Le week-end dernier, en visitant le château de Hohlandbourg en Alsace, mon amie et moi avons subit une météo peu clémente : pluie, vent, froid…
Soudain, une lueur de positivité : un arc-en-ciel ! Après avoir profiter de la vue quelques instants, je me suis rendue compte que j’avais oublié le fonctionnement exacte de cette illusion. Une histoire de réflexion / réfraction de la lumière avec les gouttes de pluie, certes, mais comme cela fonctionne-t-il exactement ? Je me suis ensuite souvenue d’une légende irlandaise associée, à propos d’un trésor à trouver au pied de l’arc.
Vous l’aurez compris, cet article une synthèse de mes recherches sur le sujet !
Histoire
Les arcs-en-ciel ont depuis longtemps fait l’objet de croyances diverses et variées. C’est à l’an 74 environ que l’on commence à avoir des explications physiques plus ou moins exactes, comme on peut le lire dans Histoire naturelle de Pline l’Ancien. Dans cette encyclopédie, l’auteur décrit l’arc-en-ciel comme étant un phénomène crée par la réfraction d’un rayon solaire, qui ne peut avoir lieu que sous certaines conditions c’est-à-dire après l’équinoxe d’automne et lorsque l’on se trouve à l’opposite du soleil . (source : Pline l’Ancien, Histoire naturelle, livre II, Chapitre 58-60 (Texte en ligne en français et en latin [archive]).
Ce phénomène de réfraction de la lumière est à nouveau cité au XIVe siècle par des savants de Perse et d’Europe.
C’est au XVIIe siècle que la célèbre loi Snell Descartes est formulée, apportant une explication de la formation de l’arc-en-ciel par la réfraction de la lumière dans les gouttes d’eau de pluie.
Explication physique
La réflexion totale interne
Lorsqu’un faisceau de lumière traverse un milieu transparent vers un autre, la lumière va être déviée. C’est ce qu’on appelle la réfraction de la lumière. En revanche, lorsque l’angle de réfraction dépasse 90° par rapport à la normale, il s’agit alors de réflexion totale interne puisque le rayon incident va être dévié dans le même milieu. Ce phénomène est utilisé par exemple pour la fibre optique ou pour la découpe laser guidée par filet d’eau.
Dans le cas d’un arc-en-ciel, le faisceau de lumière blanche va entrer dans le medium qui est la ici goutte d’eau, une partie des rayons vont traverser la goutte de façon linéaire sans être réfléchis, mais la plus grande partie sera réfléchie par la parois de la goutte d’eau car l’angle est supérieur à 90° par rapport à la normale. Ainsi, la lumière subie un phénomène de réfraction lorsque le rayon entre une première fois dans la goutte d’eau, puis est réfléchi au contact de la deuxième interface eau/air avant de finalement quitter la goutte d’eau au 3eme contact. La lumière est alors décomposée en plusieurs rayons de couleurs.
source : https://www.123couleurs.fr/explications/explications-mati%C3%A8re/tm-arcenciel/
Toutes les couleurs sont présentes dans la réfraction des gouttes de pluie, mais notre œil ne voit qu’une couleur par goutte, selon sa position. C’est-à-dire que les gouttes situées les plus hautes permettent de voir la couleur rouge, les gouttes les plus basses le violet.
La taille des gouttes a aussi son importance : le phénomène sera d’autant plus visible que la taille de la goutte sera grande.
Ainsi, chaque goutte a le rôle de prisme et l’ensemble des gouttes forme comme un rideau de pluie.
Arc secondaire et arcs surnuméraires :
L’arc secondaire que l’ont peut observer autour de l’arc principal provient quant-à lui de rayons de lumières qui sont réfractés puis réfléchis par deux fois dans la goutte avant d’être à nouveau réfracté à la sortie de ce milieu. Les rayons perdent en intensité à chaque réflexion, ce qui explique l’intensité de couleurs plus faible voire peu perceptible.
Si l’angle le permet, il est possible de distinguer un arc tertiaire à l’intérieur de l’arc ou parfois à l’extérieur de l’arc secondaire.
Bande d’Alexandre
Entre le premier arc et l’arc secondaire on peut observer une luminosité légèrement plus faible, c’est ce qu’on appelle la bande sombre d’Alexandre. Cette dernière tient son nom d’Alexandre d’Aphrodise qui fut le premier à la décrire au IIe siècle.
Arc ou cercle en ciel ?
Tous les arcs en ciel sont en fait des cercles complets, dont on ne distingue qu’une partie.
En effet, la forme sphérique des gouttes d’eau fait que les rayons seront réfléchi en suivant une forme de cône de révolution, dont l’axe est donné par le rayon de lumière passant par le centre de la goutte et dont le demi angle au sommet vaut 42° pour la couleur rouge et 40° pour la couleur bleue
Si vous souhaitez davantage d’explication sur cette partie, je vous recommande cet article.
Si cela vous intrigue je vous recommande de jeter un œil sur les photographies de cercles-en-ciel prises par le photographe aérien Colin Leonhardt.
Mythes et croyances
Les mythes autour des arc-en-ciel en disent beaucoup sur les espoirs et les peurs des individus au grès des époques.
Il existe de très nombreuses croyances relatives aux arc-en-ciel, souvent liées à des évènements positifs, parfois négatifs.
En voici quelques exemples :
Maya
Pour les Maya, la déesse Ix Chel était la personnification de l’arc en ciel. Les mayas redoutaient les arcs-en-ciel car les pensaient source de maladie. La déesse était associée à différents malheurs : maladies, inondations, tempêtes, et destruction du monde, mais aussi à la médecine, l’accouchement et au tissage.
Mythologie Japonaise
Dans la mythologie nippone, l’idée d’un pont entre le Paradis et la Terre (Ame-no-ukihashi) peut avoir été inspirée par l’arc en ciel. Les divinités créatrices Izanami et Izanagi se seraient tenu sur l’arc en ciel lorsqu’il et elle ont donné naissance à l’archipel japonaise.
Religions abrahamiques
Dans la Genèse, un arc-en-ciel apparait après que Noé ait sauvé les animaux du Déluge. L’arc-en-ciel est alors interprété comme le lien entre Dieu et la Terre et la promesse de Dieu de ne plus jamais ravager la Terre par un autre Déluge.
Folklore irlandais
En Irlande, la légende du Leprechaun est associée au Chaudron d’Or et à l’Arc en Ciel.
Ce mythe autour du chaudron d’or tiendrait ses origines des années d’invasion de l’Irlande par les Vikings. Ces derniers auraient eu comme habitude d’enterrer de l’or et autres trésors. Après le départ de ce peuple les croyances selon lesquelles des les Vikings auraient laissés derrière eux des trésors enfouis dans le sols ont commencé à se répandre.
Le folklore irlandais décrit les leprechaun comme de petits êtres malicieux, roux vêtus de vert. La légende raconte que les leprechauns ont trouvé ces trésors et les ont déplacé. On pourrait alors les trouver à l’endroit où les arcs-en-ciel rencontrent la terre.
Des variations de la légende racontent qu’afin de trouver le trésor, il faut tout d’abord mettre la main sur un leprechaun. Une fois cette tâche accomplie, il ne faut surtout pas le quitter des yeux. La créature peut alors nous mener jusqu’à son précieux chaudron, et exhausser 3 vœux à condition de le relâcher à la fin de la journée.
Fun Fact : Il existe une route dans le conté de Louth en Irlande (Sliabh Foy Loop aussi appelé Forest Loop) qui est considérée comme protégée par l’Union Européenne pour sa faune, sa flore et ses Leprechauns.
Sources
Partie Optique / Physique
- https://www.youtube.com/watch?v=lUjvmgDaKCs
- https://www.alloprof.qc.ca/fr/eleves/bv/physique/physique-la-reflexion-totale-interne-p1074
- https://www.123couleurs.fr/explications/explications-mati%C3%A8re/tm-arcenciel/
Partie Mythes et croyances
- Article scientifique sur la représentation iconographique des arc en ciel chez les mayas : Jean-Michel Hoppan. L’arc-en-ciel chez les Mayas préhispaniques. 2017.
- (en) Lynn V. Foster (préf. Peter Mathews), Handbook to life in the Ancient Maya world, New York, Oxford University Press, 2005, 402 p. (ISBN 978-0-19-518363-4, OCLC 434247465, lire en ligne [archive]), p. 170
- https://www.crystalinks.com/rainbowmythology.html
- Discussion avec des irlandais.e.s
