Dans de bonnes circonstances, un fin liseré vert est décelable sur la partie supérieure du Soleil à son lever ou son coucher. Quand il apparaît à l'instant précis de sa disparition et qu'il est très amplifié par le phénomène de mirage, on l'appelle le rayon vert.

L'indice de réfraction dépend de la longueur d'onde en raison inverse du carré de celle-ci selon la loi suivante : n = a + b / λ², λ étant la longueur d'onde. Comme celle du vert est plus faible que celle du rouge, le vert sera plus dévié que le rouge. On peut alors considérer que la réfraction produit un soleil vert très légèrement au-dessus du soleil blanc (addition de toutes les couleurs), lui-même un peu au-dessus d'un soleil rouge. Le schéma montre cette configuration pour une observation en O avec le Soleil S sous l'horizon O H : après réfraction, le rouge et le vert apparaissent au-dessus de l'horizon avec des décalages verticaux différents.

Avec un téléobjectif puissant, on voit assez fréquemment un liseré vert au sommet du limbe solaire, souvent très faible mais bien perceptible, et parfois un liseré rouge dans sa partie inférieure. L'apparition du véritable rayon vert est rare et les images suivantes en sont des représentations photographiques très utiles pour conserver la marque de ce moment fugace.

L'observation visuelle du rayon vert, sans instrument optique, est irremplaçable et procure une sensation d'étrangeté, d'inattendu. Ainsi en mars 2025, le rayon vert a été très bien visible à l'œil nu depuis Biarritz au coucher du Soleil : un beau vert, non perturbé par le jaune ou l'orange qui dominait auparavant, suffisamment brillant pour que l'observation soit dénuée d'incertitude sur sa réalité, et d'une durée inférieure à une seconde mais suffisamment longue pour être certain d'avoir bien assisté au phénomène. La vidéo qui en a été faite n'est, hélas, pas à la hauteur de l'événement capté par l'observation visuelle.

Le bleu est visible parfois sous forme de lueurs réduites sur le limbe supérieur du Soleil mais la diffusion de Rayleigh et l'extinction par les aérosols présents dans les couches basses de l'atmosphère le rendent beaucoup plus rare.

1. Un rayon vraiment vert

1.1 Observations à Biarritz

Les photographies 1.1 à 1.7 ont toutes été effectuées à Biarritz lors de couchers du Soleil au-dessus de l'Océan Atlantique. Les images 1.1 et 1.2 effectuées le même jour (mais qui ne sont pas à la même échelle) montrent deux étapes d'une situation perturbée par des nuages qui, eux aussi, subissent un mirage devant le disque solaire (image 1.1). Mais, par chance, aucun nuage n'était présent à l'emplacement précis de la disparition du Soleil sous l'Océan Atlantique (image 1.2) et le rayon vert est apparu. Le phénomène est bref, ce n'est pas un flash instantané mais il a une durée appréciable (une seconde), et il n'a rien d'éblouissant : une photographie avec un téléobjectif est le plus sûr moyen de l'apprécier de façon durable.

Les conditions atmosphériques étaient assez similaires sur le même site le lendemain avec la présence d'une zone verte sur le bord supérieur du Soleil (images 1.3 et 1.4). En juillet 2022, un autre rayon vert est apparu fugacement depuis la même plage (1.5 et 1.6).

Le rayon vert est rarement aussi brillant que dans les images 1.2 et 1.6 ; soit il est mêlé à du orange, soit il apparaît beaucoup plus terne. Ainsi, en 1.7, une lueur verte et une autre orange sont visibles faiblement avant la disparition du Soleil.

En vidéo, le phénomène peut être contemplé plus aisément avec l'apparition d'une petite lumière verte juste avant la disparition du Soleil sous l'horizon (août 2024) :

1.2 Observations à Anglet

La rapidité du phénomène et sa complexité chromatique peuvent être aussi comprises par les images 1.8 à 1.11 réalisées depuis l'immense plage d'Anglet, près de Biarritz, dans les Pyrénées-Atlantiques.

Les images 1.8 et 1.9 réalisées un soir d'avril 2025, et présentées à la même échelle, montrent la rapidité du phénomène car il ne s'est écoulé que 0.26 seconde entre les deux photographies, la deuxième étant malheureusement floue. Les images 1.10 et 1.11 ont été réalisées un soir de mai 2025 et sont elles aussi présentées à la même échelle. C'est un assemblage de jaune, de vert et d'orange qui évolue rapidement car les deux images ne sont séparées que par 0.27 seconde.

En juin 2025, lors d'un coucher du Soleil décrit sur cette page, deux rayons verts sont apparus (images 1.12 et 1.13).

2. Des lueurs vertes

Les images suivantes montrent la présence de lueurs vertes sur la partie supérieure du disque solaire lors de plusieurs couchers de notre étoile. Dans les images 2.1 à 2.3 réalisées le même soir, les derniers rayons sont verts quand le Soleil est sur le point de disparaître derrière des nuages à l'horizon.

L'image 2.4 a été obtenue grâce à une absorption atmosphérique importante qui a permis d'atténuer la luminosité du Soleil peu avant son coucher lors de la canicule de juin 2022. Un fin liseré vert apparaît sur le bord supérieur du Soleil. Le filtre naturel constitué par l'absorption atmosphérique a aussi permis de voir plusieurs taches solaires (lieux d'intense activité magnétique) ainsi que le passage d'un avion avec sa trainée de condensation. Les images 2.5 et 2.7 offrent une situation plus complète avec des lueurs vertes sur le bord supérieur et un liseré rouge sur le bord inférieur, et, pour 2.7, un hélicoptère devant le disque solaire.

Les photographies 2.9 et 2.10 n'ont subi aucun trucage évidemment et concernent simplement un beau coucher de Soleil à Biarritz en février 2023, par une atmosphère particulièrement calme et limpide.

Alors que le Soleil descend et se rapproche de l'horizon, une zone verte apparaît dans l'image 2.14 au passage de son bord supérieur par une zone ayant un changement brusque dans l'évolution de l'indice de réfraction.