Arc-en-ciel principal

(Section 3.2.3.5.1)

Ce photométéore est un arc coloré qui apparaît sur un «écran» de gouttes d'eau éclairées par une source de lumière vive (le Soleil ou la Lune). Un «écran» épais produira des couleurs plus éclatantes qu'un rideau de pluie de faible densité. Si l'écran n'est présent que sur une partie de l'arc, seul un fragment de l'arc-en-ciel est visible.

Les couleurs observées et la largeur de la bande occupée par chacune d'entre elles dépendent de la taille des gouttes ou des gouttelettes. Il est rare d'observer la totalité des «couleurs de l'arc-en-ciel»: rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Lorsque le Soleil est proche de l'horizon, la poussière peut provoquer l'apparition d'un arc-en-ciel rouge; en effet, les aérosols diffusent de préférence les longueurs d'onde courtes bleues et vertes de la lumière.

L'arc-en-ciel est observé dans une partie du ciel située à l'opposé de la source lumineuse (le Soleil ou la Lune) et il est toujours centré autour d'un point situé directement à l'opposé de la source lumineuse par rapport à l'observateur (ce qui correspond au prolongement d'une ligne provenant de la source lumineuse, passant par l'observateur et se terminant généralement dans le sol). Ce point est appelé point antisolaire quand le Soleil est la source lumineuse, et point antilunaire lorsqu'il s'agit de la Lune. Dans tous les cas, la couleur violette se trouve à l'intérieur (rayon de 40 degrés) et le rouge à l'extérieur (rayon de 42 degrés). Le ciel est plus sombre à l'extérieur de l'arc-en-ciel qu'à l'intérieur; ce phénomène est désigné par l'appellation bande sombre d'Alexandre.

L'étendue de l'arc visible par l'observateur dépend également de la hauteur angulaire de la source lumineuse. Sur terrain plat, au moment du lever ou du coucher du Soleil (ou de la Lune) l'arc principal peut pratiquement prendre la forme d'un demi-cercle. Quand le Soleil ou la Lune montent dans le ciel, le centre de l'arc, et donc de l'arc-en-ciel principal, descend sous l'horizon. Quand la source lumineuse se trouve à une hauteur d'environ 40 degrés, l'arc de l'arc-en-ciel principal (d'un rayon de 42 degrés) est quasiment posé sur l'horizon, seul son sommet étant visible dans le ciel. Quand le Soleil ou la Lune dépasse la hauteur angulaire de 42 degrés, l'arc-en-ciel principal se trouve sous l'horizon.

S'il se situe en hauteur, sur une colline par exemple, il se peut que l'observateur voie des arcs-en-ciel plus grands qu'un demi-cercle. En très haute altitude, depuis un avion par exemple, il est possible de voir un arc-en-ciel dessinant la majeure partie d'un cercle, voire un anneau complet.

Dans des cas exceptionnellement rares (quand coexistent des gouttes de pluie de dimensions différentes), l'arc-en-ciel primaire peut sembler se dédoubler en deux arcs équivalents pour produire des «arcs-en-ciel jumeaux», dont l'arc intérieur ne ressemble en rien à un arc surnuméraire.