Levez les yeux au ciel par un matin d’automne ou un soir de printemps, quand le soleil est encore bas sur l’horizon et qu’un voile de cirrus effilochés dérive en altitude. Si vous apercevez soudainement un fragment d’arc-en-ciel suspendu tout là-haut, inversé, souriant vers le bas comme un croissant de lumière colorée au-dessus de votre tête, vous venez de croiser l’un des phénomènes optiques les plus beaux et les plus méconnus du ciel : l’arc circumzénithal.
Souvent confondu avec un arc-en-ciel ordinaire, parfois qualifié d’arc-en-ciel à l’envers, ce photométéore possède ses propres règles de formation, une géométrie stricte, et des couleurs d’une pureté qui dépasse même celle des arcs-en-ciel classiques. Voici tout ce qu’il faut savoir pour le comprendre, l’identifier et le capturer en photo.
Qu’est-ce qu’un arc circumzénithal ? Définition et formation
Un arc circumzénithal est un phénomène atmosphérique optique (un photométéore) à l’apparence d’un arc-en-ciel qui se forme autour du zénith et qui est courbé dans la direction opposée au soleil.
Son nom vient du latin circum (autour) et du terme zénith, ce point du ciel situé exactement à la verticale de l’observateur. La traduction est presque littérale : un arc qui tourne autour du zénith.
Comment se forme-t-il vraiment ?
Il se forme par la réflexion et la réfraction de la lumière passant dans une couche de cirrus ou dans des traînées de condensation. Ces cirrus contiennent des cristaux de glace orientés horizontalement : les rayons du soleil entrent par la face supérieure des cristaux et ressortent par l’un des côtés, le tout en subissant une réfraction à chaque changement de médium.
Imaginez chaque cristal de glace comme un minuscule prisme posé à plat dans le ciel.
La réfraction à travers les deux faces orthogonales (à 90° l’une de l’autre) donne une séparation des couleurs très pure, plus pure même que celle d’un arc-en-ciel.
C’est précisément cette géométrie particulière, l’angle droit entre la face d’entrée et la face de sortie de chaque cristal — qui explique pourquoi les couleurs de l’arc circumzénithal semblent si saturées, si intenses, presque irréelles quand on les voit pour la première fois.
Pour que les conditions soient réunies, de petits cristaux de glace plats à six faces doivent être suspendus haut dans le ciel pour créer un champ de minuscules prismes.
Ces cristaux sont typiquement présents dans les cirrus, ces nuages fins et translucides qui dérivent entre 6 000 et 12 000 mètres d’altitude.
La lumière est réfractée à travers les cristaux de glace d’un type de nuage appelé cirrus, dérivant entre 5 000 et 14 000 mètres d’altitude, c’est pourquoi le phénomène est situé plus haut dans le ciel et ne peut s’observer que par temps dégagé.
L’ordre des couleurs : pourquoi dit-on « arc-en-ciel à l’envers » ?
Généralement, il ne se forme qu’un quart de cercle centré au zénith du même côté que le soleil, et ses couleurs vont du bleu à l’intérieur au rouge à l’extérieur (par rapport au rayon de courbure).
Dans un arc-en-ciel classique, le rouge est à l’extérieur de la courbure et le violet à l’intérieur — ce qui est déjà le cas ici, mais comme l’arc est retourné, le rouge se retrouve en bas et le violet en haut.
Les couleurs d’un arc circumzénithal sont inversées par rapport à celles d’un arc-en-ciel ; l’extrémité violette du spectre est plus proche du zénith, tandis que la plage rouge est la plus proche de la Terre.
D’où ce surnom populaire d' »arc-en-ciel à l’envers », même s’il est optiquement approximatif.
Selon l’Atlas international des nuages de l’Organisation météorologique mondiale, l’arc circumzénithal est un demi-cercle coloré proche du zénith dont le vertex se situe à environ 48 degrés au-dessus du Soleil, affichant des couleurs vives : rouge à l’extérieur dans sa partie inférieure et violet à l’intérieur dans sa partie supérieure.
Dans quelles conditions et à quelles périodes l’observer ?
La fenêtre d’observation est précise. Contrairement à l’arc-en-ciel qui réclame de la pluie et un soleil derrière soi, l’arc circumzénithal dépend entièrement de la hauteur du soleil et de la présence de cirrus. Les deux conditions doivent être réunies simultanément, et c’est là que réside la difficulté.
La contrainte angulaire : tout se joue à moins de 32°
L’arc ne peut se former que lorsque la hauteur du soleil ne dépasse pas 32°, sinon les rayons subiraient une réflexion totale interne dans le cristal. La hauteur optimum se situe entre 15° et 25°.
Concrètement, cela signifie que le soleil doit être relativement bas sur l’horizon, non pas au lever ou au coucher (trop bas), mais dans cette plage intermédiaire caractéristique des matinées ou des débuts d’après-midi, selon la saison.
En présence de parhélies, il existe une forte probabilité que l’arc circumzénithal soit visible, surtout si la hauteur du Soleil se situe entre 15 et 25 degrés, étant donné que ces deux phénomènes sont causés par des cristaux de glace en plaquettes orientés horizontalement.
Voir des parhélies (ces « faux soleils » qui encadrent le soleil) dans le ciel est donc un excellent indice : regardez immédiatement vers le zénith.
Le rôle des cirrus et des traînées de condensation
Pas n’importe quel nuage. Les cirrus, ces filaments blancs et vaporeux qui strient parfois le ciel bleu — sont le terrain de jeu exclusif de l’arc circumzénithal. Les traînées de condensation laissées par les avions peuvent aussi jouer le même rôle lorsqu’elles se dispersent en un voile translucide. Ce voile doit être suffisamment dense pour contenir assez de cristaux orientés, mais suffisamment transparent pour laisser passer la lumière solaire. Un ciel totalement couvert n’offre aucune chance.
Dans la plupart des cas, un arc circumzénithal durera au moins une demi-heure, et parfois plus — beaucoup de temps pour l’admirer et le photographier.
C’est une autre différence notable avec l’arc-en-ciel, souvent fugace :
l’arc circumzénithal reste jusqu’à ce que l’angle solaire change, à moins que les conditions météorologiques ne changent radicalement.
Fréquence en France : un événement rare mais pas exceptionnel
Le phénomène est météorologiquement rare : en Europe, il n’en apparaîtrait que treize par an. Trivialement, ce phénomène a l’apparence d’un arc-en-ciel renversé.
Les arcs circumzénithaux sont plus fréquents dans les climats plus froids, où les cristaux de glace ont tendance à s’accumuler dans le ciel en abondance, bien qu’ils puissent également être observés dans les zones tempérées, en particulier par temps plus frais.
En France, les chances d’observation augmentent en automne et au printemps, quand le soleil reste suffisamment bas une bonne partie de la journée et que les dépressions atlantiques transportent régulièrement des voiles de cirrus. Le nord du pays (où les hivers sont longs et le soleil peu élevé) offre paradoxalement de bonnes fenêtres d’observation matinales. Pour les amateurs de phénomènes célestes, consulter un astronomie phenomenes celestes calendrier peut aider à anticiper les conditions favorables.
Arc circumzénithal, halo, parhélie : comment ne pas les confondre ?
C’est la question que se posent la plupart des observateurs. Ces phénomènes partagent la même origine (des cristaux de glace en altitude), mais chacun a sa signature visuelle propre. Les confondre, c’est rater une identification qui peut pourtant se faire en quelques secondes.
Guide visuel pour identifier chaque phénomène
Le halo solaire est le plus courant de la famille.
Le halo est un cercle que l’on peut observer en toute saison autour du soleil ou de la lune. Comme dans l’arc-en-ciel, la lumière est décomposée et la couleur rouge se trouve à l’intérieur du cercle, en direction du soleil.
Il forme un anneau complet (ou presque) centré sur le soleil, impossible à confondre avec l’arc circumzénithal, qui lui est centré sur le zénith. Pour en apprendre davantage sur ce phénomène cousin, l’article sur le halo solaire danger yeux détaille également les précautions à prendre lors de l’observation.
La parhélie, ou « faux soleil », présente une tout autre géométrie.
Le phénomène consiste en l’apparition de deux images lumineuses, aux couleurs du spectre solaire, éloignées de l’astre d’une distance angulaire comprise entre 22° et 46°. Elles sont placées de part et d’autre du soleil, sur une ligne horizontale appelée cercle parhélique.
La parhélie flanque le soleil horizontalement, tandis que l’arc circumzénithal trône au-dessus, perché vers le zénith.
Le parhélie s’observe lorsque le soleil est bas sur l’horizon, contrairement à l’arc circumzénithal.
Leurs conditions d’apparition se chevauchent néanmoins souvent, et il est fréquent de voir les deux simultanément dans le ciel.
Quant au halo lunaire, il obéit aux mêmes lois physiques que son équivalent solaire, mais la Lune remplace le Soleil comme source lumineuse. L’article dédié au halo lunaire explore en détail les mécanismes de ce phénomène nocturne. Existe-t-il un arc circumzénithal lunaire ? Techniquement oui, mais il est extrêmement rare car la Lune produit beaucoup moins de lumière que le Soleil, rendant la réfraction dans les cristaux de glace difficilement visible à l’œil nu. Pour aller plus loin sur la signification et la symbolique de ces halos nocturnes, voir aussi l’article sur le halo autour de la lune signification.
Résumé des caractéristiques distinctives
En pratique, trois questions suffisent à identifier l’arc circumzénithal :
- L’arc est-il situé très haut dans le ciel, proche du zénith (et non autour du soleil) ? → Oui pour l’arc circumzénithal.
- L’arc est-il courbé vers le bas (concave vu du sol), comme un sourire inversé ? → Oui, c’est la signature principale.
- Les couleurs sont-elles particulièrement vives et saturées, avec le violet en haut et le rouge en bas ? → Oui, c’est son identité chromatique.
L’arc circumhorizontal, parfois confondu, est lui situé près de l’horizon et non au zénith, une erreur compréhensible puisque les deux arcs partagent une formation similaire par réfraction dans des cristaux de plaquettes.
Comment photographier un arc circumzénithal : guide pratique
La bonne nouvelle, c’est que l’arc circumzénithal est un sujet photographique relativement généreux.
Il dure au moins une demi-heure dans la plupart des cas
, ce qui laisse le temps de sortir son matériel, d’ajuster ses réglages et de soigner la composition. Pas besoin de réflexes de sprinter, contrairement à certains phénomènes fugaces.
Réglages pour smartphones et appareils photo
Un smartphone récent suffit amplement pour capturer un arc circumzénithal de qualité. La luminosité diurne est favorable : pas de poses longues, pas d’ISO poussés. La principale difficulté vient du cadrage (il faut pointer vers le zénith) et de la gestion de l’exposition face à un ciel potentiellement très lumineux.
Sur smartphone, activez le mode Pro ou manuel si disponible, ce qui permet de contrôler l’exposition manuellement.
L’exposition est généralement gérée de façon automatique, mais vous pouvez régler une jauge pour éclaircir ou assombrir l’image. L’exposition négative est intéressante afin de réduire la luminosité lors d’un shooting en pleine journée.
Concrètement : si votre arc apparaît trop pâle sur l’écran, sous-exposez légèrement (valeur négative sur le curseur d’exposition) pour faire ressortir les couleurs.
Avec un appareil photo reflex ou hybride,
choisissez le mode Manuel ou Priorité à l’ouverture pour un maximum de contrôle sur vos paramètres.
Pour obtenir des couleurs plus saturées, essayez de sous-exposer l’arc d’un ou deux diaphragmes.
La mise au point sur l’infini est suffisante, l’arc se forme à des kilomètres de hauteur et aucun autofocus ne sera perdu à chercher.
Cadrage, composition et angle de vue
Regarder vers le zénith avec un smartphone crée souvent une photo maladroite, avec un ciel trop uniforme et sans point d’ancrage. Quelques astuces changent tout : inclinez légèrement l’appareil pour intégrer un premier plan (un toit, des arbres, une ligne d’horizon) dans le bas de l’image. L’arc coloré suspendu au-dessus d’un paysage identifiable gagne immédiatement en impact visuel.
Ajustez la longueur focale pour avoir le plus grand angle possible. Pour obtenir l’arc complet, il faut un très grand angle (la photo peut nécessiter l’équivalent de 15 mm de focale).
Sur smartphone, le mode ultra grand-angle (souvent appelé « 0.5x ») est votre meilleur allié pour saisir l’intégralité de l’arc dans le cadre. Si l’arc est partiel ou fragmentaire, concentrez-vous sur la portion la plus colorée et jouez avec les contrastes du ciel environnant.
Conseil de composition : placez l’arc dans le tiers supérieur de l’image plutôt qu’en son centre.
Cadrez de façon à ce que la ligne d’horizon et l’arc soient sur le tiers supérieur de l’image
si possible, cela donne de la respiration à la scène et renforce l’impression de hauteur.
Précautions à ne pas négliger
L’arc circumzénithal se forme quand le soleil est relativement bas (moins de 32° d’élévation), mais ce « relativement bas » représente tout de même un soleil bien présent dans le ciel. Ne pointez jamais votre objectif directement vers le soleil pour vérifier sa position. Regardez d’abord à l’opposé du soleil, vers le zénith, puis éventuellement ajustez le cadrage.
Soyez toujours positionné dos au soleil ou à angle oblique, jamais en vision directe.
Pour les appareils photo avec un objectif de diamètre important, l’exposition directe au soleil dans le champ peut endommager le capteur. Utilisez un pare-soleil et vérifiez que votre cadrage ne pointe pas vers la source lumineuse. Sur smartphone, le risque est moindre grâce aux capteurs plus petits, mais l’éblouissement dégrade la qualité de l’image : couvrez votre main au-dessus de l’objectif pour créer de l’ombre si le soleil entre dans le champ.
FAQ sur les arcs circumzénithaux
Peut-on prédire l’apparition d’un arc circumzénithal ? Partiellement. Les applications météo qui affichent la couverture nuageuse haute (cirrus) permettent d’estimer les chances. Si votre région annonce un voile de cirrus avec un ciel partiellement dégagé et que le soleil sera à moins de 30° d’élévation dans la matinée ou l’après-midi, les conditions sont potentiellement réunies.
Quelle est la différence entre arc circumzénithal et arc circumhorizontal ? Les deux se forment par réfraction dans des cristaux de plaquettes, mais l’arc circumzénithal apparaît au zénith (en haut, concave vers le bas) quand le soleil est bas, tandis que l’arc circumhorizontal apparaît près de l’horizon (en bas, parallèle à lui) uniquement quand le soleil est très haut (plus de 58° d’élévation). Ils ne peuvent pas coexister dans le même ciel.
L’arc circumzénithal annonce-t-il la pluie ? Indirectement, oui. Les cirrus qui le produisent précèdent souvent une perturbation atmosphérique. La météorologie populaire attribue aux halos en général un rôle d’annonceur de mauvais temps, et dans le cas des cirrus, qui précèdent fréquemment les fronts chauds, cette intuition n’est pas totalement fausse.
Peut-on le voir depuis un avion ?
Tout comme avec un arc-en-ciel, il est possible de voir un arc circumzénithal depuis l’intérieur d’un avion, bien qu’il puisse être difficile à distinguer en raison de l’angle de vue.
Partager ses observations et rejoindre la communauté
Une photo réussie d’arc circumzénithal mérite d’être partagée, et les plateformes ne manquent pas. Les communautés météo françaises comme Infoclimat disposent d’espaces photo où les observateurs soumettent régulièrement leurs clichés de halos, parhélies et arcs circumzénithaux. Ces galeries collaboratives constituent une ressource précieuse pour comparer, identifier et valider ses propres observations.
Sur les réseaux sociaux, les hashtags #halossolaires, #circumzenithal ou #photometéore permettent de trouver d’autres observateurs et de partager vos découvertes avec une audience qui apprécie ces phénomènes. La Société Astronomique de France et plusieurs associations régionales d’astronomie populaire organisent aussi des sessions d’observation et de vulgarisation autour des phénomènes atmosphériques, une belle façon de transformer une photo isolée en conversation scientifique.
Le vrai plaisir reste pourtant simple : lever les yeux plus souvent. L’arc circumzénithal est là, dans ce ciel que l’on traverse quotidiennement sans vraiment regarder vers le haut. Il attend les matins d’automne quand les cirrus glissent doucement et que le soleil ne s’est pas encore hissé trop haut, une invitation silencieuse à redécouvrir ce que la physique de l’atmosphère dessine en secret, juste au-dessus de nos têtes.