Les couronnes ou cernes

... et non pas sous les yeux...

Que sont les couronnes autour du Soleil et de la Lune?

Les couronnes sont des disques de lumière qu'on observe quand le Soleil ou la Lune brillent à travers les nuages. Il ne faut pas les mélanger avec les halos. Les couronnes ne sont pas dues à la réfraction et à la déviation du Soleil par des cristaux de glace en moyenne ou haute altitude, mais plutôt à la diffraction ou déviation de la lumière du Soleil (ou de la Lune) par les gouttes d'eau des altostratus (nuages de moyenne altitude). Les gouttes d'eau dispersent les ondes lumineuses provenant de tout objet brillant dans le ciel (Soleil, Lune, planètes, étoiles).

Les couleurs des couronnes sont d'autant plus pures que la grosseur des gouttes d'eau est uniforme. Plus les gouttes sont petites, plus le diamètre de l'anneau est grand. Les altostratus sont les nuages qui créent les plus belles couronnes, puisque leurs gouttelettes sont de grosseur uniforme. Les nuages dont la grosseur des gouttes varie beaucoup, forment des couronnes plus ternes puisque les anneaux se superposent.

Les couronnes ont un aspect différent des halos. Il n'y a pas d'anneau de lumière bien délimité, tel que pour les halos, mais plutôt une couronne de diamètre réduit. Les couronnes solaires sont souvent colorées sans pourtant présenter les brillantes couleurs de l'arc-en-ciel. Ils sont plus difficiles à observer à cause de la brillance du Soleil.Le bleu et le rouge sont les 2 couleurs prédominantes dans la diffraction. La lumière bleue apparaît à l'intérieur de la couronne, tandis que le rouge est à l'extérieur. L'orange, le jaune et le vert sont visibles dans des couronnes brillantes. On voit plusieurs anneaux qui pâlissent à mesure qu'ils s'éloignent du centre.

Les couleurs des couronnes lunaires sont beaucoup plus visibles au moment de la pleine Lune, que celles des halos. La couronne qui entoure la Lune est bleutée devenant, par la suite, blanche ou jaunâtre et parfois bordée extérieurement de brun violet. Fréquemment, cette couronne est entourée par d'autres anneaux apparaîssant dans cet ordre: bleu, vert (jaune), rouge; bleu, vert, rouge; bleu, vert, rouge.
Les couronnes peuvent aussi s'observer autour de planètes comme Vénus ou d'étoiles brillantes comme Sirius.
Plusieurs circonstances doivent être rencontrées pour avoir une couronne: les gouttelettes liquides du nuage doivent être de taille uniforme, suffisamment petites pour que la lumière atteigne l'observateur, mais aussi, assez grosses pour produire les effets de diffraction et de dispersion à l'origine de la couronne. Normalement, ce sont les minces nuages d'averses qui permettent de rencontrer toutes ces conditions. Mais, ce type de nuage ne dure pas longtemps... Il faut donc être très vite pour fixer les couronnes sur pellicule!

Que signifient, météorologiquement parlant, les couronnes?

Puisqu'il est nécessaire d'avoir des nuages pour la formation des phénomènes de couronnes, leur présence indique donc que l'air est humide et que la pression est à la baisse. L'arrivée d'altostatus et d'altocumulus annonce normalement une zone de basse pression. En hiver, l'apparition d'une couronne peut avoir lieu lors d'un gel assez stable; on peut néanmoins s'attendre à d'abondantes chutes de neige.

Qu'est-ce que l'irisation?

C'est une sorte de couronne, mais imparfaite, mal définie. En fait, ce phénomène est créé de la même façon que les couronnes: la diffraction de la lumière solaire ou lunaire sur les gouttelettes d'eau. L'irisation apparaît comme des taches de couleurs irrégulières à l'intérieur des nuages de moyenne altitude, ou comme des franges de couleurs sur leur pourtour. Un observateur au sol verra une irisation, au lieu d'une couronne, si l'astre lumineux ne se trouve pas directement derrière le nuage ou si le nuage est trop petit pour former des anneaux symétriques.

Les couleurs de l'irisation

Elles dépendent de la grosseur des gouttelettes d'eau et de la distance angulaire du nuage par rapport au Soleil en fonction de la position de l'observateur au sol. L'intensité dépend du nombre de gouttelettes et de leur degré d'uniformité. Donc, plus les gouttelettes sont de taille identique et qu'elles sont nombreuses, plus les couleurs sont vives et brillantes. On peut retrouver comme principale couleur le bleu, mais le rouge violacé et le vert pâle sont aussi deux couleurs qu'on peut observer.
Les meilleurs conditions d'irisation sont offertes par les altostratus et les altocumulus nouvellement formés, car ce sont les petites gouttes uniformes qui produisent les plus beaux effets optiques. Lorsque c'est la lumière solaire qui cause l'irisation, les couleurs sont plus tranchées, presqu'écrasées par l'effet du Soleil. La Lune donne des couleurs plus pâles, mais plus faciles à distinguer.
Ce phénomène est rare, mais il se produit un peu partout dans le monde et on le rencontre plus fréquemment en hiver au-dessus des montagnes... Imaginez l'effet que ça produit au-dessus d'une ville...!

Qu'est le spectre du Brocken?

Imaginons-nous au sommet d'une haute montagne, au beau milieu d'une journée d'escalade. La couche nuageuse ayant été dépassée et maintenant au-dessous de nous, on se retrouve alors au sommet ensoleillé de la montagne. Notre regard effleure le paysage au-dessous de nous, en grande partie cachée par les nuages. Tout à coup, on remarque une silhouette, géante, qui se déplace en même temps que nous; c'est bien sûr notre ombre. Comme la gloire (que l'on verra plus loin), les ombres sont grossies par diffusion au travers d'une couche assez épaisse de gouttelettes d'eau. Cependant, et c'est là que c'est bizarre, la tête de cette ombre, (i.e. la nôtre), semble encerclée d'une série d'anneaux brillants et colorés. Ceux-ci sont dûs à la diffraction et à la réflexion de la lumière solaire par les minuscules gouttelettes du nuage.

Puisque ce phénomène est souvent apparu au sommet du Brocken, point culminant du massif du Harz en Allemagne centrale, on le nomme spectre de Brocken. Il n'est évidemment pas unique à ce pic; on le retrouve aussi sur les montagnes du Jura.

Ce spectre est divisé en deux parties: l'ombre et les anneaux colorés. Comment ces derniers sont-ils formés? Il y a 2 façons différentes d'observer les effets de la diffraction solaire:

en regardant vers le Soleil à travers une mince couche nuageuse; cela s'appelle une couronne,
en étant dos au Soleil et en regardant les rayons solaires sur les nuages en face de nous; on verra alors le point anti-solaire entouré d'anneaux de diffraction: ce sont les arcs formant le spectre du Brocken.....

Il y a une chose mystérieuse à propos de ce phénomène... Si 2 alpinistes observent le phénomène, ils vont voir tous les 2, les 2 ombres du spectre, mais l'auréole; de l'autre sera très floue. Par contre, chacun ne verra que ses propres anneaux colorés autour de sa tête... il ne verra pas le spectre de l'autre...

Qu'est la gloire autour d'un avion?

Avant l'arrivée de l'aéronautique, il fallait se rendre au sommet d'une montagne pour apercevoir un phénomène tel que décrit par le spectre du Brocken. Il était donc rare de les observer. Mais depuis qu'il est possible d'aller au-dessus des nuages grâce aux avions, c'est maintenant un phénomène semblable que l'on peut observer. N'avez-vous jamais remarqué, à travers la fenêtre d'un avion, une espèce de couronne colorée encerclant l'ombre de l'avion sur un nuage? C'est ce qu'on appelle une gloire. C'est encore le résultat de la diffraction de la lumière solaire par les gouttelettes d'eau. La couleur de la gloire dépend de l'angle avec lequel la lumière ressort de la gouttelette. Plus les nuages sont éloignés de l'avion, moins la gloire est grande et moins l'ombre de l'avion est visible. Les bords de la gloire sont flous.

Qu'est-ce que la bordure argentée ou "silver lining"?

Tel que le dit le nom du phénomène, cést une ligne argentée qui apparaît autour d'un nuage. Le Soleil brille directement derrière la masse nuageuse créant une bordure de lumière très éclatante autour du nuage. C'est la diffraction de la lumière solaire par les gouttelettes d'eau qui provoque ce phénomène qu'on n'observe qu'aux extrémités des nuages. Les nuages doivent être épais pour créer ce phénomène. Quand ils sont minces ou plus petits, on l'appelle alors irisation! C'est la bordure externe qui doit être mince et moins dense pour que l'effet lumineux se produise.

Qu'est-ce que l'anneau de Bishop?

Après les importantes éruptions volcaniques en août 1883 sur l'île du Krakatoa près de Java, une grande quantité de poussières volcaniques furent envoyées dans l'atmosphère. Vers la fin août, une large couronne autour du Soleil et de la Lune fut remarquée. La première observation commentée de ce phénomène fut faite par le révérand Sereno Bishop à Honolulu le 5 septembre de cette même année. En plus de la couronne, il avait remarqué une diffusion exagérée de la lumière solaire, causée par les particules en suspension si haut dans l'atmosphère, que le ciel était encore illuminé longtemps près le coucher du soleil. Ces observations concordaient avec celles du phénomène aperçu en Europe et en Amérique plus de 2 mois après. Ce phénomène fut nommé "anneau de Bishop" en l'honneur de ce révérand.

Généralement, les observateurs s'entendent pour décrire les couleurs de cette couronne de la façon suivante: blanc ou bleu-blanc pour l'intérieur de l'anneau et des nuances de rouge, brun ou violet vers l'extérieur. C"est à cause de cette séquence de couleurs, (bleu au centre, rouge à l'extérieur) qu'on a identifié ce phénomène comme étant causé par de la diffraction et non de la réfraction comme les halos. Le rayon angulaire de l'anneau teinté rouge est d'environ 28 degrés; ceci indique que les particules de poussière sont très petites, probablement de l'ordre de 0,002 mm.

Et son rapport avec la météo?
L'effet d'une éruption volcanique occasionne, à elle seule, des hivers plus rigoureux, des températures plus froides, parce que la plupart des rayons solaires sont dispersés loin de la Terre. Habituellement, la pluie est plus rare, quand il y a une grande quantité de poussière volcanique dans l'atmosphère.