CHAPITRE VI

ELECTKICITÉ ATMOSPHERIQUE, FOUl>KK ET PARATONNERRE.

372. Identité de la foudre et de réleotrîoité. — Dès T origine des découvert(»s électriques, plusieurs expérimentateurs s'empressèrent de comparer le mouvement en zigzag de l'étincelle électrique à l'éclair des nuées orageuses, et le craquement qu'elle fait entendre au bruit de la foudre. Mais le rapprochement devint bien plus complet quand on connut les effets énergiques des batteries. Celles-ci, comme la foudre, faisaient entendre une forte explosion, fondaient les métaux , tuaient les animaux , déchiraient les corps qu'elles frappaient, allumaient les substances inflammables, répandaient une forte odeur de soufre; enfin; l'analogie était frappante. C'est Franklin qui, le premier, dans un mémoire publié à Philadelphie, le 7 novembre 1749, établit un parallélisme complet entre la foudre et l'électricité des machines électriques. « Le fluide électrique, dit-il en terminant son Mémoire, est attiré par les pointes; nous ignorons si la foudre est douée de la même propriété ; mais puisque l'électricité et la foudre s'accordent par tous les autres points, il est probable qu'elles s'accordent de même en .celui-ci : il faut en faire l'expérience, »

Le Mémoire de Franklin parvint d'abord à Londres où on n'en comprit point la portée ; mais notre illustre naturaliste Buffon l'ayant lu, le fit traduire et imprimer à Paris, où le succès fut complet. Cependant, ce n'est que le 40 mai 1752 que le premier essai

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fut tenté pour soutirer aux nuages orageux , au moyen d'une pointe, suivant l'indication de Franklin, l'électricité qu'on supposait qu'ils contenaient. Cette expérience fut faite parDalibard, botaniste français , à Marly, près Paris, où il avait fait élever, dans un jardin , une barre de fer isolée , de 1 3 mètres de hauteur, et terminée en pointe. Un nuage orageux étant venu à passer au-dessus de cette tige, il l'électrisa, et pendant un quart d'heure on put en tirer des étincelles qui suffirent pour charger plusieurs bouteilles de Leyde. Dans le même temps, le tonnerre gronda au-dessus des expérimentateurs, ce qui prouva bien que l'électricité qu'on recueillait avait pour cause la présence d'un nuage orageux.

Franklin, de son côté, songeait à soutirer des nuages leur électricité à l'aide d'une pointe, comme il l'avait indiqué. Il attendait pour cela qu'un clocher en construction à Philadelphie fût terminé. Mais impatient d'attendre, il pensa qu'un cerf-volant muni d'une pointe pourrait remplir son but. En juin 1752, un mois après l'expérience de Dalibard , et sans en avoir eu coniïaissance, il fixa donc par les quatre coins un mouchoir de soie sur deux baguettes de sapin en croix, y ajouta les accessoires ordinaires d'un cerf-voiant, puis une pointe de métal, et par un temps d'orage se rendit dans un champ, emmenant avec lui son jeune fils, « crainte, dit-il, du ridicule dont on ne manque pas de couvrir les essais infructueux ». Le cerf- volant lancé, il attacha à la corde une clef et à celle-ci un cordon de soie qu'il fixa à un arbre pour isoler l'appareil. Il tenta d'abord vainement de tirer des étincelles de la clef, et il commençait à désespérer du succès, quand survint une légère pluie; la corde une fois mouillée devint meilleur conducteur, et Franklin obtint enfin l'étincelle désirée. Sa joie fut si grande, qu'il raconte dans ses lettres qu'il ne put retenir ses larmes et qu'il fût mort à ce moment -là sans regret.

373. Eleotrioîté de l'atmosphère. — Ce n'est pas seulement dans les nuages orageux qu'on trouve de l'électricité libre, comme l'ont constaté Dalibard et Franklin ; on en rencontre aussi dans l'atmosphère, même pure et sans nuages. C'est alors de l'électricité positive qu'elle contient, et c'est dans les lieux élevés et les plus découverts que celle-ci est plus abondante. Dans les maisons, dans les rues , sous les arbres, on n'en trouve aucune trace. Pendant les

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temps nuageux, c'est tantôt de l'électricité positive, tantôt de l'électricité négative qu'on observe dans l'atmosphère. Quant aux nuages, ils sont généralement tous électrisés, les uns positivement, les autres négativement.

L'électricité des nuages a été constatée à l'aide de pointes métalliques, comme celle de Dalibard , ou au moyen de cerfs-volants et de ballons retenus par des cordes enroulées avec un fil métallique, mais terminées par un cordon de soie qui les isolait de Tobservateur. Pour déterminer l'électricité de l'atmosphère, plusieurs procédés ont aussi été mis en usage, mais surtout celui de l'électromètre à feuilles d'or (fig. 259, page 442). Seulement, la boule qui est au-dessus de l'appareil était remplacée par une tige de cuivre de 5 à 6 décimètres, à laquelle était attaché le bout d'un long cordon métallique, terminé à l'autre extrémité par une boule de laiton. Celle-ci étant lancée à une certaine hauteur dans l'atmosphère, on voyait les feuilles d'or diverger d'autant plus que la boule s'élevait davantage, ce qui prouvait qu'elle se chargeait de plus en plus d'électricité. Dans des recherches semblables faites sur le mont Saint-Bernard, M. Becquerel a remplacé la boule par une flèche qu'on lançait au moyen d'un arc. Dans ces expériences, ce n'était pas le frottement de l'air contre la boule ou contre la flèche qui les électrisait, car tandis qu'elles transmettaient de Télectricité aux feuilles d'or lorsqu'elles étaient lancées verticalement, elles n'en donnaient aucune trace quand elles l'étaient horizontalement.

On a beaucoup écrit pour expliquer l'origine de l'électricité de Tatmosphère et des nuages. Les uns l'ont attribuée à la végétation J des plantes, les autres à la vaporisation de l'eau à la surface du sol J et des mers, d'autres enfin , à des actions chimiques qui se pro- '• duisent dans les terres et dans les eaux. Cette dernière opinion a surtout été soutenue récemment par M. Becquerel , le savant qui s'est le plus occupé des phénomènes électriques, en France.

374. Éolain, tonnerre, foudre. — Les éclairs ne sont autre chose que des étincelles extrêmement intenses qui éclatent entre deux nuages chargés d'électricités contraires. Ils ont quelquefois plusieurs lieues de longueur et affectent, en général, la forme en zigzag de l'étincelle des machines électriques. Leur lumière est d'un blanc éblouissant dans les basses régions de l'atmosphère,

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mais dans les hautes, où l'air est plus raréfié, elle prend une teinte violacée.

Le tonnerre est le bruit qui succède à Téclair. Ce bruit et l'éclair sont simultanés dans les nuées orageuses ; cependant on n'entend le tonnerre qu'un certain temps après avoir aperçu l'éclair. Ce phénomène est facile à expliquer, si l'on se rappelle que la vitesse de la lumière est si considérable qu'on peut admettre que nous voyons l'éclair au moment même où il éclate, tandis que le son ne parcourant environ que 337 mètres par seconde, autant il y a de fois cette distance entre la nue et nous, autant il s'écoule de secondes avant que nous percevions le roulement du tonnerre. On peut donc calculer en mètres à quelle distance on est d'un nuage orageux, en multipliant 337 par le nombre de secondes. qui s'écoule entre l'apparition de l'éclair et le roulement du tonnerre.

Ce bruit varie avec la distance; de près, il est sec et de courte durée, ressemblant assez au son produit par des planches qui tomberaient les unes sur les autres. A une plus grande distance, le bruit se continue sous forme de roulement d'une intensité variable, qui peut se prolonger plusieurs secondes et même une minute. Jusqu'ici, on n'est pas d'accord sur la cause du roulement du tonnerre. Les uns Tont attribué à un effet de réflexion du son sur les nuages et sur le sol; d'autres ont regardé l'éclair non pas comme une étincelle unique, mais comme une série d'étincelles successives donnant lieu chacune à une détonation particulière; d'autres, enfin, ont attribué le roulement du tonnerre aux zigzags mêmes de l'éclair, et à la plus grande compression de l'air à chaque angle saillant, d'où résulterait l'inégale intensité du son.

La foudre est la décharge électrique qui éclate entre un nuage et la terre. En effet, lorsqu'un nuage électrisé passe au-dessus du sol, il agit par influence pour repousser l'électricité de même nom que la sienne et attirer celle de nom contraire ; par suite, dès que la tension des deux électricités est plus grande que la résistance de l'air, l'étincelle éclate et on dit que la foudre tombe, parce qu'on admet qu'en général l'étincelle se meut de haut en bas ; on a observé quelquefois cependant des phénomènes de foudre ascendante.

L'attraction entre les deux électricités étant d'autant plus grande

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que la distance est moindre (345), on conçoit que ce sont les corps les plus rapprochés du nuage orageux qui doivent surtout être frappés do la foudre. On observe, en effet, que ce sont les lieux les plus élevés, les monticules, les édifices, les arbres, sur lesquels la foudre tombe de préférence. Elle choisit aussi les meilleurs conducteurs, comme les métaiix , les corps humides, les arbres. C'est pourquoi il est imprudent de se placer sous ces derniers en temps d'orage.

375. Effets de la foudre, petit nombre de «et victimes. — Les

effets de la foudre sont très -variés et souvent bizarres : elle brise les corps mau\ais conducteurs, enflamme ceux qui sont oombustibles, fond les métaux, tue les animaux, renverse les pôles des aiguilles de boussole. On observe qu'elle n'éclate pas toujours sous forme d'étincelle, mais qu'elle tombe quelquefois sous la forme d'an globe de feu qui descend môme assez lentement, comparativemmt à l'étincelle, puis finit par éclater avec une détonation comparable à celle de plusieurs pièces de canon. C'est à cet état surtout que la foudre incendie les édifices qu'elle frappe. On rapporte qu'en 4748, la foudre étant tombée ainsi sous la forme globulaire à Gouesnon, près Brest, elle fit sauter le toit et les murailles d'une maison, comme faurait fait rexplosion d'une mine, et que des pierres furent lancées dans toutes les directions jusqu'à 50 mètres de distance.

La foudre laisse après elle une odeur sulfureuse particulière. Depuis quelques années on attribue cette odeur à l'électrisation de l'oxygène de l'air pour former un produit qu'on désigne sous le nom d'ozone.

Beaucoup de personnes ont une frayeur très -vive du tonnerre. Cette frayeur serait bien diminuée si l'on se rendait compte du très -petit nombre d'individus qui périssent par cette cause. En effet, on ne compte en France, en moyenne, que vingt victimes par an , c'est-à-dire à peu près une pour deux millions d'habitants. C'est bien moins que pour d'autres genres d'accidents dont on a beaucoup moins peur. Aux personnes que ce raisonnement ne parviendrait pas à tranquilliser, on peut conseiller, pendant les temps d'orage, des vêtements de soie, et mieux encore des sièges à pieds de verre, ou un disque épais de même matière sur lequel elles

ÉLECTRICITÉ ATllOSPHÉRIittlE.

s'isoleraient. Dans de semblables conditions, elles ne peuvent être frappées, et ressentiraient seulemenl une secousse plus ou moins vive, mais non mortelle, si la foudre tombait près d'elles.

Dans les villages, on est dans l'habitude de sonner les cloches pendant l'orage, pensant par la vertu de la cloche éloigner la nue, et éviter la grêle toujours si dangereuse pour les récoltes. Si ce n'était là qu'un préjugé, il n'y aiirait pas grand Inconvénient h laisser les gens des campagnes se donner cette petite satisfaction.

mais il y a danger pour ceux qui sonnent, car tous les édifices élevés tendent à être foudroyés plutôt que les autres, et on voit en effet la foudre tomber fréquemment sur des clochers et tuer ceux qui s'y trouvent. C'est donc exposer sans résultat la vie de pauvres ignorants que de les laisser sonner les cloches quand le tonnerre gronde.

376. Choe en retonr. — On nomme ckoc en retour une secousse violente et même mortelle que ressentent parfois les hommes et les animaux à une grande dislance du lieu où tombe la foudre (fig. 280]. Ce phénomène est une conséquence de l'iniluence exercée par la nuée orageuse sur les corps qui sont au-dessous d'elle, lesquels sont tous fortement chargés d'électricité contraire à celle

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du niu^. Or. <>i la foudre érbte. et s\ (oui à coup Ip noage se dêchartfe par b recomposition de son électricité avec celle du sol, înMaDtanément l'action par influence cese. et tons les corps chargés d'électricité sur la surface de la Iwte revenant à l'état neutre, c'est ce passai brusque de l'état électrique à l*état naturel qui e le choc en retour.

Fig. ISl. — ParalODBFrrt,

On reproduit c« phénomène en petit en plaçant une grenouille vivant* près d'une forte machine électrique en activité. A, chaque fois qu'on décharge la machine, en posant le doigt dessus, on voil la grenouille éprouver une commotion hnisque.

377. Paratonnerre. — Les paratonnerre», comme leur nom l'indique, sont des appareils destinés à préserver des efl'els delà foudre. Ils consistent en une ti^ de fer de 6 à 10 mètres de haoleur, fixée sur l'édifice qu'on veut garantir, et communiquant avec le sol BU moyen d'une corde de RI de fer ou de cuivre qu'on nomme le coTiducteur [fig. 9S1 ]. Celui-ci doit être en communication intime avec la terre; pour cela, on le fait plonger dans l'eea

ELECTRICITE ATMOSPHERIQUE. 485

d'un puits ou dans un trou de 4 à 6 mètres de profondeur qu'on remplit ensuite de braise de boulanger, espèce de charbon qui est bon conducteur de l'électricité. Du charbon de coke produirait le même effet.

Le paratonnerre fut inventé par Franklin en 1755. C'est en faisant allusion à cette grande invention que Delille a dit de lui :

Et la fondre à ses pieds vient mourir en silence.

Les Trois règnes.

Franklin et les physiciens de son époque pensaient que les paratonnerres déchargeaient les nuées orageuses en leur soutirant leur électricité. Aujourd'hui que l'on connaît l'action par influence des corps électrisés et le pouvoir des pointes ( 349 ), cette explication ne peut plus être admise; c'est l'inverse qu'il faut dire. En eflbt, lorsqu'un nuage fortement électrisé est en suspension dans l'atmosphère, agissant par influence sur l'électricité neutre du sol, il repousse celle de même nom que la sienne et attire celle de nom contraire, qui s'accumule sur les corps situés au-dessous du nuage. Ces corps ont alors une grande tendance à être frappés de la foudre, mais si on les arme de pointes métalliques en communication avec le sol , celles-ci donnent écoulement au fluide électrique vers le nuage. En sorte que non-seulement elles ne permettent pas à l'électricité de s'accumuler sur les corps terrestres, mais qu'elles tendent progressivement à ramener la nuée orageuse à l'état neutre, double effet qui prévient la chute de la foudre. Cependant, le dégagement d'électricité par les paratonnerres est quelquefois si abondant qu'ils ne peuvent suffire pour décharger le sol; la foudre éclate alors , mais ce sont eux qui , en vertu de leur meilleure conductibilité, reçoivent la décharge.

Il importe que les paratonnerres se terminent en pointe pour donner un plus libre écoulement à l'électricité du sol ; et comme leur pointe tend à s'émousser par l'oxydation , c'estr-à-dire par la rouille qui se forme sur le fer sous l'influence de l'humidité, il est bon d'en dorer l'extrémité ou d'y adapter une pointe de cuivre rouge, métal moins oxydable que le fer. On conçoit aussi combien il importe qu'il n'y ait pas de solution de continuité dans le con-

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ducteur qui fait communiquer la tige avec le sol; le paratonncore serait alors plus dangereux qu'utile, car il ne serait bon qu'à diriger la foudre sur Tédifice. L'expérience a montré qu'un paratonnerre bien construit protège tout autour de lui à une distance double de la hauteur de sa tige ; par suite , plus il est élevé, plus il a d'eflGcacité.