Comme l'indice de réfraction dépend de la longueur d'onde en raison inverse du carré de celle-ci, la réfraction des rayons lumineux par l'atmosphère est plus importante pour les courtes longueurs d'onde que pour les longueurs d'onde plus grandes. Le bleu sera donc plus réfracté que le vert, lui-même plus réfracté que le rouge. Un rayon bleu peut survenir après le rayon vert mais la diffusion Rayleigh le rend encore plus rare : la diffusion de la lumière par les molécules de l'atmosphère agissant en 1/λ⁴, λ étant la longueur d'onde, le rayonnement bleu sera plus diffusé que le vert (dont la longueur d'onde est plus grande que pour le bleu), lui-même plus diffusé que le rouge (dont la longueur d'onde est la plus grande dans le domaine visible).

1. Un rayon vert et bleu

Une observation d'une configuration rare a été effectuée lors d'un coucher du Soleil en juin 2025 à Anglet (Pyrénées-Atlantiques). Le point d'observation était situé en surplomb de l'Océan Atlantique, à une altitude de 49 m, et un mirage inférieur (image 1.1) est survenu 3 min 29 sec avant l'événement du jour. Des petits nuages étaient présents à l'horizon ouest (cf. photo 1.7 de la page sur le mirage inférieur pour les nuages) et l'un d'eux, minuscule, était exactement sur la ligne de visée de l'ultime rayon du Soleil. Dans la vue générale de l'image 1.2 (avec mirage inférieur pour les nuages), un rayon vert particulièrement brillant apparaît après la disparition du disque brillant du Soleil : le centre est vert et on distingue un peu de bleu dans les extrémités gauche et droite. Des images de meilleure résolution permettent de préciser la situation : la photographie 1.3 est une image agrandie de 1.2, et 1.4 et 1.5 sont des vues, à la même échelle, réalisées 0.65 seconde et 0.92 seconde après 1.3 (la série complète comporte huit photographies en 1.65 seconde). Les images 1.3 à 1.5 sont alignées par rapport au petit nuage. Malgré la mise au point de qualité dégradée, on distingue sans ambiguïté les éléments suivants :
- le centre du faisceau est vert et il traverse le nuage ;
- les extrémités gauche et droite sont bleues à l'extérieur du nuage.

Un coucher de Soleil est un événement qui dure quelques minutes avec plusieurs étapes d'autant plus cruciales qu'elles sont éphémères, et la réalisation de photographies doit obéir à une stratégie préétablie afin de laisser le moins de place possible à l'indécision. Or, pour un objectif photographique autofocus, la mise au point dans des conditions inhabituelles (Soleil très brillant ou rayon vert de petite dimension, faible et peu contrasté) est comme la pensée humaine dans une situation d'urgence, cela peut nécessiter plus de temps que ce que les conditions permettent.

Concrètement, j'ai effectué la mise au point au début du phénomène, quand le centre du Soleil était à environ un degré de l'horizon marin, et j'ai ensuite désactivé le mode automatique de l'autofocus afin de ne pas perdre de précieuses secondes par une nouvelle mise au point à chaque prise de vue. La qualité de la mise au point était assez moyenne mais acceptable pour l'observation du mirage inférieur (image 1.1). Pour une raison inconnue, cette qualité a été dégradée 2 min 30 s après sans que je m'en rende compte, ne vérifiant pas la mise au point après chaque image afin de ne pas perdre de temps et rater un événement bref et remarquable qui serait produit par la réfraction. Cette situation dégradée est demeurée jusqu'à la fin du spectacle (car c'en est bien un), et le rayon vert-bleu, ainsi que le petit nuage placé sur son chemin, sont d'une netteté qui pourrait être meilleure. Néanmoins, les images 1.3 à 1.5 ne présentent aucune incertitude sur la réalité du phénomène.

2. Des lueurs bleues

Le rayon bleu est plus rare que le vert et il consiste généralement en quelques lueurs bleues aux côtés du liseré vert sur le bord supérieur du Soleil (images 2.1 à 2.5).