et seule la lumière est triée selon sa longueur d'onde.
Le mécanisme dépend de la distance au Soleil. Jusqu'à environ 10 degrés, l'OMM attribue surtout l'irisation à la diffraction. Au-delà, ce sont principalement des interférences, et des irisations aux couleurs encore vives ont été observées à plus de 40 degrés de l'astre.
Les irisations passent souvent inaperçues, car elles se tiennent près du Soleil.
Quel nuage, et à quelles conditions
Météo-France cite le plus souvent les cirrocumulus et les altocumulus, des nuages fins composés de petites gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace. D'autres descriptions y ajoutent les cirrus, les cirrostratus et les nuages lenticulaires, ces nuages en forme de lentille qui se forment au voisinage des reliefs. Des altostratus récemment formés peuvent aussi s'irhonorer de couleurs.
La condition décisive tient aux particules. Elles doivent être réparties de manière uniforme et avoir des tailles voisines. Le nuage doit aussi rester assez mince pour que la plupart des rayons ne rencontrent qu'une seule gouttelette, ce qui explique les irisations sur les bords et dans les parties transparentes.
L'âge du nuage compte. Quand une portion se forme, ses gouttelettes ont toutes connu la même histoire et affichent donc une taille comparable. Plus elles sont nombreuses et homogènes, plus les couleurs ressortent. Les bandes colorées changent, apparaissent et disparaissent au fil de l'évolution du nuage, ce qui rend le spectacle fugace.
Le phénomène se produit de jour comme de nuit, autour de la Lune.
Les faux amis du ciel
La couronne est le cousin le plus proche. Elle relève aussi de la diffraction, mais s'organise en anneaux colorés autour du Soleil ou de la Lune, avec un anneau intérieur violet et un anneau extérieur rouge. Les irisations ne se rangent en anneaux que si la taille des gouttelettes est uniforme dans tout le nuage.
Le halo naît de la réfraction de la lumière dans des cristaux de glace, un mécanisme plus proche de l'arc-en-ciel que de l'irisation. Son anneau le plus courant se situe à 22 degrés du Soleil.
Le surnom de « nuage arc-en-ciel » circule beaucoup, y compris dans la presse, mais il trompe. Il n'y a ni pluie nécessaire, ni arc, ni séquence de couleurs bien ordonnée dans une irisation.
Reconnaître et observer une irisation
Les irisations se cherchent près du Soleil, qui ne se regarde jamais en face. Il suffit de le masquer derrière un bâtiment ou un relief, ou de scruter le reflet du ciel dans une étendue d'eau.
Les photométéores ne figurent pas dans les observations météorologiques courantes. Leur fréquence réelle reste donc mal documentée. Météo-France se borne à qualifier l'irisation de phénomène optique assez rare.
Un test simple départage les deux phénomènes. L'arc-en-ciel exige de la pluie et un Soleil dans votre dos, alors que l'irisation se trouve près de l'astre, dans un nuage fin et sans pluie. Des couleurs pastel, roses et vertes, en plaques collées au bord d'un nuage, signalent une irisation. Un arc régulier avec le rouge à l'extérieur est un arc-en-ciel.
Il existe une irisation bien plus rare, celle des nuages nacrés, situés dans la stratosphère, bien au-dessus des nuages ordinaires. Elle peut briller très intensément. On en observe même dans les traînées d'échappement de certaines fusées.
Sources : meteofrance.com | doi.org