ATMOSPHÈRE, EXPERIENCES QUI PROUVENT SON POIDS

104. Composition de l’atmosphère. — On donne le nom A' atmosphère à la couche d’air qui, pour ainsi dire, comme un vêlement léger, forme l’enveloppe du globe terrestre. L’existence de cette masse gazeuse est démontrée par les vents qui soufflent sans cesse à la surface de la terre, par le vol des oiseaux, par la suspension des nuages.

Outre l’oxygène et l’azote dont l’air se compose, l’atmosphère contient de la vapeur d’eau et du gaz acide carbonique. Le poids de la vapeur d’eau varie avec les saisons, les climats, la température, et la direction des vents. Ce poids est moyennement, à Paris, de 3 à 6 grammes par mètre cube d’air. C’est la vapeur d’eau

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répandue dans l’atmosphère qui souvent en trouble la transparence. Quant à la quantité d'acide carbonique qui existe dans l’air, elle est variable, mais s’élève, en moyenne, à 1 gramme par mètre cube.

L’acide carbonique qui se rencontre dans l’atmosphère est produit principalement par la respiration des hommes et des animaux, et par la combustion des bois et des houilles consommées dans l’industrie. Cette dernière cause de production d’acide carbonique augmente rapidement d’année en année. On a calculé qu’en Europe seulement, la quantité d’acide carbonique qui se répand ainsi dans l’atmosphère est de 80 milliards de mètres cubes par an. Cette masse de gaz égale celle qui serait produite par la respiration de 509 millions d’individus, convertissant chacun, par l’acte de la respiration, 10 grammes de carbone de leur économie en acide carbonique par heure. C’est plus du double de ce que produit la population de l’Europe. Enfin, ajoutons que les volcans répandent incessamment dans l’atmosphère des quantités considérables d’acide carbonique.

Malgré les causes nombreuses de production de ce gaz, on observe que l’atmosphère en contient un volume sensiblement constant; ce qui provient de ce que les feuilles des végétaux ont la propriété de décomposer l’acide carbonique de l’air pour s’emparer du carbone qu’il contient et restituer son oxygène à l’air. De plus, l’acide carbonique de l’air se dissout dans l’eau des mers et des rivières, où il se combine aux matières terreuses pour donner naissance à des dépôts calcaires. C’est ainsi que, par une harmonie naturelle, l’atmosphère conserve une proportion à peu près constante d’acide carbonique; en sorte qu’il n’est pas à craindre que l’excès de ce gaz devienne un jour nuisible à l’espèce humaine.

La hauteur de l’atmosphère est limitée: par l’observation des crépuscules, elle a été évaluée de 60 à 70 kilomètres tout autour de la terre. Nous verrons bientôt qu’on peut aussi mesurer cette hauteur par le baromètre (119).

105. Preitîon atmosphérique. — Puisqu’on a vu ci-dessus (103) que l’air est pesant, on prévoit que la masse d’air qui compose l’atmosphère doit exercer une pression assez considérable sur la

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surface de notre globe et sur tous les corps qui s’y trouvent ; c’est cette pression qu’on désigne sous le nom de pressian atmosphérique. Elle décroît nécessairement à mesure qu’on s’élève dans l’atmosphère, car si l’on conçoit celle-ci partagée en tranches horizontales superposées, il est évident que les tranches inférieures, supportant le poids de toute l’atmosphère, sont les plus compri-

mées et par suite les plus denses, tandis que les couches supérieures sont de moins en moins comprimées, et, par conséquent, de moins en moins denses ; ce qu’on exprime en disant qu’elles sont plus raréfiées , ou plus rares. Lorsque nous avons dit précédemment (403) qu’un litre d’air pèse 1*r,3, nous voulions parler d’air pris à la surface du sol; de l’air pris dans les hautes régions de l’atmosphère pèserait moins.

Jfig. 72. — Crève-vessie.

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La pression atmosphérique so démontre par plusieurs expériences, qui sont principalement celles du crève-vessie, des hémisphères de Magdebourg, et du tube do Torricelli.

106. Crève - venie. — Le crève -vessie est un petit appareil qui sert à montrer la pression de l'atmosphère; il consiste en un manchon de verre, ouvert à ses deux bouts. L’un d’eux reste ouvert, mais on ferme l’autre hermétiquement en appliquant dessus une membrane mince et flexible, ordinairement en baudruche. Plaçant ensuite l'extrémité ouverte du manchon sur un plateau en communication avec la machine à faire le vide (fig. 72), la membrane se trouve pressée de haut en bas, à l’extérieur, par le poids de l’atmosphère, tandis qu’intérieurement elle l’est de bas en haut par la force expansive de l’air qui est dans le manchon. Ces deux pressions se faisant d'abord équilibre, la membrane ne se déprime ni dans un sens ni dans l’autre : mais à mesure que faisant fonctionner la pompe à faire le vide, on retire l’air du manchon et que, par suite, on diminue la tension intérieure, on voit la membrane se déprimer sous le poids de l’atmosphère, et bientôt elle se rompt avec une forte détonation, occasionnée par la rentrée brusque de l’air dans le manchon.

107. Hémisphères de Magdebourg. — On démontre encore la pression atmosphérique avec les hémisphères de Magdebourg . Cet appareil, ainsi nommé du nom de la ville où il fut inventé, consiste en deux hémisphères de cuivre, creux, et pouvant par leurs bords s’appliquer exactement l'un sur l'autre , de manière à fermer hermétiquement (fig. 73). Ces deux hémisphères étant superposés et leur capaci té étant remplie d’air, la force élastique de celui-ci fait équilibre aux pressions extérieures que l’atmosphère exerce sur chacun des hémisphères, et on peut alors les séparer sans effort. Mais si, au moyen de la machine à faire le vide, on retire l’air renfermé dans les hémisphères, la pression extérieure n’est plus équilibrée, et alors on ne peut plus les séparer sans un grand effort. En effet, deux personnes tirant dessus, comme le

Fig. 73. — Hémisphères de Magdebourg.

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montre la figure 74, n’y parviennent pas si les hémisphères sont un peu grands.

Nous verrons bientôt (109) que la pression atmosphérique, sur un centimètre carré, est de 1kil,033sr. Par conséquent, dans l’expérience ci-dessus, si la surface, non pas de chacun des hémisphères, mais du cercle suivant lequel ils s’appliquent l’un contre l’autre, est, par exemple, de 1 00 centimètres carrés, la force qui les comprime

Fig. 74. - Eipérience des hémisphères de Magdebonrg.

sera de 100 fois lk,033er, c’est-à-dire de 103k,300sr. Tel sera donc aussi l’effort nécessaire pour les séparer.

C’est Otto de Guéricke, bourgmestre de Magdebourg, qui est l’inventeur de l’appareil que nous venons de décrire. Il fit construire deux hémisphères qui avaient 63 centimètres de diamètre, ce qui donnait, pour le cercle suivant lequel s’appliquaient l’un contre l’autre les deux hémisphères, une surface de 3317 centimètres carrés, et correspondait à une pression de 3426 kilogrammes. Aussi rapporte-t-on que six chevaux attelés sur les hémisphères, dans une expérience publique, ne purent parvenir à les séparer.

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