Rayons de gloire non paralleles

[invite159510e1]

Bonjour,
On se demandait pourquoi les rayons de gloire (sortant de trous entre les nuages) n'étaient pas parallèles ? L'onde venant du soleil peut bien être considérée comme une onde plane, et il ne peut pas s'agir de diffusion car les rayons semblent tous venir d'une direction privilégiée...
On se disait que peut-être il y a systématiquement un nuage plus haut qui diffuse, et dont les rayons issus qui traversent les trous des nuages de la couche inférieure ne sont donc plus parallèles. Ca parait un peu bizarre... quelqu'un a-t-il une meilleure explication ?

Merci,
Clovis.
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[invite3933bf4d]

ils sont parralèles... si tu les considères dans un plan ...

[Chip]

Ils sont parallèles. De même que des rails de chemin de fer sont parallèles (sur un trajet rectiligne)...

[predigny]

C'est purement un effet de perspective.

[A voir en vidéo sur Futura]

[marsan09]

bonjour,
comme déjà dit ces rayons sont bien sûr parallèles et c'est un effet de perspective, voir par exemple les rayons du soleil traversant une zone nuageuse.

[fabrej0]

Quel effet de perspective ? Et la diffraction alors ?

Jean-Luc

[obi76]

Quel effet de perspective ? Et la diffraction alors ?

Jean-Luc

Vu la taille du trou mis en jeu, je doute que la diffraction soit très significative...

[fabrej0]

Il faudrait expliciter cette "illusion d'optique".
Sinon il y a la diffraction par les gouttelettes non ? (théorème de Babinet si je me souviens bien). Si la couche de nuage est assez fine, il n'y a pas forcément "diffusion dans toutes les directions". Qu'en pensez-vous ?

JL

[predigny]

Il faudrait expliciter cette "illusion d'optique".
Sinon il y a la diffraction par les gouttelettes non ? (théorème de Babinet si je me souviens bien). Si la couche de nuage est assez fine, il n'y a pas forcément "diffusion dans toutes les directions". Qu'en pensez-vous ?
JL

Oui et non ! La géométrie des rayons n'a rien à voir avec la diffraction ou la diffusion, mais le fait que ces rayons soient visibles suppose que leur lumière est diffractée ou diffusée (ici les deux phénomènes jouent) car un rayon lumineux est invisible en lui même.

[fabrej0]

Oui et non ! La géométrie des rayons n'a rien à voir avec la diffraction ou la diffusion

Alors là il va falloir que tu m'expliques !

mais le fait que ces rayons soient visibles suppose que leur lumière est diffractée ou diffusée (ici les deux phénomènes jouent) car un rayon lumineux est invisible en lui même.

Non sans blague !... au fait, as-tu déjà fait l'exercice de diffraction par un brouillard ?

Jean-Luc

[predigny]

Je maintiens ce que j'ai dit, mais si tu as une meilleure explication expose la.

[fabrej0]

La question n'est simplement pas de savoir si un rayon est visible ou pas, la question est de savoir si les rayons que l'on voit sortir du nuage sont parallèles ou pas.

Ton explication est qu'il s'agit d'un effet de perspective. Pourquoi pas, mais alors il faut expliquer comment cet effet de perspective fait que deux rayons pourtant parallèles ne le seraient plus pour notre oeil.

Ce que je propose aussi (je suis pas du tout contre ton explication), c'est qu'il y aurait des "trous" dans les nuages dont l'épaisseur est plus fine donc et qui sont en réalité des nappes de gouttes d'eau. Chaque goutte fonctionne alors comme un objet diffractant pour les rayons qui n'impactent pas la goutte. Si tu ramènes l'ensemble de tes gouttes (par projection) dans un plan perpendiculaire au faisceau incident, on a un rideau de gouttes. Il y a alors les rayons qui vont impacter les gouttes (champ s1) et les autres (champ s2). Le champ total est s1+s2 et on peut opérer par superposition. Le champ s1 est diffusé/diffracté selon la théorie de Mie. Lorsqu'on ne considère que le champ s2, c'est comme si on avait de petite billes noires donc d'après le théorème de Babinet, un écran percé de petits trous diffractants.

A+
Jean-Luc

[fabrej0]

Mais je crois que cette superposition ne tient pas.
Soit on simplifie en considérant le théorème de Babinet.
Soit on prend en compte la théorie de Mie qui prend de suite en compte la diffraction du champ total avec une certaine section efficace (cf. Wikipédia "théorie de Mie").

JL

[predigny]

Excuse moi, mais je crois que tu te compliques la vie : Ces "rayons de gloire" ne sont rien de plus que le jeu de l'ombre et de la lumière des nuages. Les nuages laissent passer des rayons lumineux là où ils ne sont pas et ces rayons forment des grands trais parallèles de plusieurs centaines de mètres de large. S'ils semblent être en éventail c'est qu'ils sont vus à des distances très différentes, au loin ils paraissent proches et plus près de l'observateur ils paraissent très espacés. Ca peut aller jusqu'à dessiner dans le ciel un immense éventail. C'est ce qu'on appelle la perspective. Mais un rayon lumineux, si large et intense soit-il n'est visible que si une brume atmosphérique le diffuse. Dans un ciel parfaitement pur ces rayons seraient invisibles. Maintenant, que cette diffusion fasse ou non intervenir des phénomènes de diffraction, c'est autre chose et ça dépend de la nature et de la taille des particules diffusantes.

[Coincoin]

Ton explication est qu'il s'agit d'un effet de perspective. Pourquoi pas, mais alors il faut expliquer comment cet effet de perspective fait que deux rayons pourtant parallèles ne le seraient plus pour notre oeil.

La notion de point de fuite est connue depuis des siècles par les peintres. Si tu vois des rails se croiser à l'infini, tu ne te demandes si le train va pouvoir passer ou si c'est de la diffraction. C'est un effet purement géométrique.

Ce que je propose aussi (je suis pas du tout contre ton explication), c'est qu'il y aurait des "trous" dans les nuages dont l'épaisseur est plus fine donc et qui sont en réalité des nappes de gouttes d'eau. Chaque goutte fonctionne alors comme un objet diffractant pour les rayons qui n'impactent pas la goutte. Si tu ramènes l'ensemble de tes gouttes (par projection) dans un plan perpendiculaire au faisceau incident, on a un rideau de gouttes. Il y a alors les rayons qui vont impacter les gouttes (champ s1) et les autres (champ s2). Le champ total est s1+s2 et on peut opérer par superposition. Le champ s1 est diffusé/diffracté selon la théorie de Mie. Lorsqu'on ne considère que le champ s2, c'est comme si on avait de petite billes noires donc d'après le théorème de Babinet, un écran percé de petits trous diffractants.

Si c'est de la diffraction, pourquoi y a-t-il achromatisme ? L'effet devrait varier du simple au double entre le rouge et le bleu !
Tu as déjà vu les rayons en question ? Il n'est pas difficile de voir qu'il s'agit seulement de lumière passant dans les trous des nuages.

[fabrej0]

Merci de ton explication Coincoin pour la perspective.
Mais allez, je fais un peu de résistance pour affirmer que peut-être ce n'est pas le seul effet.
Pourtant j'avais été convaincu par ton argument d'achromatisme prouvant finalement que l'intensité Mie-diffusée au niveau du nuage était négligeable devant le reste du faisceau.

Et puis je lis dans Wiki que la diffusion de Mie est "uniforme sur toutes les couleurs du spectre mais anisotrope". Bien sûr, j'imagine qu'ils affirment cela en absence d'arc-en-ciel... mais dans le cas de l'arc-en-ciel les gouttes sont plus grosses puisqu'il pleut... et puis on est dos au soleil.

A+
JL