DISTRIBUTION DE LA TEMPÉRATURE

A LA SURFACE DU CtOBE.

Nos recherches sur les modifications de l’atmosphère ont commencé par l’élude de la chaleur ; nous en avons déduit la théorie des vents et des hydrométéorcs. A leur tour, ces deux ordres do phénomènes exercent la plus grande influence sur la marche de la température, et déterminent les anomalies qu’elle présente. C’est le sujet dont nous allons nous occuper spécialement.

AFFAXBX.ISSES1EMT DE X.XNTENSXTÉ CAX.ORIFZqvn DAMS X.E PASSAGE DE X.A CHAX.E17R A TRA- VERS DES CORPS. — Les rayons calorifiques subissent, comme les rayons lumineux, quelques modifications dans leur passage à travers les corps. Quoiciue les milieux transparents soient aussi ceux qui laissent passer la chaleur avec le plus de facilité , il y a cependant à cel43gard des différences notables entre les diverses substances. Ainsi, un corps diathermane laisse passer tous les rayons calorifiques sans s’échauffer lui-même. Si l’on donne à un morceau de glace bien pure la forme d’une lentille, de l’amadou placé à son foyer pourra s’enflammer par l’action seule des rayons solaires sans que la glace soit fondue.

Pour s’assurer si un corps est diathermane, on place d’abord un thermomètre sensible au foyer d’un miroir concave qui réfléchisse sur la cuvclle de l’instrument lu lumière d’une bougie : un autre est suspendu librement à l’air. La différence des indiaitions des deux instiuments montre rinflucncc do la source calorifique. Sup|X)sons <|uo cette dilféienco soit de S". Interposez mainlenaiil enirc le miroir et lu bougie uue pluque de la substance que vous voulez

ABSORPTION PAR L’ATilOSPITÈRE. 147

éprouver; le Ihcrmometro ne s’élèvera pins autant. Admettons que la dilTércnce des deux Uiennoinètros ne soit jilus (|ue d’l'’,'i. Il résulte de cette expérience que la plaque u'a laissé passer que la moitié des rayons calorifiques, tandis que l'autre moitié a contribué à réchauffer elle-raôme. Si nous augmentons le nombre do plaques du môme corps ou l’épaisseur de ce cor[)s, la proportion des rayons absorbés sera de plus en plils grande; car on i«3ul toujours le supposer composé de i)laques seinblablt*s à la première , et dont chacune absorbe la même, proportion de chaleur. Pour plus de simplicité, imaginons qu’il arrive 100 rayons et (luc la première plaque en absorbe la seconde ne recevra plus que 4 00 — 10 = 90 rayons. Celle-ci en absorbera de nouveau^, c’est-à-dire 9. La troisième recevra donc 90 — 9 = 81 rayons, et en absorbera 8,1 ; la quatrième recevra 72,9 rayons, et ainsi de suite. En exprimant ces relations d’une manière mathématii]uc, on peut ramener tous ces corps à une môme épaisseur, et calculer Ja quantité relative de chaleur qu'ils ont absorbée.

Le§ expériences de ce genre, conduites avec soin, nous amènent non-seulement à reconnaître la diathermanéité dilférenledes corps, mais à diviser les sources calorifiques en deux ordres : celles qui sont lumineuses, telles que le soleil, la lumière d’une bougie, des métaux incandescents; et colles qui émettent uniquement des rayons calorifiques obscurs, telles qu’un vase rempli d’eau chaude. Tout prouve que les corps diathermanes absorbent une proportion beaucoup plus considérable de rayons obscurs que de rayons lumineux. Sans chercher à expliquer ce fait , qu’il nous suffise de faire observer qu’il est d’une haute importance pour l’intelligence de tout ce qui va suivre.

AFFAIBI.XSSZ:i«ENT DE I.A CHA1.EXTR SOLAIRE PENDANT SON PASSAGE A TRAVERS X. ATMO- SPHÈRE. — Si par un beau'jour on suit la marche du soleil , on reconnaîtra, sans le secours d’aucun instrument, que l’intensité de sa chaleur diminue avec sa hauteur, parce que l’atmosphéro absorbe une partie des rayons lumineux. .4 mesure que le soluil s’abai.sso vers l’horizon , les rayons sont obligés, de traverser une plus grande épaisseur d’atmosphère pour auiver jusqu'à nous. Au moment de son coucher, sa lumière est si faible, que nous pouvons le contempler à l’œil nu. Il en est de môme de son pouvoir calorifique. Prenez une lentille lorsque le soleil passe au méridien et mesurez le temps nécessaire pour enflammer de l’amadou , ; ar exemple; il faudra d’autant plus de temps pour l’allumer que le soleil sera plus près de l’horizon, et cela sera môme impossible

lorsque l’astre ne sera plus qu’à quelques degrés au-dessus de l’horizon.

Pour mesurer exactement cet affaiblissement î il faut employer un thermomètre garanti suffisamment contre le vent et d’autres influences. De Saussure a nommé cet instrument héliutherinomèlre. Prenez une boîte dont l’intérieur soit tapissé de corps noirs et mauvais conducteurs de la chaleur, et fermée d’un côté par des lames de verre transparentes" puis placez- y un thermomètre à boule noircie et orientez l’appareil de manière que les rayons du soleil frappent perpendiculairement ces lames de verre. Herschell a proposé un appareil peu différent et l’a nommé aclinomèlre. Mais l’héliothermométre est plus facile à construire et rend les mémos services.

Si l’on expose cet appareil durant une minute aux rayons du soleil, le thermomètre monte; toutefois, une petite correction est ici nécessaire. Supposons que l’instrumentait une température inférieure à celle du milieu dans lequel il se trouve, le tliermomèlro monterait sans l’influence directe du soleil; il indiquera donc une température trop élevée. Pour trouver la correction, il faut observer pendant Trois minutes, .àprès avoir disposé convenablement l’appareil, on place un écran entre le soleil et lui, et on lit les indications du thermomètre pendant cet espace de temps : supposons qu’il ait monté de 0“,.3. On enlève alors l’écran, dans la minute pondant laquelle il reçoit les rayons solaires il montera de 1®,o, par exemple. Puis on replace l'écran , et dans la troisième minute il s’élèvera, je suppose, de 0®,1 . .\insi. sous riufluence du milieu ambiant, il a monté dans la première minute de Ü",3; dans la troisième, de 0°, 1 ; dans la seconde minute il a ,dù s’élever par conséquent de

Ainsi le soleil a fait monter le thermomètre pendant la seconde minûte de l®,îî — 0“,2 = Si l’instrument avait baissé

dans la première et dans la troisième minute, il faudrait ajouter la moyenne de ces abaissements à l’action solaire. Pour éviter les erreurs d’observation , on observe pendant 1 1 minutes. Le thermomètre est exposé à la lumière solaire dans les deuxième, quatrième, sixième, etc., minutes; puis on prend la moyenne de cinq observations.

Des mesures de ce genre, faites pendant des jours parfaitement sereins, montrent que l’action solaire croit avec la hauteur do l’astre au-dessus de l’horizon. Pn voici un exemple.

H ÉLIOTUKRMOM KÏRE.

Hilutevr da toleü.

Atceiulon

de rkélloiberoioiudlre.

Pour déduire de ce genre d’expériences l’affaiblissement de la lumière solaire à son passage à travers l’atmosphère, il faut connaître exactement le trajet des rayons dans l’atmosphère, et la quantité dont le thermomètre monterait s’il se trouvait aux limites de l’atmosphère , c’est-à-dire si les rayons n’étaient point affaiblis. On ne peut déterminer directement ces deux éléments; mais si nous supposons l’atmosphère limitée par un plan parallèle à l’horizon, ce qui est vrai, jusqu’à une hauteur d’environ 20®, et si nous désignons par 1 la plus courte distance de l’observateur à ce plan, nous pouvons exprimer la longueur des trajets des rayons lumineux en multiples de cette unité. Répétant l’expérience aux différentes hauteurs du soleil, nous en conclurons approximativement la quantité dont l’instrument monterait s’il était aux limites de l’atmosphère. Avec celui dont je me suis servi, cette quantité est de 3®,2. Ainsi, lorsque le soleil a une hauteur de 40“ 30', les deux tiers seulement des rayons arrivent à la terre; à celle de 21“ 30', la moitié : le rèste est absorbé par l’atmosphère ou réfléchi vers lu terre et les espaces célestes.

Pour exprimer cette valeur, qui dépend de la hauteur du soleil, il est préférable de chercher combien de rayons seraient arrivés à la terre le Sflleil étant au zénith. Si nous désignons par 100 le nombre des rayons qui arrivent à l’atmosphère dans les jours les plus sereins, 70 ou 80 à peine parviennent jusqu’à la terre. Ainsi le quart est absorbé ou réfléchi par l’atmosphère. Le nombre total des rayons qui arrivent au sol dans un jour n’est que la moitié de celui qui tombe sur ratmosphèro. Cela est vrai pour un jour parfaitement serein; mais en comptant les jours sereins et les jours couverts, on voit que la terre ne profite que d’une bien minim& partie des rayons qui arrivent à l’atmosphère.

La chaleur que la terre reçoit du soleil rayonne vers l’espace ; mais, comme c’est de la chaleur obscure , il est probable qu’elle éprouve une difficulté beaucoup plus grande à traverser l’atmosphère que les rayons lumineux du soleil. Quand la transparence de l’air est troùblé^e par des vapeurs, les rayons obscurs et les rayons lumineux éprouvent une résistance encore plus grande dans

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leur marche; tnais si elles empêchent réchauffement du sol par les rayons du soleil , elles s’opposent aussi à son refroidissement par ^ rayonnement