photométéore

Un photométéore est tout effet optique visible dans le ciel ou l'atmosphère, produit par l'interaction de la lumière avec des gouttelettes d'eau, des cristaux de glace, de la poussière ou les molécules d'air elles-mêmes. Contrairement aux hydrométéores (pluie, neige, grêle), les photométéores sont des événements purement optiques : la lumière elle-même change de direction ou se divise, créant des halos, des gloires, des couronnes, des arcs-en-ciel et des phénomènes similaires. L'atmosphère agit comme un milieu optique, déviant et diffusant la lumière de manière qui dépend de la taille et de la forme des particules présentes, ainsi que de la géométrie du soleil ou de la source lumineuse par rapport à l'observateur.

Les principaux mécanismes physiques sont la réflexion (la lumière rebondissant sur une surface), la réfraction (la lumière se courbant en entrant ou en sortant d'un milieu de densité différente), la diffraction (la lumière se propageant autour d'obstacles ou à travers des fentes étroites) et l'interférence (les ondes lumineuses se renforçant ou s'annulant mutuellement). Un halo de 22 degrés autour du soleil se forme par réfraction dans des cristaux de glace hexagonaux présents dans les cirrus ; un arc-en-ciel se produit lorsque la lumière se réfracte dans des gouttelettes d'eau, se réfléchit à l'intérieur et se réfracte à nouveau vers l'extérieur. Une couronne (les anneaux colorés proches du soleil, et non la couronne stellaire) résulte de la diffraction dans les gouttelettes de nuages ; une gloire sur les nuages en dessous de vous utilise la rétrodiffusion et l'interférence. Les mirages sont des effets de réfraction dans des couches d'air chauffé près du sol.

Photométéores courants et observation

Les observateurs et les instruments optiques rencontrent constamment des photométéores lors des travaux sur le terrain, des levés et en astronomie. Les concepteurs optiques et les scientifiques de l'atmosphère les étudient pour comprendre la distribution granulométrique des particules et la qualité de l'air. En télédétection, les effets des photométéores introduisent du bruit dans les mesures ; lors des tests de caméras et d'objectifs, ils peuvent imiter des artefacts optiques. Le halo de 22 degrés est peut-être le photométéore le plus fréquent dans les zones tempérées, visible environ un jour sur trois lorsque des cirrus sont présents. Les cristaux de glace de haute atmosphère, de formes et d'orientations spécifiques, produisent des motifs optiques nets et reproductibles, tandis que les gouttelettes d'eau liquide produisent des effets plus doux et plus larges en raison de leur forme sphérique et de leur distribution granulométrique.

Le terme « photométéore » est moins courant dans l'usage quotidien que des noms spécifiques comme arc-en-ciel ou halo, mais il est standard en optique atmosphérique, dans les manuels de physique et en métrologie optique. Il englobe des phénomènes allant de l'évident (arcs-en-ciel) au subtil (l'irisation des nuages près du bord d'un cumulus, causée par la diffraction dans de petites gouttelettes d'eau). Les halos de cristaux de glace comprennent non seulement le halo de 22 degrés, mais aussi le halo de 46 degrés, les piliers solaires, les piliers lumineux et les parhélies (chiens de soleil), chacun correspondant à une orientation cristalline et un angle de réfraction différents.

La compréhension des photométéores est importante dans les travaux optiques de précision car ils peuvent contaminer les mesures, dégrader la qualité de l'image ou indiquer des conditions atmosphériques qui affectent les performances des instruments. En photographie aérienne et en imagerie satellitaire, les cristaux de glace dans la haute atmosphère peuvent produire des artefacts dans les données. Inversement, l'observation délibérée des photométéores fournit des informations en temps réel sur le type, la taille et la concentration des particules atmosphériques sans nécessiter de sonde ou d'échantillonneur.