Il n’y a pas de lumière sans ombre. En météorologie, l’expression est à prendre au pied de la lettre. Le présent article ne s'intéresse pas aux ombres portées au sol, bien connues de tous. Il est consacré aux différents types d'ombres projetées dans l'atmosphère.
Commençons par une brève incursion en physique, facile à comprendre. Pour qu'il y ait des ombres portées dans l'atmosphère, nous avons besoin de petites gouttelettes d'eau ou d'autres particules en suspension dans l'air (aérosols). Lorsque la lumière du soleil rencontre ces particules, elle est diffusée dans toutes les directions. En raison de la taille des particules, la lumière est surtout diffusée vers l'avant, ce qui fait apparaître des zones très lumineuses.
Un exemple simple de diffusion vers l'avant est une vitre sale (par exemple celle d’une voiture) à travers laquelle passent les phares ou la lumière directe du soleil. En raison de la diffusion vers l'avant sur les particules de saleté, l'effet d'éblouissement est massivement renforcé.
Revenons à l'atmosphère. Si un obstacle (nuages, arbres, bâtiments) bloque les rayons du soleil, il se produit une ombre dans cette zone, dont résulte une zone plus sombre.
Vous trouverez plus de détails sur le thème de la diffusion de la lumière, et pourquoi celle-ci est également responsable du bleu du ciel, dans le lexique météorologique [lien interne : La couleur du ciel]. Laissons à présent de côté la théorie, place aux images.
Les rayons crépusculaires se produisent souvent lorsque le soleil est bas. Sur l'image ci-dessous, le rayonnement du soleil est partiellement occulté par les arbres et la montagne. Sur les aérosols présents dans l'atmosphère, la lumière solaire restante est diffusée et des zones claires se forment.
La forme en éventail des rayons est une illusion d'optique, comme les rails de chemin de fer qui semblent converger au loin. En réalité, les rayons sont parallèles. Nous y reviendrons plus tard.
Les rayons crépusculaires sont parfois visibles dans le ciel au moment du lever ou du coucher du soleil. Ils sont souvent provoqués par des cumulus ou des cumulonimbus (nuages d’orage) situés plus loin.
La plupart du temps, ils sont visibles en direction du soleil, on les appelle alors rayons crépusculaires. Parfois, ils s'étendent à l’ensemble du ciel et semblent converger à nouveau au point opposé au soleil. Dans ce cas plutôt rare, on parle de rayons anticrépusculaires. Le 11 août 2023, un tel spectacle est apparu dans le ciel peu après le coucher du soleil :
Sur l'image satellite, les éléments à l’origine de ces rayons crépusculaires ont pu être facilement identifiés. Il s'agissait de cumulonimbus sur l'est de la France. Les ombres projetées étaient même visibles sur les images satellites. En outre, l'image satellite nous permet de faire la démonstration que les rayons crépusculaires sont en réalité parallèles.
Des rayons crépusculaires impressionnants peuvent apparaître en bordure du brouillard. Laissons parler quelques images.
Pour conclure, parlons d'une ombre un peu différente. Après le coucher du soleil, par temps clair et en regardant vers l'est, on remarque souvent une bande sombre à l'horizon. Celle-ci se déplace lentement vers le haut et finit par s'estomper. Il s'agit de l'ombre de la Terre projetée dans le ciel. La zone claire au-dessus de la bande sombre est encore éclairée par le soleil et la lumière rougeâtre est diffusée par les aérosols. Le même phénomène peut être observé dans le ciel occidental juste avant le lever du soleil.