ET ON
serenc de Bort (1) ont établi que l'atmosphère se compose en réalité de trois couches superposées. Dans la plus basse, voisine du sol, un brassage continuel a lieu sous l’action des vents ; à partir de 3.500 mètres d'altitude, le vent horizontal proprement dit fait place le plus souvent à des courants verticaux jusqu’à 10.500 mètres environ : l’ensemble de ces deux couches forme ce qu’on appelle la Troposphère et peut être regardé comme en état d'équilibre adiabatique. La composition de l’air dans la Troposphère est donc partout sensiblement la même : elle est résumée, en volume, par le tableau suivant (2) :
Azote 78,06 pour 100 cm3 Hydrogène 1 pour 100.000 cm°
Oxygène 24,00 » DE Hélium A » 250.000 »
Argon 0,93-0,95 » D) Krypton 41 » 2.000.000 » Néon 1 » 80.000 » Xénon 4 » 17.000.000 »
À ceci il faut ajouter environ de 3 à 5 dix-millièmes d’Acide Carbonique, des traces d’Ammoniaque et une quantité essentiellement variable (entre 1/1000°et 1/30°) de Vapeur d'Eau.
La pression diminue, comme on sait, régulièrement avec l'altitude ; la température fait en général de même jusqu’à 10.500 m., où elle est de — 53° C. en moyenne. Passé cette limite, une nouvelle couche commence, la Stratosphère (2) où la température ne varie plus que très lentement ; l'air y est en repos presque absolu et l'équilibre devient isothermique. Les gaz se répartissent alors suivant leurs densités et la composition de l'atmosphère est fonction de l'altitude. C’est
ainsi qu'à 80 kilomètres au-dessus de la troposphère l’Hy-
drogène en forme vraisemblablement 41 0/0, l’Azote 49 0/0, l'Hélium 7,1 0/0 et l'Oxygène seulement 2,4 0/0 ; encore ce
. dernier gaz est-il en grande partie converti en Ozone par le
rayonnement ultra-violet du Soleil. À 160 kilomètres, l’'Hydrogène et l'Hélium sont presque seuls : 93 0/0 du premier contre 7 0/0 du second. Plus haut enfin, il n’y a plus
(1) Comptes Rendus, t. 134, 1902, p. 987; t. 138, 1904, p. 42 et t. 145,
(2) J. H, Jeans, The Dynamical Theory of Gases, 2e édit. 1916 (Cam-
| bridge, University Press), p. 355.
guère, croit-on, dans notre atmosphère que de l'Hydrogène excessivement raréfié (1).
2. HAUTEUR DE L’ATMOSPHÈRE. — La pression barométrique p est liée à l'altitude 5 par l'équation :
(1) ee 19e
4 étant l'accélération de la pesanteur et p la densité. Si la.
température T était partout la même, on aurait constam- P )
ment :
(2) p = ReT,
R étant la constante des gaz parfaits et on en déduirait que p varie avec la hauteur suivant une loi logarithmique. L’atmosphère n'aurait alors d’autre limite que le point où la force centrifuge de la rotation terrestre contrebalance la gravité : elle pourrait ainsi s'étendre jusqu’à 6,6 rayons terrestres du centre de la Terre.
Mais nous avons vu que, dans la troposphère, l'équilibre adiabatique prévaut. S'il était partout réalisé, on aurait :
(3) p = her,
7 étant le rapport des chaleurs spécifiques et À une constante. On en conclurait, par substitution dans (1), une relation entre p etz, qui montrerait que p — 0 pour z — 29 kilomètres. Telle serait la hauteur de l’Atmosphère.
Dans cette hypothèse, la température — on s’en assure sans peine — décroit linéairement quand la hauteur augimente. Le cas de la Nature n’est pourtant pas aussi simple : il y a deux couches superposées ; la composition de la plus élevée varie et, aux grandes altitudes, la loi des températures est encore inconnue. Le problème de la hauteur de l’Atmosphère est donc assez mal défini et sa solution doit
(1) Zbidem. — Les chiffres qui précèdent résultent de calculs théoriques : en fait, la plus haute altitude atteinte par nos ballons-sondes ne dépasse pas 38 kilomètres. F
dépendre du phénomène envisagé pour la mesurer. Il est cependant curieux que les diverses méthodes SRpyees aboutissent à des résultats du;même ordre.
ÿ Fig. 107.
1° Ainsi le Crépuseule est dû à ce que les hautes régions de l'air sont encore éclairées quand le Soleil est déjà couché :
LA
Hauteur
50 100 Nombres d'aurores Fig. 1408. — Graphique des hauteurs des Aurores Boréales (d’après C. Stôrmer).
Cours d'Astronomie. — BosLER-ur. 20
il cesse dès que le Soleil est à 18° au-dessous de l’horizon, la partie encore éclairée de l'atmosphère étant alors trop raré-
fiée pour diffuser sensiblement la lumière solaire (fig. 107).
L’altitude PP,, facile à déduire de l’angle ACB (égal à 18°), est d'environ 80 kilomètres.
2° La trajectoire apparente d’une même Etoile Filante (1), vue de deux endroits bien déterminés, donne 100 à 160 kilomètres pour le début de la visibilité du météore (selon sa vitesse initiale) et 50 à 75 kilomètres pour la fin.
3° Les Aurores Boréales fournissent une 3° méthode. On sait qu’elles sont dues à des décharges cathodiques dont le siège est précisément la haute atmosphère. En photographiant, comme l’a fait M. Carl Stôrmer (2), le phénomène de deux stations différentes, on peut déterminer la hauteur des couches d’air intéressées. Les chiffres obtenus sont de lordre de 100 à 190 kilomètres et principalement compris entre 105 et 116 kilomètres (fig. 108).
3. APPLICATION DE LA THÉORIE CINÉTIQUE DES GAZ. — La question tout entière des atmosphères planétaires est dominée par les principes de la Théorie Cinétique des Gaz, aujourd’hui définitivement établie et dont de nombreuses expériences ont permis de contrôler presque tous les détails. Les gaz sont, d’après elle, formés de molécules séparées par des intervalles très grands eu égard à leurs dimensions et animées de vitesses distribuées au hasard, en grandeur et en
direction. La loi de fréquence de ces vitesses a été donnée AN
. (2 2 à par Maxwell : la proportion N des molécules, en nombre
total N, dont la vitesse est comprise entre v et v + dv s'exprime (3) par la formule :
dN 4h Le.
