CHAPITRE Xlir

DES PHÉKÛHÈNES ÉLECTRIQUES DE l' ATMOSPHÈRE.

Des orages.

Les orages sont produits dans les jours de calme et de forte chaleur par les vitesses ascendantes de Tair chargé de vapeurs, qui se condensent et forment des nuages à mesure qu'elles pénètrent dans une région plus élevée et plus froide. Ces nuages séparent la tension électrique inférieure de celle supérieure et prennent des formes bien arrêtées sous l'attraction de ces tensions inverses. Ces formes ne sauraient résulter d'une force expansive ou répulsive intérieure, comme on le suppose, car une pareille force disperserait les bords du nuage au lieu de lui donner la forme arrêtée et arrondie. Les nuages orageux sont blanchâtres, lorsque les différences de tension sont faibles ; mais le mouvement ascensionnel se continuant, l'électricité se raréfie à leur surface inférieure et s'augmente à la surface supérieure qui refoule la couche où elle pénètre. La différence des tensions électriques en regard tendant à s'effacer par le plus court chemiuj elles ne peuvent s'écarter latéralement : elles compriment donc le nuage intermédiaire qui s'obscurcit en augmentant en densité et s'aplatit progressivement. La pression électrique, cause de cet aplatissement, augmentant en raison inverse du carré de la distance des deux surfaces du nuage, à mesure que celle-ci diminue, l'air iatérieur cède sons celte pression croissante et devient mauvais conducteur de l'électricité, en sorte qu'il isole de plus en plus l'une de l'autre les tensions électriques inverses qui le compriment avec une force croissante, jusqu'au moment où une étincelle électrique supprime en totalité ou en partie cette pression devenue excessive, et détruit la différence de tension électrique des deux surfaces supérieure et hiférieure du nuage, de manière à constituer une tension électrique moyenne. A ce moment l'air intérieur du nuage, auparavant comprimé, et dont l'élasticité faisait équilibre à la pression électrique subitement détruile, fait explosion et produit une détonation sonore bientôt suivie par d'autres, car la dilatation subite

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du nuage, comprimant Tair ambiant en dépassant le point d'égalité de pression, celui-ci réagit à son tour avec impétuosité et se précipite au cœur du nuage, qui devient un cenlre de vibrations successives ou d'explosions décroissantes qui constituent les vibrations sonores du roulement décroissant du tonnerre.

En même temps le nuage augmentant de volume par sa dilatation, produit du froid, perd de sa force dissolvante, de la vapeur d'eau, et chaque coup de tonnerre détermine une averse de pluie.

Morige ayant reconnu que la foudre accompagne toujours, ou comme cause ou comme effet, la formation subited'un grand nuage, en a conclu avec raison que le bruit du tonnerre n'est pas celui de la foudre, mais celui de la formation du nuage (Annal, de chim.y t. V); mais n'ayant pas découvert la cause de l'explosion première, il attribue le bruit du tonnerre à la précipitation de l'air dans le vide laissé par les vapeurs liquéfiées ou passées subitement à l'état vésiculaire. Or, c'est là ce qui produit la deuxième vibration sonore ; mais la première, qui détermine ce vide a échappé aux investigations de Monge , auxquelles on n'a rien ajouté de satisfaisant depuis. On a attribué le bruit du tonnerre à la précipitation de l'air dans le vide formé par le passage de l'étincelle électrique. (Kaemtz , Météor., p. 347; Pouillet, Phys., t. II, p. 766.) Or, il ne pourrait guère en résulter, comme le remarque M. de Tessan, qu'un sifflement analogue à celui déterminé par un boulet de canon. On a expliqué le roulement du tonnerre par la répercussion du son par des nuages plus ou moins éloignés; or, ce roulement se produit même alors qu'un instant auparavant le ciel était entièrement pur, et sans qu'il s'y trouvât d'autre nuage que celui subitement agrandi pendant le tonnerre. On a supposé aussi que les couches de densités différentes transformaient un son unique en roulement ; tout cela a semblé peu plausible à M. de Tessan, qui attribue le bruit du tonnerre à la suppression instantanée d'une forte dilatation représentant rexpansion répulsive de l'électricité du nuage, de

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même signe ou de même tension sur ses deux surfaces supérieure et inférieure. (Vinus, Phys.^ t. V, p. 98.) Cette explication serait fondée si , peu avant le tonnerre , les nuages orageux se dilataient en hauteur au lieu de s'aplatir, s'ils devenaient plus transparents au lieu de s'obscurcir, si le tonnerre réduisait leurs dimensions au lieu de les agrandir ; or, ce sont les effets inverses qu'on observe ; ils doivent donc dériver, comme nous l'avons démontré, de la différence de tension de l'électricité sur les deux surfaces du nuage.

Ce n'est pas à dire pour cela qu'il ne puisse pas exister de nuages présentant la même tension sur toute leur surface ; seulement alors, ce sont d'autres effets qui se produisent, tels que les trombes.

Des trombes.

Si la tension électrique est la même sur les deux surfaces supérieure et inférieure d'un nuage, ces tensions se repoussent et la surface inférieure se trouve en même temps attirée vers le bas par la tension moindre existant à la surface du sol ; or, ces deux forces réunies, agissant dans le même sens sur la surface inférieure du nuage, y déterminent une protubérance descendante appelée trombe, qui s'allonge de plus en plus sous l'attraction croissante des différences de tension, à mesure que la distance de la pointe du nuage au sol dimmue. Cette pdnte favorise l'écoulement de l'excès de l'électricité du nuage vers le sol, et par suite le rétablissement d'une tension moyenne ; alors la pointe remonte peu à peu, et la trombe s'efface progressivement ; mais si le nuage se déplace et fait de nouveau apparaître une différence de tension électrique, une nouvelle pointe descendante se formera à sa partie inférieure, et le phénomène pourra ainsi reparaître et disparaître plusieurs fois de suite.

Quand ces trombes inoffensives se produisent sur la mer, on y observe un assez vif clapotis résultant de l'attraction exercée par la tension électrique du nuage sur celle de l'eau; les pointes

des petites lames favorisent rascension de^la tension de l'eau, comme la pointe du nuage favorise l'écoulement de la tension du nuage. Le mouvement ascensionnel inférieur favorisant l'évaporalion, le clapotis est surmonté d'une colonne de vapeurs comme si la mer était en ébullilion.

Quand la différence de tension électrique du nuage et du sol est considérable, celle différence existe entre les tensions des particules d'air voisines; l'échange des deux tensions électriques inverses met en mouvement l'air intermédiaire ; celui touchant au sol et participant à sa faible tension est repoussé par lui et attiré par le nuage ; celui touchant au nuage et participant à sa forte tension est repoussé par lui et attiré par le sol, et aussitôt qu'une particule a fait le trajet intermédiaire, elle prend la tension qui l'a attirée et est aussitôt repoussée par elle et attirée par la tension opposée. Ce mouvement alternatif des particules d'air est analogue au mouvement alternatif des gréions dans un nuage orageux, tel que nous l'expliquerons plus loin, à cela près que les particules dans leur mouvement descendant suivent la pointe du nuage, tandis que celles ascendantes sont dirigées vers la partie non déformée et forment une colonne qui enveloppe celle descendante. L'air extérieur afflue de tous côtés vers le pied de la colonne ascendante, et quand le phénomène a une certaine intensité, les afflux Nord et Sud étant déviés en sens inverse, l'un vers l'Ouest, l'autre vers l'Est, au lieu de se rencontrer dans l'axe de la colonne, ils la font pivoter en sens inverse (lu mouvement des aiguilles d'une montre, et ce mouvement giratoire transforme le mouvement ascendant en une spirale ascendante, et le mouvement descendant intérieur en une spirale descendante, mais tournant dans le même sens. La force centrifuge du mouvement giratoire déterminant un vide dans l'axe de la colonne, la pointe du nuage ydescend jusqu'au sol, ce qui sur mer fait surgir vers elle une intumescence liquide. Alors la trombe offre sur un petit rayon tous les caractères d'un ouragan ; les vitesses ascendantes extérieures arrachent les voiles des navires; sur terre, elles tordent

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et arrachent les arbres, les plantes, et les gerbes, soulèvent la poussière, dessèchent en un instant les mares dont elles dispersent Teau et ses habitants dans l'espace. En même temps des décharges électriques illuminent toute la hauteur de la colonne et y sont suivies d'averses torrentielles.

De la grêle.

Si une seule étincelle électrique ne suffit pas pour rétablir l'équilibre entre les tensions électriques inverses qui compriment les deux surfaces supérieure et inférieure du nqage orageux, celte étincelle diminue toujours notablement la différence de ces tensions opposées et par suite, la compression du nuage ; dès lors l'air moins comprimé se dilate et peut se refroidir assez pour déterminer la congélation de la vapeur vésiculaire intérieure, si déjà la température du nuage est voisine de 0®.

De là, la formation de grêlons qui seront ensuite alternativement altirés et repoussés par chacune des surfaces opposées du nuage, et sur lesquels se condensera la vapeur encore en dissolution, refroidie tant par le trajet alternatif des grêlons que par la dilatation progressive du nuage, comme nous le verrons plus loin.

L'accroissement des grêlons ne résulterait donc pas, comme on l'admet depuis Volta, de leur mouvement d'oscillation entre deux nuages superposés, mais de celui imprimé par l'attraction et la répulsion alternatives que les grêlons d'un même nuage (1) éprouvent de la part de ses surfaces supérieure et inférieure, douées, l'une d'un excès positif, l'autre d'un excès négatif d'électricité par rapport à l'air ambiant. Ces deux excès s'alliranl mutuellement pour rétablir la tension moyenne, les grêlons

(1) «i Plusieurs physiciens ont en eïîei observé sur le versant des monts, les « mouvements désordonnés des grêlons dans les nuages mêmes où ils se for- « ment, ou entendu le bruissement de leurs chocs à p(^ ^^ distance de ces « nuages. (Lamé, Phys, ui, p, 97.)

électrisés par influence par la surface la plus voisine sont repoussés par elle et attirés par Tautre ; puis, quand ils atteignent celle-ci, ils perdent leur électricité et prennent celle opposée de la surface qui les a attirés.etqui les repousse aussitôt vers l'autre, ainsi de suite. Par cette oscillation des grêlons, il s'établit un échange partiel d'électricité qui diminue la différence de tension électrique des deux surfaces opposées du nuage, et avec elle la compression de l'air intérieur. Or, cet air, se dilatant alors par son élasticité, produit du froid, perd sa force dissolvante de la vapeur qui se précipite sur les grêlons, et ceux-ci augmentent jusqu'au moment où leur poids dépassant la force de répulsion de la surface inférieure du nuage, celui-ci crève et laisse tomber la grêle qu'il rerifermait. L'on comprend que cette chute sera complète et immédiate si une étincelle électrique détruit la différence de tension des deux surfaces opposées du nuage, puisque alors les grêlons ne seront plus soumis qu'à l'action de la pesanteur, aussi la chute de la grêle est-elle ordinairement déterminée par un coup de tonnerre.

Les explications que nous venons de donner sur le rôle que les vitesses ascendantes jouent dans la production des nuages, des orages, du tonnerre et de la grêle, sont confirmées par les faits observés, en ce que ces météores ne se manifestent pas avec les vents ayant une composante polaire ou animée de vitesse descendante, qu'ils sont plus intenses et plus fréquents en été qu'en hiver, sur terre que sur mer, et surtout sur les pentes des grands reliefs du sol qui déterminent des vitesses ascendantes dans l'air affluant de la plaine située à leur pied.

De plus les circulations atmosphériques dans les bassins, dont ces reliefs forment les berges, entraînent les orages, et expliquent leur marche parallèle aux chaînes des montagnes comme aussi leur division par des reliefs isolés. Enfin, les vitesses ascendantes de l'air de roscillalion diurne, s'ajoutant à la composante ascendante du vent, expliquent pourquoi les orages se produisent vers 4 heures du matin et surtout vers 4 heures du soir, heure à la-

quelle l'air animé par le mouvement ascendant diurne atteint le terme supérieur de sa course verticale. Cependant si c'est vers 4 heures que les orages éclatent le plus fréquemment, Faction lunaire qui concourt à avancer ou à retarder l'heure du minimum barométrique diurne, fait par cela même également varier l'heure normale des orages. A cet égard, le retard diurne des passages méridiens de l'astre explique les retards progressifs que l'on observe dans l'heure des orages qui se produisent plusieurs jours de suite.

Ce fait n'a échappé à personne. Cependant l'on n'a pas encore songé à l'attribuer à l'influence lunaire : il mérite donc d'être vérifié en même temps que l'on constatera l'écart de l'instant d'un orage de l'heure de 4 heures. Cet instant devra être noté pour être comparé à celui où l'orage se manifestera le jour suivant. Aux syzygies, il devra y avoir constamment relard sur l'heure de l'orage d'un jour à l'autre, mais aux quadratures^ si l'orage se produit vers 5 heures, un jour avant la quadrature, il pourra éclateras heures un jour après la quadrature, parce qu'alors c'est l'action lunaire diamétralement opposée qui se combine avec celle solaire, comme étant la plus rapprochée de cette dernière.

Les orages en pleine mer sont rares à cause de la faible conductibilité de l'eau et des faibles vitesses ascendantes produites par l'action calorifique du soleil.

Sur terre les vitesses ascendantes, déterminées par une forte action calorifique locale , aspirent l'air inférieur dont les afflux Nord et Sud, déviés en sens inverse par les différences des rayons vecteurs traversés, constituent un couple qui imprime à l'orage un mouvement giratoire en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère Nord , comme l'a observé M. Larligue dans les orages des Pyrénées ; et ce mouvement est d'autant plus lent que l'orage occupe une plus grande étendue.