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Les halos atmosphériques sont des phénomènes lumineux qui entourent le Soleil ou parfois la Lune. Ils sont dus à la présence de cristaux de glace dans les nuages (les cirrus) qui diffractent ou réfléchissent la lumière dans une direction privilégiée. La plupart d’entre eux ont la forme de cercle (halo de 22°) lorsque les cristaux sont orientés aléatoirement mais ils prennent parfois des formes plus exotiques (par exemple les parhélies ou faux-soleils) lorsque les cristaux sont orientés dans une direction particulière. Ils peuvent aussi prendre des couleurs (apparence d’un arc-en-ciel) en raison de la diffraction de la lumière.

Halo de 22° pris à Paris en avril 2008.

Parhélie pris à Paris en février 2009

Parfois, plusieurs types de halos peuvent se combiner comme sur cette image prise à Barcelone en avril 2006:

Halo de 22° et parhélie pris à Barcelone en avril 2006

Il y a quelques années, j’ai eu l’occasion de faire un exposé sur les halos atmosphériques. Ayant déjà observé certains d’entre eux, j’étais curieux de connaitre leurs origines. A cette occasion, j’ai pu feuilleter un livre (en anglais) de D.K.Lynch et W.Livingston Color and Light in Nature, qui expliquait la formation et l’origine de ces phénomènes lumineux. Cet ouvrage était à l’époque une référence car peu de documents existaient sur Internet. Il y a quelques jours, j’ai pu observer un halo qui m’a paru plutôt inhabituel. Il était très irisé (l’apparence d’un arc-en-ciel) et formait uniquement un arc de cercle aplati entre le zénith et le soleil.

Après l’avoir pris en photo, j’ai recherché sur Internet la nature de ce type de halo. Assez bizarrement le Wikipédia français est relativement pauvre pour ces phénomènes. Cela dit, je suis tombé sur plusieurs sites intéressants:

• Luxorion (en français) donne une bonne synthèse des différents types de halos. Par contre concernant mon observation, je n’y ai pas trouvé d’explication.
• Atmospheric Optics (en anglais) qui offre un large éventail des différents types de halos avec des photographies de ces halos. On peut d’ailleurs y télécharger le logiciel (gratuit) HaloSim3 qui permet de simuler le type de halo qu’on peut observer en fonction des types de cristaux dans les nuages, de leur orientation et de la hauteur du Soleil au dessus de l’horizon. C’est en testant ce logiciel que j’ai enfin pu trouver une explication au phénomène que j’avais observé.

En connaissant l’heure de l’observation, j’ai pu retrouver la hauteur du Soleil et donc faire une simulation:

Simulation obtenue avec HaloSim3

Le point au milieu représente le Soleil. J’ai donc observé un arc supérieur tangent (ou upper tangent arc sur ce schéma) qui avait cette forme particulière en raison de la hauteur du Soleil. La partie inférieure (arc tangent inférieur ou lower tangent arc) n’était pas visible car il n’y avait pas de cirrus dans cette partie du ciel.

Pour observer des halos atmosphériques, il faut que le ciel soit voilé de cirrus et surtout, il faut penser à lever la tête et regarder autour du Soleil. Attention toutefois à ne jamais regarder dans la direction du Soleil sous peine de se brûler la rétine. Certains halos sont très fréquents et peuvent être théoriquement observés plusieurs fois par an:

• Le halo de 22° (cercle de 22° (*) autour du Soleil). Je l’observe plusieurs fois par an (3-4 fois). J’ai également pu observé ce halo autour de la Lune.
• Le parhélie (points lumineux de part et d’autre du Soleil à 22° environ). Je l’observe aussi plusieurs fois par an. Il apparaissent notamment quand le soleil est bas sur l’horizon (après son lever ou avant son coucher).
• Les arcs tangents (inférieurs et supérieurs). Visiblement moins fréquent. Je ne l’ai observé qu’une seule fois même si j’ai pu le confondre avec un morceau du halo de 22°.
• Le cercle parhélique (cercle lumineux parallèle à l’horizon et passant par le Soleil): Je ne l’ai jamais observé.
• L’arc circumzénithal (arc de cercle très irisé centré sur le zénith): Observé une seule fois, il y a une dizaine d’années. Cela dit, pour le repérer, il faut que le Soleil soit plutôt bas sur l’horizon et surtout il faut regarder au zénith.
• Les piliers (ou colonnes) solaires (colonne lumineuse au dessus du Soleil au moment de son coucher). Observé en moyenne une fois par an.

A l’inverse, certains halos sont extrêmement rares et peuvent se situer par exemple à l’opposé du Soleil. Les photos des différents halos que j’ai pu photographier sont visibles dans la galerie.

Note(*): 22° représente environ la distance entre le pouce et l’auriculaire avec votre bras et main tendus devant vous.