Quelle ne fut pas la surprise de notre lectrice de voir non pas un, mais trois soleils se lever.

Le Soleil et ses «chiens»

CHRONIQUE / «Nous avons l’habitude d’assister au lever du soleil au-dessus du fleuve, mais quelle ne fut pas notre surprise de voir non pas un, mais trois soleils se lever récemment! Il y avait beaucoup de brume au-dessus du fleuve ce matin-là, j’imagine que ce n’est pas étranger à ce phénomène, mais c’est la première fois que nous assistons à un tel spectacle. Pouvez-vous l’expliquer?» demande Isabelle Langlois, de Beauport.

Il s’agit d’un phénomène nommé parhélie, mais que l’on appelle aussi parfois «faux soleils» ou même «chiens de soleil» (une traduction de l’anglais sun dogs). Et ce n’est pas tant la brume ou même l’humidité en elle-même qui le crée, mais plutôt la présence de cristaux de glace dans l’air, leur forme et leur orientation.

Quand on se représente un flocon de neige ou un cristal de glace flottant dans le vent, on imagine spontanément un de ces beaux flocons «classiques», en forme d’étoile à six branches. Ce genre de cristaux se forme généralement quand il fait moyennement froid (entre -10 et -20°C) et que l’air est assez humide. Or leurs formes compliquées ne se prêtent pas très bien aux phénomènes optiques comme les parhélies.

Pour que des faux soleils apparaissent, il faut plutôt une autre sorte de flocons à laquelle on pense moins spontanément : des plaquettes, que l’on peut se figurer comme des «assiettes» en forme d’hexagone. Quand la lumière traverse ces plaquettes par la tranche (ou par le côté, si l’on préfère), alors elle dévie par environ 22° ou un peu plus — mais jamais moins, ce qui explique pourquoi les chiens de soleil photographiés par Mme Langlois s’étirent un peu, mais seulement vers l’extérieur. Les deux points lumineux que l’on voit sur l’image sont les endroits où cette déviation redirige la lumière vers l’observateur.

Maintenant, si ce n’était que de ça, on devrait en principe voir des parhélies tout le tour de «galarneau», et pas seulement en deux points sur les côtés — on peut imaginer un angle de 22° qui passerait par un point apparent au-dessus de Soleil, par exemple. Ce qui fait que les «chiens» paraissent de part et d’autre du Soleil, c’est que les plaquettes de glace ont tendance, dans certaines circonstances, à s’orienter toutes plus ou moins à l’horizontale.

Cela peut sembler étonnant, mais, comme le montre le graphique ci-contre, c’est essentiellement leur «mode par défaut». Voyons pourquoi...

Quand un flocon tombe, il déplace de l’air sur son passage. Et pour s’écouler sur les côtés du flocon, l’air doit accélérer. Il va alors se passer avec ces gaz essentiellement la même chose que lorsqu’une file de voitures de course roulant lentement et pare-chocs contre pare-chocs obtient le feu vert : la première peut accélérer avant la seconde, qui elle accélère un peu avant la troisième, et ainsi de suite. Avec pour résultat que la file qui, il y a un moment à peine, était bien serrée, devient rapidement parsemée.

La même règle vaut pour les gaz qui contournent un flocon, ce qui implique qu’il y a des zones aux franges du flocon où l’air se raréfie (la pression est plus basse). Quand un côté est plus bas que le reste, cette zone de basse pression est située juste au-dessus, ce qui aspire le côté abaissé vers le haut; quand un côté est plus élevé que le reste, la basse pression se situe juste en dessous et le ramène vers le bas. C’est ce qui permet (à l’occasion) aux petites plaquettes de glace de se maintenir à peu près horizontalement et de faire des chiens de soleil.

Bien sûr, il faut pour cela que plusieurs autres conditions soient réunies. Un temps venteux, par exemple, peut les empêcher de s’orienter comme il faut. Il peut ne pas y avoir assez de plaquettes dans l’atmosphère, un jour donné, pour créer un parhélie. Et il faut que toutes les conditions soient réunies quand le Soleil est encore bas dans le ciel — s’il est trop haut, les faux soleils ne seront visibles qu’en altitude. Mais c’est un phénomène qui peut quand même s’observer à l’occasion sous nos latitudes.

Sources:

  • Carl R. Nave, «The 22° Halo», Hyperphysics, 2017, goo.gl/RSzQx6
  • Les Cowley, «Sundog formation», Atmospheric Optics, s.d., goo.gl/VHhdnE
  • Robert Fosbury, How crystals fall, ESO, s.d., goo.gl/3x5WAC

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Quand un flocon en plaquette tombe, il déplace de l’air qui se trouve sur son chemin. À cause de cela, l’air doit accélérer quand il passe aux franges du flocon, ce qui crée des zones de basse pression qui le maintiennent à l’horizontale.

«J’aimerais savoir pourquoi les météorologues parlent de tempêtes hivernales quand on est en janvier ou en février. Il me semble pourtant très évident que les tempêtes sont «hivernales» à ce temps-ci de l’année, non?» demande Rita Cloutier, de Rimouski.

À première vue, en effet, cela semble s’apparenter à ce qu’un de mes anciens collègues appelait un «pléonasme inutile», en insistant avec un brin de malice sur le «inutile». Mais comme l’explique Steve Boily, météorologue pour Environnement Canada, il ne s’agit pas d’un type de tempête particulier, mais simplement du nom d’un avertissement météo. Ce sont des conditions de neige et/ou de vent qui peuvent rendre les routes dangereuses et les activités extérieures plus hasardeuses — d’où l’idée d’en avertir la population.

Pour déterminer quand lancer cette alerte, Environnement Canada applique essentiellement deux critères. Ou bien il tombe 25 cm de neige en moins de 24 heures. Ou bien il en tombe seulement 15 cm en 12h, mais alors au moins un seuil d’avertissement doit être dépassé pour le vent (rafales de 90 km/h), la poudrerie (visibilité de moins de 800 m et vents de 30 km/h et plus pendant au moins trois heures), le froid extrême (grosso modo, en bas de -28°C dans le sud du Québec en tenant compte du facteur éolien, mais il y a plusieurs critères possibles, ici) ou encore la pluie verglaçante (durée d’au moins deux heures ou toute menace pour les transports).