Le rayon vert, également appelé flash vert, est un phénomène optique atmosphérique assez rare qui produit une fine bande de lumière vert bleu sur le dessus du disque solaire, juste avant que le Soleil ne disparaisse sous l’horizon au coucher du soleil. Elle peut également se produire au lever du soleil et les stries peuvent rarement prendre une couleur bleu indigo. Mais qu’est ce qui cause ce phénomène? Quelles sont ses conditions d’observation? Et comment la lumière est dispersée par l’atmosphère?

Les causes du phénomène du rayon vert

Le rayon vert est causé par la réfraction de la lumière du soleil sur l’atmosphère. Les rayons du Soleil, étant proches de l’horizon, à l’aube ou au crépuscule, doivent passer à travers une couche d’atmosphère plus épaisse ; cela provoque une plus grande réfraction de la lumière solaire, qui se décompose en diverses couleurs. Les composantes de la lumière verte et bleue, qui ont des longueurs d’onde plus courtes, sont réfractées plus efficacement que celles qui ont des longueurs d’onde plus longues, le rouge et le jaune. Le disque solaire peut donc apparaître comme une série de disques légèrement déphasés les uns par rapport aux autres. Comme les différentes couleurs qui composent la lumière ne sont pas réfractées sous le même angle, l’atmosphère agit comme un prisme et par conséquent, lorsque le Soleil est proche de l’horizon, les couleurs qui disparaissent sont d’abord le rouge et le jaune et ensuite seulement le vert et le bleu. L’absorption atmosphérique élimine la composante bleue, tandis que la composante verte reste visible.

Des conditions d’observation précises

C’est au niveau de la mer que le bleu et le vert sont davantage diffusés. De son lieu d’observation, le ciel doit être clair et sans nuages. Une brume légère peut cependant favoriser l’apparition du phénomène. Dans certains cas, le rayon vert peut même ourler le sommet des nuages. Le rayon vert n’est visible, un très bref instant, qu’au moment du lever ou du coucher du soleil. Il se manifeste par une coloration verte du bord supérieur du disque solaire. L’observateur a l’impression que le rayon est projeté par un phare invisible. En réalité, la perception du phénomène à l’œil nu s’explique en partie par des illusions optiques, ou des amplifications, dus à divers mirages. Parmi les plus observés, on trouve d’abord le mirage inférieur, qui se manifeste au niveau de la mer quand la température de l’eau est plus élevée que celle de l’air. De son côté, le faux mirage, observé surtout en altitude, se traduit par un flash vert de quelques secondes, au sommet du disque solaire.

Dispersion de la lumière par l’atmosphère

L’atmosphère, ou plutôt sa limite supérieure peut en effet être assimilée au bord d’un prisme qui décompose la lumière blanche du soleil en toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. Cet effet est nul quand le soleil est au zénith qui est une incidence perpendiculaire, extrêmement faible et imperceptible avec une incidence oblique non rasante, et ne cesse d’être négligeable que lorsque l’incidence est rasante c’est-à-dire soleil se couchant ou se levant. On peut même ajouter un très léger effet de la température car l’indice de réfraction augmente lorsque la température diminue, ce qui augmente aussi l’écart d’angle de réfraction entre rouge et vert, d’où des conditions théoriquement légèrement plus favorables par temps froid. Lorsque le soleil est bas sur l’horizon, son rayonnement traverse une grande épaisseur d’atmosphère et subit un grand nombre de diffusions, ce qui le prive d’une grande partie de sa composante bleue.