Les gloires : comment expliquer ce phénomène optique rare ?

L’optique est une science fascinante. Cette branche de la physique qui traite de la lumière et de la vision permet notamment d’expliquer certains phénomènes qui semblent appartenir au domaine du surnaturel. Parmi ces phénomènes, il y a la gloire, une manifestation optique rare et fascinante.

Qu’est-ce qu’une gloire ?

En se rapprochant des nuages au cours d’une randonnée en montagne ou lorsqu’on voyage à bord d’un avion, on peut parfois observer une ellipse entourant un objet matériel et arborant les couleurs de l’arc-en-ciel. Comme on peut s’y attendre, il ne s’agit pas d’une manifestation surnaturelle, mais d’un phénomène optique rare connu sous le nom de gloire. Même si elles ressemblent énormément à des arcs-en-ciel circulaires, les gloires sont des phénomènes différents des arcs-en-ciel, notamment dans les processus physiques qui les produisent.

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S’agissant essentiellement d’un phénomène optique, la lumière du soleil – et rarement de la lune – est une des conditions de l’apparition d’une gloire. En premier lieu, il faut savoir qu’une gloire est toujours située à l’opposé du soleil ou de la lune. Comme nous le savons déjà, la lumière peut interagir avec les gouttelettes d’eau de la brume et des nuages pour créer différents phénomènes optiques. En ce qui concerne la gloire, cette interaction se produit par rétrodiffusion ou déviation de la lumière par les gouttelettes d’eau.

Mais cela ne suffit pas. Pour qu’une gloire puisse être observée, le soleil et l’observateur doivent être dans une sorte d’alignement l’un par rapport à l’autre. Cet alignement est notamment défini par le point antisolaire, c’est-à-dire le point qui est directement opposé au soleil par rapport à l’endroit où se trouve l’observateur. Autrement dit, les points antisolaires sont relatifs à l’observateur. C’est pour cette raison qu’il est parfois possible que dans un groupe de personnes situé dans une zone restreinte, certains pourront observer la gloire et d’autres non.

Cela a notamment été le cas lorsque l’explorateur français Pierre Bouguer et ses compagnons sont partis en expédition dans les Andes péruviennes dans les années 1730, et ont relaté l’une des premières observations scientifiques d’une gloire. Les explorateurs avaient rapporté qu’au moment où ils ont escaladé une montagne, ils ont vu le soleil émerger de derrière un nuage et les illuminer, projetant l’ombre de chaque homme et entourant leur tête de ce qui ressemblait à un halo. Dans un récit de cette étonnante découverte, il avait été noté que chaque explorateur ne pouvait voir que son propre halo, et pas celui des autres.

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L’explication de la gloire par des théories de l’optique ondulatoire

Si la rétrodiffusion de la lumière à travers les gouttes d’eau donne une explication à l’observation d’une gloire, la théorie physique exacte derrière ce phénomène reste à ce jour un mystère. Au fil du temps, plusieurs idées ont été avancées pour expliquer ce phénomène et la théorie dominante est celle qui a été proposée par le physicien Moysés Nussenzveig en 1987. Pour expliquer la gloire, il a notamment fait référence à la solution de Mie, qui décrit une diffusion élastique d’une onde.

En se basant sur cette solution, Nussenzveig a alors avancé qu’une gloire était le résultat de l’effet tunnel des ondes électromagnétiques dans les gouttes d’eau. Plus spécifiquement, cela signifie que lorsque la lumière du soleil ne frappe pas directement les gouttelettes d’eau, mais ne fait que passer à proximité, cela agite des ondes électromagnétiques qui finissent par se frayer un chemin hors de la gouttelette et renvoyer les ondes lumineuses à leur origine. Cela crée un effet tunnel dans lequel l’onde reste piégée dans une sphère.