CHAPITRE XIV

SOURCES DIVERSES D'ÉLECTRICITÉ

Sources diverses d'éloclricité. — Pression. — Division des corps. — Qivage. — Chaleur. — Contact. — Actions chimiques.

Électricité atmosphérique. — Méthodes employées pour l'observation de réleclricité atmosphérique. — Phénomènes qu'on observe par un ciel serein. — Électricité des nuages. — Orages. — Éclair. — Tonnerre. — Influence des nuages orageux sur le io\. — Choc en retour. — Effets de la foudre : I. Sur les corps conducteurs; II. Sur les isolants. -^ Foudre globulaire. — Paratonnerres.

SOURCES DIVERSES D'ÉLECTRICITÉ

Jusqiriciy c'est en frottant deux corps Tun contre l'autre que nous les avons éleclriscs; quand nous avons eu recours à (les phénomènes d'Innucnce, comme dans la machine de Ifollz par exemple, nous avons toujours supi)Osé implicilemenl que Tinductour, nécessaire à la mise en train de l'appareil, devait son électricité au frottement : cependant on connaît d'autres .sources d'électricité, et les plus importantes au p(»intde vue prati(|ue et industriel ne font intervenir aucun frottement pour la production de l'éleclricilé qu'elles mettent en œuvre. C'est dans une autre partie de cet Ouvrage que viendra naturellement rélude de ces dernières : nous nous bornerons à signaler ici quelques sources "d'électricité peu connues, qui n'ont donné lieu à aucune application importante, et dont la théorie est encore à trouver. Nous nous dispenserons d'y revenir par la suite.

FRE88I0H. — DIYI8I0H DES C0BP8. — CUTAU. — Toutes les actions mécani(|ues peuvent développer de l'électricité. I. Libes, ayant préparc un plateau de bois recouvert de

taffetas, déposa et pressa sur sa surface un disque de métal isolé; il le souleva ensuite en prenant soin de ne point le frotter et le trouva chargé négativement; ce disque eût été positif, si on l'avait frotté sur le même plateau de taffetas.

Tous les corps que l'on comprime sur d'autres substances s'électrisent, avec d'autant plus d'énergie que la pression a été plus forte, et prennent des quantités d'électricité égales et contraires; seulement, il faut que la séparation des deux corps soit rapide pour que Télectricilé se conserve, et d'autant plus rapide qu'ils sont meilleurs conducteurs. Par des procédés que nous n'éiudierons point, M. Becquerel (* ) a reconnu cette propriété même dans les métaux.

Les corps cristallisés, et en particulier le spath d'Islande, s'éleclrisenl très-bien quand on les comprime entre les doigts; et ce qu'il y a de remarquable, c'est que ce dernier cristal conserve pendant des semaines entrères l'électricité qu'il a reçue par ce procédé. Ilauy (2) en a profité pour construire un électroscope qui n'est qu'une simple aiguille horizontalement placée sur un pivot, portant un morceau de spath à une extrémité et un contre-poids à l'autre. L'électricité que le cristal reçoit par la compression et qu'il garde ensuite très longtemps est positive.

IL Quand on racle avec un couteau un corps isolant comme le soufre, la résine, la cire, etc., on détache des fragments qu'on peut faire tomber sur un électroscope et qui sont positifs.

IIL On colle sur les deux faces d'une lame épaisse de mica deux manches en mastic, puis, après avoir séché le tout, on clive le mica en exerçant une traction sur les manches, et les deux lames ainsi séparées sont l'une positive, Tautre négative, sur leurs faces en regard. On peut répéter la même expérience en clivant de nouveau chacun des fragments obtenus par la première séparation, et on reproduit le même effet avec le même sens de distribution.

C'est au même genre d'action que l'on peut rapporter les

(') bb(.ot ..RE;., yliiit tics de Chimie et de Physique, a* série, l. XXII, p. >• (*j H.MJY, Annales de Chimie et de Physique, à* Stifie, t. V, |>. qj.

CONTACT.- ACirONS tllllMIQUES. 1199

effels que l'on observe en séparanl vivement deax corps différents qui ont été jiriinitivemenl réunis. Par exempte, on coule du suuTre dans un verre conique et l'on y implante une tige de verre pendant qu'il est encore liquide. Quand il est solidiliê el refroidi, on enlève le soufre du verre en le tirant par lii lige qui } est implantée, et on le trouve positif pendant que le verre esl négatif. Tous ces faits semblent établir qu'on électiise les molécules en présence, quand on les dérange dv leur équilibre primitif.

CHiLEDB. — Certain» cristaux prennent une électricité I>oluirc, quand on élève leur température. Nous étudierons spécialement la tourmaline ( < ).

On suspend iHiriïoiitalemeiit une aiguille de tourmaline >ous une cloclie reposant sur uji plan métallique; quand elle est à la température ordinaire, l'aiguille n'est point électrique, mais, aussitùi que l'on met une lamjie a alcool sous la cloche, le cristal s'écliaulTe peu à peu. et pendant tout ce temps l'une de SCS extrémités est |)ositive el l'auiie est nêgalivc, ce dont on s'assure en approchant de ses deux bouts un bâton de résine frotté. Ce phénomène se continue penilanl tout te temps que la température s'élève; mais, quand elle est devenue staiionnslrr, il n'y a plus aucun signe éleL-trique. .Mors on enlève la lampe et un laisse firaduettemeni refroidir l'appareil; aussitôt que la température baisse, la tourmaline redevient électrique, présente encore dent pôles à ses extrémités, mais celle qui était positive pendant le réchautTement devient négative pendant le refroidissement, t '

Nous aurons dans la suite à signaler d'autres phénomènes électriques, et bien |ilus inipurlants, iléierniinés par la chaleur a la surface do contact de deux métaux ; leur élude serait ici hors de sa place.

COSTAGT. — &GTIOHS CHODftDZS. — En général, quand deux corps sont en contact, il se produit entre eux une différence de

(•) Lm piujmului ilo U tiurmulliiu u;il aie îiia)<|uue3 <l'ii1>iird |iur L»m<'r} {Biilob^ dt l:4ci>JémU da Srûncri, i;i;, p.-j). iiuii aludi.ie* |>ar l)Kp!i<u> (1756}, CorUau (iTSy), etc.

3oo ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

potentiel déterminée, très faible par rapport à celles que nous avons mesurées jusqu'ici, mais dont on peut constater l'existence en faisant usage soit de Félectroscope condensateur de Volta, soit des électromètres beaucoup plus précis que nous avons décrits. C'est à Volta que Ton doit la première observation de ces forces électromotrices de contact, que nous a%ons déjà invoquées pour expliquer le jeu des machines électriques. Quand, parmi les substances en contact dans un circuit conducteur, il y a des liquides et des solides, les surfaces de contact des deux sortes de corps peuvent être le siège d'actions chimiques qui développent de la chaleur. Chacune de ces surfaces est alors le siège d'une dépense d'énergie, et comme, en même temps, il s y développe de rélectrîcité, on est naturellement conduit à attribuer la production de celle-ci à Faction chimique. Nous reviendrons longuement sur les forces électromotrices de contact et sur la production d'électricité qui accompagne les actions chimiques, quand nous nous occuperons des courants électriques, dans le quatrième Volume de cet Ouvrage.

ÉLECTRiaTÉ ATMOSPHÉRIQUE.

MÉTH0DI8 EMPLOYÉES POUR L'OBSERVATIOH DE LlLEGTRICnt ATMOSPHÉBIOUE. — Ce n'est point seulement pendant les orages qu'il y a de l'électricité dans l'atmosphère, il y en a dans tous les temps; pour le constater, on peut faire usage de tous les électroscopes connus, pourvu qu'ils soient sensibles. De Saussure employait l'électromètre à pailles, après l'avoir gradué par la méthode que nous avons fait connaître; on peut remplacer cet instrument par l'électroscope de Peltier (*), dont nous allons donner la description.

Cet instrument reçoit l'électricité par une tige verticale qui la transmet dans une cage de verre, protégée par un toit, jusqu'à une aiguille horizontale suspendue sur un pivot (Jig'. 109'. L'aiguille, qui est très mobile, est formée d'un fil GABD sur lequel est fixé un aimant AB; de cette façon, elle se place dans

( *) Peltikr, Annales de Chimie et de Physique^ a* série, 1. V, p. -a

ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉllIOUE. 3oi

le méridien magnétique. La tige qui porte le pivot se prolonge au-dessous el se termine par un fil métallique MN qui esl mobile et qui porte deux boules M et N à ses extrémités; on le dirige dans le méridien magnétique. A ce moment, les extrémités G et D sont en conuci avec H el N, et, quand on électrise l'instrument, l'aiguille GD esl repoussée d'un angle qu'on mesure et duquel on déduit la quanUié d'électricité

qu'elle a reçue. On peut graduer expérimentalement cet éiectroscope par le moyen que de Saussure employait. Au reste, on ne fait aujourd'hui guère usage de ces appareils imparfaits. On les remplace avec grand profit par les clectromètres si précis et si délicats de sir W. Thomson.

Quand on a fait choix d'un électromètre, il reste à trouver un moyen de le mettre en équilibre électrique avec l'atmosphère. A cet effet, plusieurs dispositions peuvent être employées.

Soi ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

des éleciroscopes a appris qu'il y a en générai une différence de potentiel entre un point quelconque de Tair et le sol. Cette différence est presque toujours positive et varie aussi rapidement et aussi fréquemment que les autres éléments météorologiques. Si l'on s'élève de plus en plus au-dessus du niveau du sol, cette différence devient de plus en plus accusée : cela signifie que les masses d'électricité positive qui produisent le potentiel de l'air sont en général plus écartées du sol que nos stations d'observation, et alors le niveau potentiel doit être d'autant pkis élevé qu'on s'approche davantage de ces masses. On n'observe rien sous les toits, car ceux-ci peuvent être assimilés à des conducteurs en communication avec le sol; le potentiel dans l'intérieur des murs est donc égal à celui du sol, sauf le cas où des masses électriques isolées auraient été introduites artificiellement dans la cavité, ce qui n'a pas lieu en général. Enfin la grandeur des déviations électrométriques, comparées à celles qui se produiraient dans un laboratoire, où la pointe de l'électromètre serait placée à une dislance connue d'une machine électrique en activité, indique que le potentiel de l'air diffère assez foriement de celui du sol, et que, par suite, les masses éloignées agissantes doivent être très-considérables.

L'observation des éleciromctres a lieu aujourd'hui d'une manière régulière dans un grand nombre d'Observatoires, à Bruxelles, à Kiew, à Munich, à Paris, etc. Voici quelques-uns des résultats généraux (ju'on a dojà pu obtenir.

Immédialement après le lever ou après le coucher du soleil, l'effet électroscopique croît d'abord avec une extrême rapidilé. ensuite avec une grande lenteur jusqu'à un maximum; après quoi la déviation diminue peu à peu, jusqu'à atteindre un minimum qui précède le moment du coucher ou du lever suivant. Il y a donc par jour deux niaxiina et deux miniina à des heures qui diffèrent un peu suivant les saisons, mais qui en movenne sont réglées comme il suit :

1** minimum. i*' maximam

2 h. du matin. lo h. du matin.

** mlaimam. a* Bailmam.

2 h. après midi. lo h. du soir.

On a remarqué qu'à ii^ du matin la déviation de l'instru-

ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE. 3o3

Si Ton emploie, par exemple, Félectromètre à quadrants de Thomson, on établit une paire de secteurs en relation permanente avec le bec, l'autre avec le sol, et la déviation de Taiguille mesure à chaque instant la différence de potentiel de Tair au point A et du potentiel du sol, c'est-à-dire, par définition, le potentiel en A. Un papier photographique déplacé par un mouvement d'horlogerie, normalement au plan d'oscillation de Taiguille, reçoit l'impression de la tache lumineuse réfléchie par le miroir concave de l'électromètre^ et fournit un tracé continu sur lequel on pourra étudier à loisir les variations de potentiel de l'air.

On peut établir en voyage des stations d'observation provisoire en installant au bout d'un mât une mèche que l'on enflamme et la mettant en communication avec le conducteur fixe de l'électromètre portatif de Thomson (p. 27.0). On fait une firemière lecture de l'appareil darïs cette situation, une deuxième en mettant ce même conducteur au sol : la différence des deux lectures est proportionnelle à la différence de potentiel entre le conducteur et le sol.

On peut enfin, avec l'un quelconque des appareils précédents, obtenir des mesures isolées se rapportant à des stations plus ou moins éloignées du lieu de l'observation. 11 suffit d'établir la communication de la station à l'électromètre par un (Il isolé, tel qu'un fil télégraphique, ou même de lancer en Tair une sphère pleine (comme le faisait de Saussure), ou une flèche [comme l'ont proposé MM. Becquerel et Breschet ( ' )] ; celte sphère ou cette flèche communique, par une chaîne métallique, à une tige conductrice reliée à l'électromètre. Remarquons pourtant que, dans ces dernières expériences, l'indication de l'électromètre n'a plus de signification bien précise : la capacité du fil, dès qu'il est un peu long, est en effet trop considérable pour qu'on puisse regarder l'équilibre électrique comme établi à chaque instant dans toute la masse du conducteur.

PHÉHOKÈHES aU'OH OBSERVE PAR UH CIEL 8EBEII. — L'usage

(*) Comptes rendus des séances de l* Jeadémie des Sciences, t. VI, p. 5a8.

au6 ÉLECTaiClTÉ STATIQUB.

«^lère est if^s généralenifeiil positlire ; elle Tesl Jtissî par 4e6 tetnps couverts eit nième pendattC les pkiîes calmes, mais au moraenl tiee ora^s^ des bfx>uiiiard6 ou des phiies jboadanles, .on ooiislaie un résultai opposé. Nous avons à nous demacder si^ pendant (es époques exceptionaettes, les causes qui produissenl l'éilectrîQÎié almospbérique chaagent de «igné, ou bien si le potentiel de Tair demeure toujours positif dans les régions élevées et s'il y a seulement une perturbation dans la distribution des masses électriques inférieures qui suffirait à expliquer la production de potentiels négatifs dans certaines régions de Fair, C'est en effet ce qui a lieu, et nous allons être amenés à le prévoir en étudiant comment les nuages orageux se chargent.

La formation d'un nuage est due à la condensation delà vapeur renfermée daui^ un espace donné; dès qu'elle a eu lieu, Tespace occupé par la masse semi-conductrice du nuage peut être considéré, au moins d'une manière générale, comme rempli par un corps conducteur qui se trouve substitué à un isolant, Tair atmosphérique. Supposons d'abord qu*il n'y eût pas d'électricité dans l'air au point où s'est formé le nuage : celui-ci se cliarge par influence, et si la valeur moyenne du potentiel dans la région qu'il occupe est positive, il prendra aussi un potentiel positif : des quantités égales d'électricités; contraires apparaîtront sur les deux faces du nuage, de Télectricité négative à la face supérieure, c'est-à-dire vers les potentiels croissants, de l'électricité positive à sa face inférieure. S'il y avait de l'électricité positive au lieu où s'est formé le nuage, les choses se passeraient à peu près de même, si ce n'est que son potentiel aurait une valeur positive plus forte et que la quantité d'électricité négative libre à sa face supérieure serait moindre que la quantité d'électricité positive à sa face inférieure.

Dans un cas comme dans l'autre, la déperdition de cette électricité dans l'air ambiant modifiera à chaque instant le potentiel du nuage; s'il se résout partiellement en pluie, les gouttes entraîneront en tombant une quantiié plus ou moûis forte d'électricité positive, le potentiel du nuage diminuera et pourra s'abaisser jusqu'à zéro. Il en sera de même si le nuage chassé par le vent se trouve momentanément en contact avec le flaAC

ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE. 3o5

ment est sensiblement la moyenne de toutes les déviations observées à chaque heure du jour, et, partant de cette remarc|ue, on s*esl contenté d'exéculer une observation à ii**« et de faire de mois en mois la somme des déviations trouvées. Ces expériences ont donné un résultat tout à fait inattendu : c'est que les signes éiectroscopiques sont beaucoup moindres en été qu'en hiver, comme on le verra par le Tableau suivant, qui résume les observations faites à Bruxelles pendant l'année i84() ; ' ^

Jan\ ior î(')jï°

Février .;.*<)

Juillet 33"

Août J7

Man^ î)") I SopltMiihrt» Crx

Avril 9 J ! Oclobro 98

Mai 49 NoviMiibre 'a; J

Juin 39 I Décembre 7«j«)

Il est d'ailleurs impossible d'attribuer à ces résultats aucune signification théori(|ue, car les potentiels (jue l'on mesure dépendent à la fois de la grandeur absolue des masses électriques contenues dans ralmosphcre,de leur dislance moyenne et de leur distribution. Quand l'air est saturé d'humidité, il devient un conducteur médiocre et le partage d'électricité entre les couches supériinires et inférieures de l'air ne peut être le même qui caractérise le temps très sec : on conçoit ainsi comment l'inlluence de l'heure du jour et de la saison peut se révéler par des observations électrométriques.

On a beaucoup discuté sur l'origine de l'électricité atmosphérique. Loin d'être résolue, on peut dire que la question n'est même pas susceptible d'être posée en ce moment d'une manière précise. Il faut d'abord étudier les lois de Téleclricité almosphéri(|ue : quand on les connaîtra, on en tirera sans doute parti pour faire sur les causes de ses variations autre chose que des hypothèses gratuites et plus ou moins invraisemblables.

iUCTBICITÉ DES HUA6Z8. — Quand le ciel est serein, Tatmo-

(') D'après Qaetelet, Annuaire météorologique de la France pour iHjo. p. 161.

J. et B., Électricité statique, — I. 3* fatc. ao

3o8 ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

un cerf-volanl. Il le fil construire en loile; il lui avait donné une dimension considérable, et en 1763 il exécuta des expériences sans connaître celles (\ue Franklin avait déjà faites. Les résultats furent extraordinaires, car on lira de la corde du cerfvolanl, qui était mêlée de fils métalliques, des étincelles de 9 pieds de lonfç, de plus de 1 pouce de large et qui faisaient autant de bruit qu'un coup de pistolet. On voit qu'à cette époque Tidenlité de la foudre avec l'électricité était dans h pensée de beaucoup de physiciens et qu'ils la démontrèrent presque au môme moment.

ÉCLAIR. — Ces expériences prouvaient irrécusablement que réclair n'est que l'étincelle électrique et le tonnerre que le bruit de celle étincelle; mais, après cette assimilation faite en gros, il restait à expliquer toutes les circonstances offertes par réclair et le tonnerre; là se rencontrent (juelques difficultés. La première que l'on ait soulevée vient de la forme de l'éclair: pourquoi esl-il en zigzag? A cela on peut répondre que l'étincelle ordinaire a le même caractère, et que, n'ayant point expliqué cette forme pour l'électricité des machines, on n'a pas à chercher non plus à en rendre compte pour celle de l'atmosphère. La seule chose qyxe l'on doive et puisse faire, c'est de constater ce caractère commun. Mais voici une autre didiculté. On peut mesurer la distance du nuage à l'observateur par l'intervalle qui s'écoule entre l'éclair et le tonnerre, el, en appréciant approximativement l'angle sous-tendu par les deux extrémités de l'éclair, on peut calculer à peu près son étendue. On trouve (jue souvent sa longueur atteint 5 à 6 lieues, et il paraît difficile au premier abord d'admettre une puissaun* électrique assez considérable pour donner lieu à une étincelle unique de pareille grandeur. Cette difficulté disparaît si l'on remarque qu'un nuage n'est point un conducteur niétalli(|ue. mais une masse discontinue où l'éleclricilé peut être irès-inégalemerit distribuée et où peut se produire une série d'étincelles successives se continuant de Tune à l'autre, à peu près comme cela se voit avec les tubes étincelants. Dès lors cette immense longueur ne nous étonne plus, puisque c'est une suite d'étincelles el non plus une élincelle unique que nous

ORAGES. 3o7

d'une montagne. Il suffira que le nuage, dont la charge est oiaintenant négative et distribuée principalement a sa face supérieure» s'abaisse dans une région où le potentiel soit moindre, pour que la distribution de l'électricité s y trouve modifiée : Télectricité négative se répandra sur la surface entière du nuage, son potentiel deviendra négatif» la pluie qui s'en écoule sera elle-même négative et, même sans pluie, le nuagedéterminera un abaissement de potentiel dans les régions voisines du lieu qu'il occupe, et ce potentiel pourra devenir négatif.

Il suffit donc d'avoir constaté l'existence normale de Télec- Incité positive dans les couches supérieures de l'atmosphère pour comprendre que les nuages supérieurs puissent la partager, et que d'autres nuages situés plus près de la terre, ou formés par la condensation des vapeurs dans le voisinage du soi, puissent être chargés d'une électricité contraire. Une fois que nous concevons ces nuages électrisés, nous arrivons aisément à l'explication des phénomènes produits pendant les orages.

•liASS. — L'idée d'assimiler la foudre à l'électricité est aussi ancienne que la découverte de l'étincelle : on la trouve dans les ouvrages de presque tous les physiciens qui ont écrit sur rélectricilé ; mais si tout le monde acceptait cette opinion comme probable, personne avant Franklin ne songea à démontrer expérimentalement la réalité de cette assimilation. On sait par quel ingénieux artifice il réussit à conduire jusqu'au sol l'électricité des nuages orageux. Avant cette expérience célèbre du cerf-volant, qu'il exécuta en juin i7'>2, Franklin (*) avait projeté d'établir des tiges isolées sur des édifices élevés; mais il ne réalisa pas cette pensée, et c'est Dalibard qui, la mettant à exécution, vit le premier, le lo mai 175^, des étincelles jaillir d'un conducteur établi sur le toit d'une maison. On voit que, si Franklin avait imaginé la méthode, Dalibard le précéda de quelques jours dans le succès. Pendant le même temps, de Romas ( * ) était arrivé de son côté à la même idée d'employer

(*) Expériences sur C électricité^ trtdaction Trançaise par Dalibard. (>) Biémoirei dei Savtutis étrangers, t. U, p. 3gi, et t. Hl, p. 5i4.

3io ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

par influence et attire à la surface du sol une électricité contraire a la sienne; on voit alors se produire tous les phénomènes connus de la répulsion électrique, et des aigrettes lumineuses se montrent sur les pointes métalliques. De nombreuses observations, les unes très-anciennes, les autres modernes, mettent ce résullat hors de doute. Nous allons en citer quelques exemples, puisés dans la Notice sur le tonnerre publiée en 1837 par Arago (*).

Sénèque raconte qu'une étoile alla près de Syracuse se reposer sur le fer de la lance de Gylippe.

On lit dans Tite-Live que le javelot dont Lucius Atreus venait d'armer son fils, récemment enrôlé parmi les soldats, jeta des flammes pendant plus de deux heures sans être consumé.

César, dans ses Commentaires sur la guerre d'Afrique, raconte qu'après une nuit orageuse pendant laquelle il tomba beaucoup de grêle, le fer des javelots de la5« légion parut en feu.

Plutarque raconte qu'au moment où la flotte de Lysandre sortait du porl de Lampsaque pour attaquer la flotte athénienne, les deux feux que Ton appelle Castor et Pollux allèrent se placer des deux côtés de la galère de Tamiral lacédémonien ; ceci présageait, dans les idées du temps, un heureux voyage.

On trouve dans l'hisloire de Christophe Colomb, écrite par son nis, le récit d'une observation analogue, a Dans la nuit du samedi (octobre i49^)> *ï tonnait et pleuvait très-fortement. Saint Elme se montra alors sur le mal de perroquet avec sept cierges allumes^ c'esl-à-dire qu'on aperçut ces feux que les matelots croient être le corps du saint. Aussitôt on entendit chanter sur le bâtiment force litanies et oraisons, car les gens de mer tiennent pour certain que le danger de la tempête est passé dès que saint £lme paraît. Il en sera de cette opinion ce que l'on voudra.»

On se fit pendant longtemps une opinion très-étrange de ces feux, que Ton regardait comme des objets matériels dont on pouvait aller se saisir. Pour montrer cette idée dans toute sa naïveté, il suffit de citer le passage suivant des Mémoires de Forbin :

(') j4nnuaire du Bureau drs Tjongitudn pour tSSy.

TOxNNERIlB. Soi)

observons. Au rcsle, nous avons vu précédemment que la différence de polcniiel nécessaire pour produire une élincelle n'augmente pas en proportion de la longueur dès que celle-ci dépasse une certaine valeur, et paraît au contraire tendre vers une limite linie qui peut fort bien être* atteinte entre deux nuages électrisés.

TOHIfEBRE. — Du moment qu'un éclair est formé d'étincelles électri(iues, le tonnerre on est le bruit. Mais il y a dans les deux faits que nous voulons assimiler une (liiï«'Tence notable, r;ir le bruit d'une étincelle est sec et ne se prolonge pas, tandis que celui du tonnerre se compose d'éclats successifs ordinairement suivis par un grondement qui se continue en s*aiïaibllssant et se termine en mourant sourdement. Olte différence n'est point caractéristique et Ton peut aisément l'expliquer. On conçoit, en effet, (jue le bruit de l'étincelle, quelle que soit la cause (jui le produit, doit naître en chacun de ses points à la fois et arriver en même temps à l'oreille; de même le bruit (l'un éclair prend naissance au même montent en chacune de ses parties, mais à des distances très-diverses de l'observateur, ri il ne peut lui parvenir que su('C(»-;sivement, après avoir mis des temps inéj^aux jx^ur arriver des différents points de Trclairà l'oreilh». Il résulte de* la (jue, si l'éclair était rectilipne, II» tonn(Mre sérail toujours un {^rondenient dont l'iiUensilé, maximum au commencement, décroîtrait continûment; n)ais, rcmime l'érlair (*sl en //if^zag, chaque portion recliligne qui le c(un|)ose envoie un son plus on moins intense suivant sa dire .Mion, et h* tonnerre scM'ompose (le bruit? successifs inégalement forts; (l.î là des éclats, des renforcements et des affaiblissements.

Le plus souvent, les éelairs partent entre les régions inégalement chargées des nuages orageux, et dans ce ras ils sont enlièreiîient inoffensifs; mais il arrive quehjuefois que la présence des nuages orageux dans l'air détermine sur les parties du sol c|u'ils couvrent des phénomènes électriques de diverse nature que nous allons maintenant examiner.

HrLUEHCE DES HUAftES ORàClEUl SUR LE SOL. — Quand Fatmosphèrc est fortement chargée à sa partie supérieure, elle agit

3i2 ÉLECTRICITÉ STATIQUE

sur les corps mauvais conducteurs ou sur les animaux qui seraient isoles du sol; maïs elle se fera avec grande énergie sur les terrains bons conducteurs, par conséquent sur les parties du sol qui sont humides, et sur les masses métalliques des édifices. 11 est évident en outre qu'elle est la plus considérable possible sur les lieux les plus élevés, au sommet des clochers, des arbres ou des mats. 11 faut noter toutes ces circonstances quand on veut expliquer complètement les effets de la foudre.

Si l'on suppose maintenant que le nuage électrisé qui développe cette action, après avoir couvert une surface donnée, vienne à s'éloigner lentement, les effets qu'il avait apportés s'en vont avec lui sans être aperçus; mais s'il vieiU à être brusquement déchargé, soit en lolalilé, soit en partie, de Félectricité qu'il contenait, alors son action d'influence est subitement détruite ou au moins diminuée; conséquemment la partie du sol qui lui était opposée avec les animaux qui s'v trouvent retourne brusquement à l'état naturel, et ces derniers éprouvent des commotions électriques. On a vu des troupeaux entiers, des attelages de plusieurs chevaux, des groupes nombreux de personnes réunies, éprouver en même temps ce genre d'actions et y succomber tous à la fois, sans que Ton aperçût ensuite aucune blessure aux parties supérieures des corps foudroyés; mais souvent on en trouve à la plante des pieds, et l'on constate que les clous des ^chaussures sont arrachés cl fondus. Ce phénomène se nomme le choc en retour.

Pendant tout le temps que dure cette influence électrique, un phénomène plus terrible encore est imminent : c'est la décharge entre la terre et le nuage, c'est-à-dire la foudre; c'est alors que le tonnerre tombe sous la forme d'un trait de feu qui n'est qu'une étincelle de grande dimension. 11 est évident qu'il tombera de ï)référence sur les sommets des montagnes, des édifices ou des arbres, et qu'il choisira les corps les plus conducteurs, car c'est sur ces sommets et sur ces conducteurs que la décomposition par influence qui prépare le phénomène avait la plus grande intensité. Au contraire, les terrains secs, les lieux abrités, les corps isolés ne seront foudrovés que très-rarement, puisque la tension y est nécessairement

CHOC EN lETOVR. 3ii

« Pendant la hihI ( 1696'), H se foma totn à coup on temp» irèsHmr aecoMfa^é é*éclaMr& et de loonerres épouvantables. Dans kl erainle d'une grande tempête dont «otts étions rnennces, je lis cargaer toutes les veîAes. Notis vîmes st«r le vaisseau l^his de trente fein Sain^F/me. Il y en avait un entre autres sorle baul de la girouette du grand mât qui wfsàkpiiud^mnpied eidetmi de baputeur. i'eavoyai aa OMteiot ^oar le descendre. QuMid cet honnie f«l en haut, \k cria que ee feu faisaH un bruit semblable à celui de la poudre qu*on allume après Fwolr BHHHHée. ie lui ordoonaî d'enlever ta girouette el de venir; raatts à peine Teàt-H ôtée de phwe^ que le feu h quitta et aUa* se p^ser sur le bont d«i mât» sans qtt'A fik posstble de Fen retirer. Il y resta assez longtemps, jusqu'à ce qu'il se consumât peu àpeu. »

Des o4iBervatioiis pins précises ne laissent Mieun dOQte sur Tovigine de ces phénomènes. Nous allons encore citer deux ei^emples ;

Le »4 jaitvter i8a4» ^ ^ suite d'ua orage, M. Maxadorf ayant porté ses regards sur un chariot el^argé de paâUe, qui se troti^ vaÂt ao^essons d'un gros nirage noir, au nulten d'un champv près de Cotben, observa que tous les brins de paille se redres* saient et paraissaient en feu. Le fouet méiûe dn condueteur jetait une vive InuMère, Ce p4>énomène disporut aussitôt que le vent eut en>purté le nuage noir;. il avait duré dix minutes.

Le 8 mai i83i, après le couclier du soleil, des officiers se promenaien>t tète nue pendanit un otage sur b terrasse du fort lkib*Azoun à Alger. Ovacun, en regardant son voisin, remarqua avec étonnen>e»t de petites aigrettes lumineuses aux extré* mités (le ses cheveux tout hérissés. Quand ces officiers levaient les mains, des aigrettes se formaient aussi au bout de leurs doigts.

L — On peut dofie considérer conMie démontré que tout orage développe par iuétuence sur la surface opposée du sol une électricité qui est contraire k la sienne et qui souvent peut y atteindre une tension considérable. .Mais cette décomposition électrique ne doit piis s'exercer également en tous les points; elle sera très-laible et pour ainsi dire nulle

3ia ÉLECTRlCli'Ë STATIQUE

sur les corps mauvais conducteurs ou sur les animain qui seraient isolés du sol ; mais elle se fera avec grande énerve sur les terrains bons conducteurs, par conséquent sur les ptitîcs du sol qui sont humides, et sur les masses méutliques des édifices. 11 est évident en outre qu*elle est ta plusconsidé* rable possible sur les lieux les plus élevés» au sommet des do> chers, des arbres ou des mâts. Il faut noter toutes ces circonstances quand on veut expliquer complètement les effets de b foudre.

' Si Ton suppose maintenant que le nuage électrisé qui défeloppe cette action, après avoir couvert une surface donnée, vienne à s'éloigner lentement, les effets qu'il avait apportés s*en vont avec lui sans être aperçus; mais s'il vient à être brusquement déchargé, soit en totalité, soit en partie, de Télectri* cité qu'il contenait, alors son action d'influence est subitement détruite ou au moins diminuée; conséquemment la partie du sol qui lui était opposée avec les animaux qui s'y trouvent retourne brusquement à Tétat naturel, et ces derniers éprouvent des commotions électriques. On a vu des troupeaux entiers, des attelages de plusieurs chevaux, des groupes nombreux de personnes réunies, éprouver en même temps ce genre d'actions et y succomber tous à la fois, sans que Ton aperçût ensuite aucune blessure aux parties supérieures des corps foudroyés; mais souvent on en trouve à la plante des pieds, et Ton conslale que les clous des .chaussures sont arrachés et fondus. Ce phénomène se nomme le choc en retour.

Pendant tout le temps que dure cette influence électrique, un phénomène plus terrible encore est imminent : c'est la décharge entre la terre et le nuage, c'est-à-dire la foudre; c'est alors que le tonnerre tombe sous la forme d'un trait de feu qui n'est qu'une élincellc de grande dimension, il est évident qu'il tombera de préférence sur les sommets des montagnes, dos édifices ou des arbres, et qu'il choisira les corps les plus conducteurs, car c'est sur ces sommets et sur ces conducteurs que la décomposition par influence qui prépare le phénomène avait la plus grande intensité. Au contraire, les terrains secs, les lieux abrités, les corps isolés ne seront foudroyés que très-rarement, puisque la tension y est nécessairement

EFFETS DE LA FOUDRE. 3i3

1res faible. On sait que ces prévisions théoriques sonl confirmées par toutes les observations.

SFFET8 DE LA FOUDRE. — Puisque la foudre est une décharge électrique, tous les effets des batteries devront se produire sur les points foudroyés. Le premier et le plus grave est la mort des animaux frappés, ei Ton trouve surleurs cadavres des plaies profondes qui les sillonnent de la tête aux pieds; les autres sont : la fusion des corps métalliques, Tindammation des combustibles, et des actions mécaniques remarquables sur les substances non conductrices. Comme une décharge Coudroyanle développe une énergie exlrèmement supérieure à celle des déchargesque nous produisons dans nos laboratoires, il y a beaucoup à apprendre en observant ses actions; car non seulement on y trouve une confirmation de ce que nous savons déjà, mais on a l'occasion de compléter l'élude des propriétés de Télectricité. Ost dans cette intention que nous allons citer de nombreux VAS de foudre, (jue nous prendrons, comme les précc»dents, dans la Notice sur le tonnerre.

1. SUR LES CORPS CONDUCTEURS. — Ouand la foudre rencontre des corps métalliques, elle les fond et les volatilise si leur section est petite; elle les suit sans interruption et sans occasionner de dégâts s'ils ont une masse assez grande et qu'ils soient en connnunication avec le sol : elle se dirige de préférence vers les corps conducteurs.

Aristote dit (jue l'on a vu le cuivre d'un bouclier fondu par le loimerre, sans que le bois (ju'il recouvrait fût endommagé. Suivant Pline, l'argent, l'or et le cuivre contenus dans ifn sac peuvent se fondre par la foudre sans que le sac soit brûlé, sans que la cire empreinte d'un cachet (jui ferme le sac soit ramollie.

Le 20 avril 1807, le tonnerre tomba sur le moulin à vent de Great-Marton, dans le Lancashire; une grosse chaîne enfer qui servait à hisser le blé fut tellement échauffée et ramollie, que les anneaux se joignirent et qu'elle devint après le coup de foudre une véritable barre de fer.

Le 19 avril 1827, le paquebot iSeW'York^ de 5ao tonneaux.

3i6 ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

Franklin eul l'occasion iF examiner les effets d'un coup de tonnerre extraordinaire. En 1754, à Newbury, la foudre tomba sur un clocher terminé par une charpente en bois qui avait 21'" de hauteur; cette pyramide fui rasée et dispersée au loin; mais, en arrivant à la base, la foudre rencontra un fil de fer qui réunissait le marteau d'une cloche aux rouages de la sonnerie située plus bas : elle le réduisit en fumée et le projeta contre les murs sous la forme d'une traînée noire. Ainsi, dans les parties supérieures, la tour en bois avait été détruite, et un simple fil de la grosseur d'une aiguille à tricoter avait sufli pour offrir ensuite un passage à la foudre et éviter tous dégâts; mais, au-dessous de l'horloge, la communication métallique venant à manquer, la foudre conUnua sa roule dans la maçonnerie et les dégals recommencèrent.

I*rès de Manchester, à Swinlon, un petit bàfiment en briques servant à emmagasiner du charbon de terre, et terminé à sa partie supérieure par une citerne, était adossé contre une maison. J^es murs avaient 3 pieds d'épaisseur et 1 1 de hauteur. J^e () août 1809, à 2'' après midi, une explosion épouvantable se fil entendre; elle fut immédiatement suivie de torrents de pluie, et pendant quelques minutes une vapeur sulfureuse envelop|)a la maison. J^e mur extérieur du petit bâtiment fut arrac/te do ses fondations et soiiiecé en masse; l'explosion le porta verticalement, sans le r6v/iY^/'.9^?/', à qirelque distan<!edeh) [dace qu'il occupait d'abord; l'une de ses extrémités avait niarché de 9 pieds, l'autre de \. Le mur ainsi soulevé et transporté se conq)osail, sans compter le mortier, de 700 > briques et pouvait peser environ ?.() tonnes.

(le (|u'il y a de plus remarquable dans ces actions mécani()ues, c'est (ju'elles se produisent presque exclusivement aux poiiUs de réunion des métaux avec le bois ou la pierre. On trouve dans le récit d'un coup de tonnerre observé à llle> (Pyrénées-Orienlales), en i8^.>., de très nombreux exemples de ce fait. Le tonnerre tomba dans une maison occupée par un serrurier-mécanicien : elle était remplie de masses de fer, de rouages de cuivre el d'outils de louie espèce; elle élail, de plus, garnie sur sa façade de balcons, espagnolettes, gonds de fer, etc. C'est à travers chacune de ces pièces métalliques que

EFFfiTS DE LÀ FOUDRE. 3i5

platine qui fut fondue vers Textréniité sur une longueur de o^,od5 à o"*,ooG, et le métal s'affaissa d*un côté en coulant comme de la cire ramollie. La goutte se terminait par une sur- Cice arrondie très brillante.

On entend raconter tous les jours des effets extraordinaires qui montrent avec quelle précision singulière la foudre se dirige vers les parties métalliques et évite les étoffes isolantes. Pendant un temps orageux, une dame étend la main pour fermer une fenêtre, la foudre part et le bracelet que porte la dame disparaît si complètement qu'on n*en trouve plus aucun vestige. Une autre fois, suivant Bridone, pendant que M** Douglas regardait par une fenêtre, la foudre frappa le fil de fer qui soutenait le bord de son chapeau, le fondit et brûla le chapeau sans atteindre la dame. A ces exemples on pourrait ajouter de nombreux récits de faits qui se produisent tous les jours et qui prouvent invariablement la même tendance du tonnerre i choisir, pour les frapper, les conducteurs métalliques. Nous ne citerons plus qu'une seule obser\'ation, mais elle est concluante.

En 17 X), un détachement qui conduisait, du Fort-Royal à Saint-Pierre, le capitaine anglais Dibden, prisonnier de guerre, à la Martinique, s'arrêta pour se garantir de la pluie au pied du mur d'une petite chapelle. Un violent coup de tonnerre le surprit dans cette position et tua deux soldats; du même coup, la foudre ouvrit dans le mur, derrière les deux victimes, une ouverture d'environ /{ pieds de haut et de 3 pieds de large. Toute vérification faite, il se trouva qu'à la portion du mur démolie, sur laquolle les deux soldats foudrovés s'appuyaient, correspondait exactement à l'intérieur de la chapelle un ensemble de barres de fer massives destinées à supporter un tombeau, lieux qui n'eurent pas le malheur de s'être ainsi placés fortuitement devant des pièces métalliques n'éprouvèrent aucun mal.

II. tUl U8 eOBfS ItOLAlTS. — I^ foudre peut percer des trous dans les matières non conductrices, les briser en fragments et les disperser au loin; elle peut les fondre sur les points qu*elle frappe.

3iS ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

de sable au-dessous de laquelle il y a de l'eau. On suppose que le tonnerre tombant sur ces sables y fait un trou, et qu'il échauffe les parois du canal qu'il creuse jusqu'au point de les vitrifier et d'agglutiner contre elles, en les soudant, les portions de sable qui sont autour. Cette explication n'a été pendant longtemps qu'une simple conjecture, mais plusieurs faits sont venus la confirmer; je n'en citerai qu'un, dans lequel la nature a été prise sur le fait.

Le 17 juillet i8i3, le tonnerre tomba sur un bouleau près du village de Rauschen (le long de la mer Baltique). Les habitants étant accourus virent, auprès de Tarbre, deux trous étroits et profonds; l'un d'eux, malgré la pluie, leur parut, au tact, à une température élevée. Le professeur Uagen, de Kœnigsberg, fit creuser avec soin autour de ces trous; l'un d'eux, celui qui fut trouvé chaud, n'oflFrit rien de particulier; le second, jusqu'à une profondeur d'un tiers de mètre, ne présenta non plus rien de remarquable, mais un peu plus bas commençjait un tube vitrifié. La fragilité de ce tube ne permit de le retirer que par petits fragments de o",o4 à o",o'5 de longueur. L'enduit vitré intérieur était très luisant, couleur gris de perle, et parsemé de points noirs dans toute son étendue.

FOUDIE fiLOBUIAIBB. — Quand on possède une théorie d'un phénomène, on est conduit trop fréquemment à vouloir y faire rentrer tous les faits particuliers qu'on observe et à passer sou> silence les circonstances qui paraissent la contredire. C'est ce qui est arrivé pour lélectricité atmosphérique. Nous n'avons guère eu jusqu'à présent d'autre préoccupation que de montrer l'identité probable de la foudre avec l'étincelle, et nous l'avons confirmée par de nombreux exemples. Nous devons maintenant chercher avec la plus scrupuleuse attention si, à côté des faits précédents, il y en a quelques autres qui puissent signaler une diiTérence entre les deux ordres de phénomènes que nous comparons, et c'est ce que l'on a cru trouver dans des exemples que l'on avait négligés, les croyant peu probables, jusqu'au moment, où Arago appela l'attention sur les circonstances qu'ils accusent.

Tout le monde a entendu raconter que la foudre arrive