Halo (phénomène optique)

Unhaloest un groupe dephotométéoresapparaissant, à certaines conditions, dans le ciel autour duSoleilou de laLuneet parfois autour de sources de lumière suffisamment puissantes comme certainslampadaires. Ils ont la forme d'anneaux, d'arcs, de colonnes ou de foyers lumineux et sont engendrés par laréfractionou laréflexionde la lumière par des cristaux de glace en suspension dans l'atmosphère (nuagescirriformes,poudrin de glace, etc.).
Les halos et phénomènes optiques inhabituels associés au soleil ou à la lune ont toujours intéressé les astronomes, et les astrologues qui y ont parfois vu des signes divins.
Il existe de nombreux types de halos, tous formés par l'interaction entre la lumière solaire (directe ou renvoyée par la lune) et descristaux de glaceen suspension dans l'air (poudrin de glace) ou présents dans les nuages visibles de la hautetroposphère, entre 5 et 10 km d'altitude, notamment dans lescirrostratusen toute saison. Le degré denébulositépeut être fort divers : les halos peuvent se former dans desanticyclonesavec un voile mince decirrus, ou lors de l'approche de mauvais temps alors que descirrostratuscouvrent le ciel. La couche de nuages peut être si faible qu'elle donnera l'impression d'être absente.
Ces cristaux prennent surtout la forme de colonnes et de plaques hexagonales dont la coupe peut être irrégulière mais dont les angles entre les faces latérales sont toujours les mêmes, une caractéristique de la formation de la glace, soit 60°. L'angle entre les côtés et la coupe est également toujours de 90°. La forme et l'orientation particulière des cristaux dans l'air, ainsi que l'incidence du rayonnement lumineux sont responsables du type de halo observé. La lumière estréfléchieetréfractéepar ces cristaux et sa lumière peut êtredispersée, comme pour unarc-en-ciel. Ces cristaux subissant les mouvements verticaux de l'air ou tombant, les plaques demeurent généralement horizontales mais les colonnes basculent au hasard, la somme des réflexions/diffractions totales va également changer de manière aléatoire.
Ce phénomène optique peut être bref (quelques secondes) ou se prolonger jusqu'à plusieurs heures. Il peut être discret ou, plus rarement, nettement visible. Avec l'augmentation du transport aérien, on observe de plus en plus souvent ce phénomène sur les nuages artificiellement formés à partir destraînées de réacteurs. Les canons à neige, le léger vent ascendant, et la disposition du soleil à une certaine hauteur à l'horizon sont les conditions idéales pour la formation d'un immense arc en ciel circulaire, très visible autour du soleil.
Météorologiquement, il est défini plusieurs phénomènes optiques de ce type. Dans la figure ci-contre, il y a autour du Soleil (S):
Un autre type non montré :
Le halo le plus fréquemment observé est le halo de22°, encore appelé petit halo, qui dessine autour du soleil ou de la lune un anneau de rayon apparent22°, blanc avec une frange intérieure rouge. Moins lumineux et moins fréquent que ce type de halo est le halo de46°, ou grand halo, qui forme autour de l'astre un anneau de rayon apparent46°.
Les autres phénomènes optiques sont plus rares. La colonne lumineuse passe à la verticale au-dessus et au-dessous du soleil ou de la lune. Plusieurs sont des arcs tangents aux halos de 22 et46°sont des arcs lumineux partant soit de la base ou du sommet du petit halo, soit de la demi-circonférence inférieure du grand halo. Sur le cercle parhélique, un cercle autour de l'observateur à l'angle d'élévation du soleil, s'inscrivent parfois des foyers lumineux qui constituent autant d'images du soleil formées grâce à des suites de réflexions et de réfractions suivant des directions privilégiées : les parhélies, les paranthélies et l'anthélie. Les mêmes phénomènes prennent autour de la lune utilisent les suffixes « sélène » au lieu de « hélie ».
La forme du phénomène lumineux peut être aussi très diverse, et peut par exemple revêtir la forme d'une croix lorsque se combinent un petit halo, un cercle parhélique et une colonne.
Le fait d'observer un halo nous permet de connaître immédiatement la température du nuage, l'état physique de l'eau, la taille, la forme et l'orientation des cristaux de glace. Puisque l'existence de nuages est nécessaire pour la formation des phénomènes de halos, leur présence indique aussi que l'air est humide en altitude. Comme les cirrus ne sont pas des nuages de pluie, les halos peuvent se former même s'il fait beau. Par contre, si les nuages épaississent rapidement et si descirrostratusapparaissent, il est possible qu'unfront chaudou desoragesapprochent et que desnimbostratusdonneront desprécipitationsplus tard.