Les halos atmosphériques Cyrille Baudouin Astro Club 85

Qu’est ce qu’un halo ? Phénomène lumineux apparaissant dans le ciel. On peut voir des halos autour du Soleil ou de la Lune. Ils prennent la forme de taches, de bandes, de cercles ou d’arcs lumineux. Les halos sont souvent colorés.

Comment se forment les halos ? Les halos apparaissent uniquement dans des nuages constitués de cristaux de glace (souvent cirrus ou cirrostratus). Ce sont des phénomènes de réfraction (déviation de la lumière) ou de réflexion sur des cristaux de glace.

Types de nuages Cristaux de glace Gouttelettes d’eau

Quand il fait très froid, les halos peuvent se former au niveau du sol, dans du brouillard constitué de cristaux de glace.

Cristaux de glace Cristaux photographiés au microscope lors d’une expédition au pôle sud

La grande variété des halos est dûe à: Les différents trajets possibles de la lumière Les différentes orientations possibles des cristaux

Réflexion Rayon lumineux

Réfraction Rayon lumineux

Réfraction 22°

Réfraction Rayon lumineux 46°

Orientations possibles des cristaux Dans un air calme, les cristaux s’orientent en tombant, de façon la moins aérodynamique possible. Les formes des cristaux jouent sur l’orientation (colonne plate ou colonne fine et allongée) Essayez de trouver quelles sont les orientations possibles!

Orientation au hasard Type d’orientation très courante

Orientation à plat Orientation typique des cristaux plats, fréquent

Orientation en colonnes horizontales Orientation typique des cristaux en colonnes

Orientation de Parry Orientation plutôt rare (quelques jours par an)

Orientation de Lowitz Orientation très rare!

Orientation au hasard Halo de 22° Halo de 46° Les réflexions ne forment pas de halos, elles rendent juste les nuages contenant les cristaux plus blancs!

Le halo de 22° Cercle de 22° de rayon centré sur le soleil ou la Lune. Il est coloré, le rouge est la couleur la plus visible. Très courant, visible plus de 100 jours par an. Souvent le cercle n’est pas complet.

Le halo de 22° Déviation de 22° Cristaux orientés au hasard Conséquence: Tous les points à 22° du soleil deviennent lumineux!

Halo de 22° autour de la Lune

Halo de 46° Déviation de 46° avec des cristaux orientés au hasard. Assez rare car très faible dans le ciel. Attention à ne pas le confondre avec l’arc supralatéral!

Orientation à plat Parhélies Arc circumzénithal Arc circumhorizontal Cercle parhélique Paranthélies Sous-soleil Sous-Parhélie Colonne lumineuse Cercle sous-parhélique Arc de Kern

Les parhélies Taches lumineuses situées à gauche et à droite du soleil, à une distance de 22° On les appelle aussi des « faux soleils » car ils peuvent être très brillants Phénomène très courant (visible environ 100 jours par an) Avec la Lune on les appelle des « parasélènes »

Formation des parhélies Déviation de 22° Cristaux plats orientés horizontalement Conséquence: 2 points lumineux se forment à gauche et à droite du soleil, à 22°.

Formation des parhélies La lumière entre par une face latérale et ressort 2 faces plus loin

Parasélène à gauche de la Lune

Parfois, les parhélies à 22° du soleil sont si lumineux qu’ils peuvent former un autre parhélie à 44° du soleil! Des parhélies à 66° auraient même déjà été observés!

L’arc circumzénithal Arc très coloré centré sur le zénith Visible quand le soleil est bas (0 à 32° de hauteur) Situé environ 46° au-dessus du soleil Sans doute le plus beau de tous les halos!

L’arc circumzénithal Déviation de 46° Cristaux plats orientés horizontalement La lumière entre par le dessus et ressort sur un côté

L’arc circumzénithal

Un cercle complet? L’arc de Kern L’arc de Kern est une extension de l’arc circumzénithal, formant un cercle complet autour du zénith. L’arc de Kern est rarissime, moins de 10 observations ont été recensées dans le monde. Sa formation exige des cristaux de forme plate et triangulaire, chose peu fréquente.

Toute première photo de l’arc de Kern Le 17/11/2007 en Finlande

L’arc circumhorizontal Très coloré comme l’arc circumzénithal Arc parallèle à l’horizon Visible quand le soleil est très haut, de mai à juillet à la mi-journée Situé environ à 46° sous le soleil

L’arc circumhorizontal Déviation de 46° Cristaux plats orientés horizontalement La lumière entre par un côté et ressort en-dessous du cristal.

L’arc circumhorizontal

Phénomène rare avec la Lune! Visible en automne ou en hiver, quand la Lune est assez haute.

Le cercle parhélique Cercle blanc centré sur le zénith et passant par le soleil (ou la lune) Le cercle complet est très rare (visible moins d’un jour par an) Souvent, une petite partie est visible Il passe par les parhélies (d’où son nom)

Le cercle parhélique Réflexion sur des faces verticales Cristaux orientés horizontalement

Quand le soleil est très haut, le cercle parhélique peut apparaître à l’intérieur du halo 22°! (vers midi, près de l’équateur)

La colonne lumineuse Colonne verticale au lever ou au coucher du soleil. Apparaît au-dessus du soleil (ou la Lune) mais est parfois visible en-dessous. Phénomène courant, visible environ 40 jours par an.

La colonne lumineuse Réflexion sur des faces horizontales Cristaux plats orientés horizontalement… ou presque! Colonne inférieure Colonne supérieure

Les planètes brillantes peuvent aussi former des colonnes lumineuses (Lune, Vénus et Jupiter le 1er décembre 2008)

Colonnes lumineuses artificielles

Paranthélies Taches lumineuses blanches situées chacune à 120° du soleil (en azimut). Double réflexion interne dans des colonnes plates. Pas si rare que ça (5 à 10 jours par an).

Orientation en colonnes horizontales Arc tangent supérieur Arc tangent inférieur Halo circonscrit Arc supralatéral Arc infralatéral Cercle parhélique Arc de Wegener Anthélie Arcs diffus…

Les arcs tangents et le halo circonscrit Arcs colorés qui touchent le halo de 22°, au-dessus et en-dessous du soleil. L’arc inférieur tangent est très rare, l’arc supérieur est plus courant. Quand le soleil est haut, ces arcs se rejoignent pour former le halo circonscrit.

Les arcs tangents et le halo circonscrit Déviation de 22° Cristaux en colonne orientés horizontalement

Arc supérieur tangent

Arc inférieur tangent

Halo de 22° et halo circonscrit autour de la Lune

Halo 22° et halo circonscrit superposés Le 19 avril 2005 aux Antilles: Halo 22° et halo circonscrit superposés

Arc supralatéral / infralatéral

Orientation de Parry Arcs de Parry à 22°: Arc supralatéral de Parry Supérieur concave Supérieur convexe Inférieur concave Inférieur convexe Arc supralatéral de Parry Arc infralatéral de Parry Arc héliaque Arc sous-héliaque Arc de Hastings Arc circumzénithal Arc circumhorizontal Cercle parhélique Sous-soleil

Arcs de Parry

Orientation de Lowitz Arc de Lowitz supérieur Arc de Lowitz inférieur Arc de Lowitz circulaire Arcs de Lowitz réfléchis Arcs de contact à 46°

Halos sous l’horizon

Le sous-soleil, très courant vu d’avion

Sous-parhélie

L’arc inférieur tangent

Des halos encore mal connus… L’arc de Moilanen

Halo elliptique

Cristaux pyramidaux Les cristaux pyramidaux sont rares, ils forment toute une famille de halos, appelés « odd radius halos » en anglais (halos à rayon particulier). Les halos formés ont des rayons de 9, 18, 20, 23, 24 et 35°

Halo 9° au centre du halo 22°

Les cristaux pyramidaux peuvent s’orienter et former toutes sortes d’arcs tangents…

28 octobre 2006 à Foussais-Payré: 7 halos visibles en même temps!

Arc circumzénithal Arc de Parry Arc supralatéral Arc supérieur tangent Halo 22° Parhélies Cercle parhélique

Cette observation est un record mondial! Le11 janvier 1999 au pôle sud, plus de 30 halos étaient visibles en même temps!

Comme un arc-en-ciel, un halo n’est pas un objet physique, on ne peut pas s’en approcher ou le toucher! Mais il est possible de voir les halos se former juste devant soi dans un brouillard de glace assez dense. Essayez d’atteindre le parhélie dans le champ!

Quelques conseils d’observation Cachez le soleil derrière quelque chose, il ne doit jamais être dans votre champ de vision. Portez de préférence des lunettes de soleil.

Merci de votre attention