Les photométéores
Les photométéores sont des phénomènes lumineux observés dans l'atmosphère.
Outre l'arc-en-ciel,
d'autres photométéores se manifestent de temps à autre
tels que les halos solaires ou lunaires, les couronnes solaires ou lunaires
également, les irisations, les gloires, les anneaux de Beshop, les mirages,
les tremblotements... 
L'arc en ciel est un phénomène optique résultant de la décomposition de la lumière blanche du soleil au travers des gouttes de pluie. C'est Pascal qui le premier a expliqué ce phénomène. Lorsque l'on observe un arc en ciel (parfois même il est double) le soleil est toujours situé dans le dos de l'observateur. Il faut de plus bien entendu une averse de pluie et lorsque l'arc apparait incomplet c'est que la position de l'observateur n'est pas optimale. Ce phénomène s'observe principalement par temps de traine propice aux ondées.Plus les gouttes de pluie sont grosses, plus l'arc-en-ciel est coloré. Les plus beaux arcs se manifestent donc lors de grosses averses ou d'orage.Il arrive aussi qu'on ne voie seulement que certaines parties de l'arc lorsque les nuages se déchirent et que la pluie tombe irrégulièrement. On peut observer le même phénomène à travers un jet d'eau ou une fontaine.
Il est dû à la réfraction et à la réflexion des rayons solaires par chacune des gouttes d'eau, la première décomposant la lumière blanche du Soleil selon les couleurs du spectre, et la seconde la déviant vers l'observateur. Comme les gouttes d'eau ne diffèrent guère les unes des autres, l'arc-en-ciel se présente sous forme d'une bande continue. Une réflexion unique donne un seul arc-en-ciel, et une réflexion double en donne deux. La grosseur des gouttes a beaucoup d'importance pour l'intensité des couleurs et la largeur de l'arc. Ainsi, les arcs-en-ciel dus à la bruine (dont les gouttes mesurent 0,05 mm) sont pâles et blafards.
.
Le halo est une large
couronne lumineuse autour du soleil ou de la lune. Ce phénomène
est produit par la réflexion et la dispersion des rayons solaires dans
les cristaux de glace
(plus rarement dans les gouttes de pluie). Il témoigne de la présence
de nuages à haute altitude qui précèdent l'arrivée
d'un
front chaud. Les couronnes se produisent
dans les mêmes conditions. Quant aux irisations, elles se produisent également
lorsque la lumière solaire se réfracte dans les nuages d'altitude,
mais elle se manifeste par deux zones situées de part et d'autre du soleil
montrant les couleurs de l'arc-en-ciel. Le mot " halo ", qui vient
du grec " halos ", signifie phénomènes météoriques
circulaires. Les halos sont des images optiques de formes diverses, constituées
dans l'atmosphère par la réfraction et la réflexion de
la lumière sur les cristaux de glace en suspension. On sait que
la glace forme des cristaux hexagonaux dans les cirrus de haute altitude circulant
dans un ciel bleu. Ces cristaux constituent des prismes à six côtés
et à section transversale présentant six angles. Les rayons du
Soleil passant à travers eux sortent selon des angles de 22° et de
46°, ce qui fait que les anneaux formés autour du Soleil et de la
Lune ont toujours un rayon de 22° et de 46° (le petit et le grand halo).
Les formes dépendent de la situation des cristaux de glace dans l'espace
.
La gloire est un phénomène rare et il faut être en altitude, notamment en avion, pour apercevoir le phénomène. Il s'agit en fait d'une série d'anneaux colorés qui se forment autour de l'ombre de l'avion projetée sur les nuages environnants. La disposition des couleurs est toujours la même: rouge à l'extérieur, violet à l'intérieur. Le phénomène est dû à la diffraction et la réflexion de la lumière solaire sur les gouttes d'eau des nuages. En certaines circonstances, les gloires peuvent se former autour de l'ombre de l'observateur, elle-même projetée sur les brouillards ou les nuages à proximité. Ce phénomène optique est particulièrement joli à observer en montagne.
Les mirages s'expliquent par la courbure plus ou moins prononcée des rayons lumineux. Ces derniers traversent des couches d'air de densité différente, si bien que leur trajectoire n'est plus rectiligne. Deux cas peuvent se produire: - Si le sol est surchauffé, l'indice de réfraction de l'air augmente quand on s'élève. Les rayons lumineux qui partent d'un objet éloigné ont une convexité tournée vers le sol. A l'endroit où ces rayons atteignent le sol, l'objet devient visible, mais en image inversée, comme s'il se réflechissait dans une nappe d'eau. C'est le mirage des déserts. On peut aussi l'observer en France, par temps chaud, sur les routes goudronnées. - Si le sol est plus froid que l'air, le rayon lumineux a sa convexité tournée vers le haut. L'image paraît au-dessus de l'objet vu directement. De tels mirages s'observent souvent en montagne ou au-dessus de la mer. C'est ainsi que l'on peut voir des objets situés en dessous de l'horizon.
Le ciel bleu
est le résultat de la diffusion de la lumière solaire par l'atmosphère.
Si celle-ci n'existait pas, nous verrions une voûte céleste toute
noire et les étoiles seraient visibles en plein jour. Les rayons du Soleil
sont en effet diffusés dans toutes les directions par les molécules
de l'air, ainsi que par les particules de poussière et par les gouttes
d'eau de l'atmosphère. Mais
comment peut-on voir cette couleur bleue ? Lorsque nos yeux voient en même
temps toutes les couleurs du spectre, nous avons la sensation du blanc, le rayonnement
bleu de courte longueur d'onde étant dispersé dans l'atmosphère
par les molécules, les poussières et les gouttes d'eau. C'est
donc la partie bleue de la lumière solaire qui se trouve mise de façon
préférentielle en évidence, à l'inverse des rayonnements
rouge, jaune et vert. Les variations de tonalité du bleu sont également
liées à la diffusion. Plus il y a de poussières et de gouttes
d'eau dans l'air, plus la couleur bleue est faible. Par temps beau et sec, le
ciel parait même plus blanc et gris que bleu. A l'inverse, l'absence de
poussières et de gouttes d'eau permet à la radiation bleue de
se renforcer (par exemple en haute montagne).