Halo

Il m’est déjà arrivé plusieurs fois, lors d’une randonnée, de voir mon ombre projetée contre un nuage ou de la brume et de voir un halo de type arc-en-ciel. On appelle cela un spectre de Brocken. En Chine le nom est la Lumière de Boudha. Mais quel est ce phénomène ?

Origine historique

Le spectre de Brocken vient d’un phénomène souvent vu au sommet de la montagne nommée Brocken qui est le point culminant du Harz en Saxe-Anhalt (Allemagne), plus haut sommet du N de l’Allemagne. Il atteint une altitude de 1141 m. Il est très souvent pris ou en partie couvert par la brume ou les nuages (en moyenne 300 jours par an).
Selon la légende, un promeneur allemand a chuté mortellement après avoir été paralysé par l’apparition extraordinaire d’un homme dans la brume. Le pauvre a dû pensé qu’il avait une épiphanie religieuse alors qu’il perdait son pied. L’ombre, bien sûr, était la sienne, comme le soleil était bas derrière lui. L’halo était une gloire (nom d’un phénomène optique), formée par la diffusion de la lumière du soleil.
Par la suite on a donné le nom de spectre de Brocken à cette gloire.

Conditions

Les conditions doivent être les suivantes pour qu’un spectre de Brocken se forme:

  • Le soleil doit être bas dans le ciel (automne, hiver, aube, crépuscule)
  • Il doit y avoir des gouttelettes d’eau dans l’air d’une taille uniforme, c’est-à-dire idéalement une nappe de brouillard ou une inversion des nuages (on est au-dessus des nuages)
  • On doit être là ! Il faut être le point focal de la gloire, il est unique pour soi et on est le seul à voir sa propre gloire (ou bien les autres personnes sont situées à moins d’un angle de 10°).

Peu fréquent

Ce phénomène n’arrive quand même pas fréquemment, je l’ai rencontré 4 fois, dont 3 en hiver, toujours en fin de journée, avec des nuages en contrebas ou de la brume. Cela a toujours été fortuit et j’ai donc fini ces randonnées de nuit ou dans la pénombre.

Aviation


Certains voyageurs aériens ont peut-être déjà observé des gloires. Ils sont plus faciles à voir quand on est sur le côté à l’ombre d’un avion, au-dessus des nuages.

Théorie de la diffraction

Une gloire est directement opposée au soleil et a un centre lumineux dont la lumière est fortement polarisée. Ces observations nous disent que les gouttelettes déforment en quelque sorte la lumière par des angles d’environ 180º et que, au moins, une réflexion interne est impliquée.
La théorie de la diffraction simple échoue à expliquer la gloire ou les positions de ses anneaux.

Ondes de surface

©Les Cowley

Le rayon en pointillé avec une réflexion montrée en haut à gauche est impossible! L’eau ne réfracte pas suffisamment. Le chemin réel, dessiné comme une ligne rouge solide, sort de la gouttelette avec un angle de 14.4º inférieur aux 180º nécessaires.

Comment expliquer alors le trajet des rayons lumineux ? Nous pouvons le faire en tenant compte d’un autre phénomène optique en plus de la réflexion, réfraction et diffraction : les ondes de surface. C’est une théorie possible pour expliquer les gloires.

©Les Cowley

Le rayon entrant à gauche brise la surface des gouttelettes. Dans ces conditions, il peut circuler le long du bord comme une onde de surface avant d’être réfracté. À la réflexion interne, l’angle d’incidence demeure et la réflexion peut être retardée. Un troisième délai peut avoir lieu lorsque la lumière sort. Les ondes de surface sont représentées schématiquement à gauche en lignes pointillées rouges.