J’aimerais savoir ce que c’est lorsque l’on voit un cercle lumineux tout autour de la Lune, mais à une certaine distance ? Leslie, 12 ans, France

Bonjour Leslie,
C’est une question très intéressante qui mérite une réponse détaillée :
Parmi les phénomènes lumineux se produisant dans l’atmosphère, on connaît notamment les arcs-en-ciel et les halos.
- L’arc-en-ciel est visible à l’opposé du Soleil (il faut tourner le dos au Soleil pour l’observer). Il résulte de la réflexion des rayons lumineux à l’intérieur des gouttelettes d’humidité, généralement de pluie. Suivant l’angle de déviation de la lumière avant que celle-ci ne vienne impressionner notre rétine, elle présente des couleurs différentes, du rouge sombre au violet.
- Le halo, contrairement à l’arc-en-ciel, se présente dans la même direction que le Soleil ou la Lune. Il est produit par les rayons en provenance de l’astre et qui ont été non pas réfléchis dans des gouttelettes d’eau, mais réfractés à l’intérieur de cristaux de glace selon un angle plus faible. Ces rayons ne font donc pas demi-tour comme dans le cas d’un arc, mais sont simplement déviés.
Mais alors, pourquoi des formes de halos aussi complexes ?
Il faut savoir que, si les gouttelettes sont toujours sphériques, les cristaux de glace présentent toujours une forme de base hexagonale. Cela tient à la structure de leur matière et il est impossible en pratique de faire "pousser" un cristal de glace simple sous une forme différente. Les "étoiles" des flocons de neige ont aussi six branches...Leur forme étant régulière, on a donc de petits prismes transparents dont les angles font exactement 60 degrés, ainsi que des étoiles de glace à six pointes dont les angles font 120 degrés. S’y ajoutent aussi des aiguilles de glace de section hexagonale.
Ca va ? Tu suis ? Sinon, n’hésites pas à m’interrompre... :-)
Comme il s’agit de prismes, la lumière s’y réfracte dans une direction précise. Considérant la densité - donc le pouvoir réfracteur - de la glace, on peut calculer que dans un prisme de 60 degrés, la lumière subit une déviation de 22 degrés, et dans un prisme de 120 degrés, une déviation de 44 degrés.
Résultat : les rayons lumineux en provenance de l’astre sont déviés à 22 et 44 degrés, et c’est pourquoi nous apercevons deux halos, l’un de 22 degrés d’angle (le petit halo), l’autre de 44 degrés (le grand halo) autour du Soleil ou de la Lune.
Mais ce n’est pas tout ! Cela, c’est pour les cristaux en forme d’étoile ou de prisme hexagonal, qui prennent n’importe quelle position dans l’air. Dans le cas des aiguilles de glace, c’est différent. Tous ces cristaux, ayant tendance à tomber lentement à travers l’atmosphère, prennent une orientation "aérodynamique" de moindre résistance. Les aiguilles restent donc orientées à la verticale et les arêtes formant le prisme étant elles aussi verticales, la lumière sera réfractée uniquement à l’horizontale. On pourra donc observer une barre horizontale à hauteur de l’astre, ainsi que quelquefois, mais plus rarement, une barre verticale provoquée par la réflexion sur les sommets de l’aiguille. On observe alors une "croix lumineuse", phénomène rarissime autrefois considéré comme mauvais présage.
Pour être complet, il faudrait encore citer une demi-douzaine d’autres halos, provoqués par des doubles réflexions à l’intérieur des cristaux de glace. Ce qui fait qu’un phénomène complet, très rare malheureusement, peut être extrêmement spectaculaire. On l’observe plus fréquemment dans les régions polaires.
Ce que tout cela signifie ? Les halos indiquent infailliblement la présence de nuages formés de fines aiguilles de glace, comme les cirrus. Il peut aussi annoncer l’arrivée prochaine d’une bourrasque. Son apparition la nuit autour de la Lune est importante, car elle permet de détecter la présence de cirrus alors qu’ils ne sont pas visibles. Souvent, on n’observe que la partie supérieure du grand halo : celle qui correspond à l’altitude des cirrus.
L’explication des halos a été donnée pour la première fois par le savant et astronome français Emile Verdet.
Pas trop perdu ? :-)
Avec toutes mes amitiés, Jean Etienne