DENSITÉ DE L’ATMOSPHÈRE

[Sect. xv.]

carré), de sorte que la surface de tout le globe supporte un poids de i i,449>ooo,ooo centaines de millions de livres (cent mille millions de millions de tonnes). Les coquillages, qui ont la propriété de produire le vide, adhèrent aux rochers avec une force de quinze livres par chaque pouce carré (ik,o33 par chaque centimètre carré) de la surface en contact.

Puisque l'atmosphère est en même temps élastique et pesante, sa densité doit nécessairement diminuer en s’élevant au-dessus de la surface de la terre, car chaque couche d’air n’est comprimée que par le poids qui est au-dessus d’elle. Conséquemment, les couches supérieures sont moins deuses , parce qu’elles sont moins comprimées que celles qui sont au-dessous. De là il est aisé de prouver, en supposant la température constante, que, si les hauteurs au-dessus de la terre croissent en progression arithmétique, c’està-dire si elles augmentent de quantités égales, comme d’un pied ou d’un mille, les densités des couches d’air, ou les hauteurs du baromètre, qui leur sont proportionnelles, doivent décroître en progression géométrique. Par exemple, au niveau de la mer, si la hauteur moyenne du baromètre est de 29,99.2 pouces (28 pouces français, ou 76e environ), à la hauteur de 18,000 pieds (5,5oom à peu près), elle sera de i/|,qGi pouces (14 pouces, ou 38e), ou moitié moins grande; à la hauteur de 3G,ooo pieds ( 1 j ,ooo"’ environ), elle sera du quart; à 54, 000 pieds (iG,5oolu environ), elle sera d’un huitième, et ainsi de suite, ce qui fournil un moyen de mesurer les hauteurs des montagnes avec une très grande exactitude, et d’une manière qui serait très simple si la diminution qui a lieu dans la densité de l’air s’opérait exactement suivant la loi précédente. Mais elle est modifiée par plusieurs circonstances, et principalement par les changemens de température, parce que la chaleur dilate Tair, et que le froid le contracte, la variatiou du volume,.

[Sect.xv.] mesures barométriques. *38

supposé pris à 32° du thermomètre de Fahrenheit (o° du thermomètre centigrade), étant de jÿj.par chaque degré du thermomètre de Fahrenheit ( i° du thermomètre de Fahrenheit correspond à |-d’un degré centigrade). L’expérience démontre que la chaleur de l’air décroît comme la hauteur au-dessus de la surface de la terre augmente; et, d'après des investigations récentes, il parait que la température moyenne de l’espace est de 58°. au-dessous du point zéro de Fahrenheit ( — 5o° centigrades), ce qui serait probablement aussi la température de la surface de la terre, si ce n’était la puissance non conductrice de l’air, qui lui donne la faculté de retenir la chaleur des rayons du soleil, que la terre reçoit et rayonne dans toutes les directions. Le décroissement de température est très irrégulier. Chaque observateur trouve un résultat différent de celui des autres; ce qui peut être attribue à certaines circonstances locales, cl à ce que la latitude influe autant que la hauteur sur le décroissement. Mais d’après la moyenne de cinq observations différentes, il parait être de i° (f d’un degré centigrade) environ, par 334 pieds (io2,n. à peu près), ce qui est la cause du froid rigoureux et des neiges éternelles qui régnent sur les sommets des chaînes Alpines. Parmi les diverses méthodes de calculer les hauteurs d’après les mesures barométriques, celle de M. Ivory a l’avantage de réunir l'exactitude à la plus grande simplicité. Le résultat le plus remarquable de la mesure barométrique a été obtenu récemment par le baron de Humboldt, qui a trouvé <]u’une étendue d’environ dix-huit mille lieues carrées, située au nord-ouest de l’Asie., et comprenant la mer Caspienne et le lac d’Aral , se trouve à plus de trois cent vingt pieds ( tj'j ‘ mètres environ ) au-dessous du niveau de la surface de l’Océac, dans un état d'équilibre moyen. Cet énorme bassin est semblable à quelques unes des grandes

ÉTENDUE DE L* ATMOSPHERE. [SéCL XV.]

cavités île la surface de la lune, et est attribué, par M. de Humboldt, au soulèvement des chaînes de montagnes environnantes de l’Hymalaya , de Kuen-Lun, de Thian- Clian , et de celles d’Arménie , d’Erzerum et du Caucase, qui, en minant le pays sur une si grande étendue, occasiona son abaissement au-dessous du niveau ordinaire de la mer. L’on ne peut s’arrêter sans effroi à la pensée de la ■lestruction qui résulterait de la rupture de quelqu’une de ces barrières qui renferment la mer. Par suite de la diminution de la pression atmosphérique, l’eau bout à une plus basse température sur les sommets des montagnes que dans les vallées, ce qui conduisit Fahrenheit à proposer ce mode d’observation comme méthode de déterminer leurs hauteurs relatives. Le docteur Wollaston a construit un instrument à cet usage, mais il parait qu’on ne l’a pas beaucoup employé.

La figure de l’atmosphère, quand elle est en équilibre, est, par suite de son mouvement de rotation avec la terre, celle d’un ellipsoïde aplati vers les pôles. Dans cet état, ses couches sont d’uniforme densité à hauteurs égales audessus du niveau de la mer, et son étendue est sensiblement bornée, soit qu’elle consiste en particules infiniment divisibles ou non. D’après la dernière hypothèse, elle doit réellement être limitée; et même, en admettant que scs particules soient infiniment divisibles , l’on sait, d’après l’expérience, qu’elle est d’une ténuité extrême à de très petites hauteurs. Le baromètre monte proportionnellement à la pression qu’il supporte. Au niveau de la mer, sous la latitude de 4 5°, et à la température de la glace fondante , la hauteur moyenne du baromètre étant de 29, 922 pouces (28 pouces français, ou 76 centimètres environ', la densité de l’air est à la densité d’un volume semblable de mercure , comme I esta 10477,9; d’où iT suit que la hauteur de l’atmosphère, supposée d’uniforme

(Sect.XV.J ÉTENDUE DE L’ATMOSPHÈRE. iSt

deDsité , serait à peu près de 4,95 milles (i1, 79154) • mais comme, à mesure qu’on s’élève, la densité décroît en progression géométrique, il en résulte que la hauteur réelle de l'atmosphère est beaucoup plus grande. On sup- J>ose qu’elle est de 5o milles environ (18 lieues à peu près). Sur le sommet des montagnes seulement, l’air est déjà assez raréfié pour diminuer l’intensité du son, pour affecter la respiration , et occasioner quelque diminution dans la force musculaire. Le sang jaillit des lèvres et des oreilles de M. de Ilumboldt lorsqu’il gravit les Andes; et il éprouva autant de difficulté à allumer et à entretenir du feu à de grandes hauteurs, qu’en avait éprouvé Marco Polo, le Vénitien, sur les montagnes de l’Asie centrale. A la hauteur de 37 milles (i3 lieues environ), l’atmosphère est cr.core assez dense pour réfléchir les rayons du soleil quand il est à dix-huit degrés au-dessous de l'horizon; et, quoique à la hauteur de 5o milles (18 lieues environ), la détonation du météore qui parut en 1788 fut entendue sur la terre comme le bruit d’un coup de canon , cela prouve seulement la force immense de l'explosion de cette masse, d’un demi-mille (un peu plus d'un sixième de lieue) de diamètre, qui put produire un son capable de traverser un air trois mille fois plus rare que celui que nous respirons. Ces hauteurs, toutefois, sont extrêmement petites, comparées au rayon de la terre.

La dilatation de l’atmosphère provenant de la chaleur du soleil occasione des variations diurnes dans la hauteur du baromètre. Il existe également des oscillations nocturnes: elles sont aussi régulières que les oscillations diurnes, mais elles n’ont pas les mêmes limites d’étendue.

L’attraction du soleil et de la lune trouble l’équilibre de l’atmosphère, en y produisant des oscillations semblables à celles de l’Océan , ce qui doit occasioner des variations périodiques dans les hauteurs du baromètre. Ces

If 8 ACTION DO SOLEIL ET DK LA LTTNB. [SèCt.XT'.J

variations , toutefois, sont tellement petites , que leur existence sous les latitudes très éloignées de l’équateur est mise en doute. M. Arago a même été conduit demi éreintent à conclure que les variations barométriques correspondantes aux phases de la lune sont les effets de quelque cause spéciale, totalement différente de l’attraction, et dont la nature et le mode d’action sont inconnus. Laplace semble penser que le flux et le reflux qui se font sentir à Paris, peuvent être occasionés par l’élévation et la dépression de l’Océan, qui forme une base d’une hauteur variable pour une si grande portion de l'atmosphère.

L’attraction du soleil et do la lune n’a aucun effet sensible sur les vents alisés. La' chaleur du soleil occasioné ces courants aériens, en raréfiant l’air à l’équateur, ce qui fait que la partie la plus froide et la plus dense de l’atmosphère se précipite le long de la surface de la terre vers l’équateur, tandis que celle qui est échauffée s’élève jusqu’aux couches les plus hautes , en se dirigeant vers les pôles ; il se foi me ainsi deux courans contraires dans la direction du méridien. Mais la vitesse de rotation de l’air, correspondante à sa position géographique, décroit vers les pôles. En approchant de l’équateur , il doit donc tourner plus lentement que les parties correspondantes de la terre, et les corps situés à la surface du globe doivent lui faire subir un choc proportionnel à l’excès de leur vitesse;, tandis que par suite de la réaction de l’air, ecs corps rencontrent une résistance contraire à' leur mouvement de rotation. De sorte que le vent paraîtrait à Une personne qui se supposerait eiv reposa souffler dans une direction presque contraire au mouvement de rotation' de la terre; parce que ces courans conservent toujours une partie de leur tendance' à- se diriger des1 pôles vers l’équateur, laquelle tendance,, jointe à la1 faiblesse de leur mouvement rotatoire1, • » * *

VENTS Attisés.

[pect.xvh]!

leur donne l’apparence de souffler du nord-est d'un des «■ôtés de l’équateur, et du sud-est de l’autre, ce qui est la direction des vents alises. Ces vents, toutefois, ne se font nullement sentir sous la ligne, la tendance des deux grands courans polaires à se diriger vers l’ouest diminuant à mesure qu’ils approchent de l’équattur, par suite du frottement de la terre, qui leur communique peu à peu une portion de sa vitesse rotatoire : lorsqu'ils arrivent à 1’équateur, ils se détruisent en se rencontrant. L’équateur ne coïncide pas exactement avec la ligne de séparation des vents alisés nord et sud. Cette ligne de séparation dépend de la différence totale de chaleur des deux hémisphères, provenant de la distribution de la terre et de l’eau, et de diverses autres causes.

La faiblesse du mouvement rotatoire des courans polaires leur donne, par suite de leur frottement près de l’équateur, une certaine tendance à diminuer la vitesse de la rotation de la terre; tandis qu’au contraire les courans supérieurs ou équatoriaux portent vers le nord et le sud leur excès de vitesse de rotation. Et, comme en se dirigeant vers les pôles, ils approchent quelquefois de la surface de la terre, leur frottement y oecasionc un vent violent du sud-ouest dans l’hémisphère nord , et un vent nord-ouest dans l’hémisphère sud. De celte manière, l’équilibre de la rotation se trouve maintenu. C’est à celte cause que sir John Herschel attribue les vents ouest et sud-ouest si ordinaires sous nos latitudes, ainsi que les vents ouest qui soufflent si constamment dans l’Atlantique septentrional.

Beaucoup de preuves portent à croire qu’il existe des courans contraires au-dessus des vents alisés. Sur le pic de Ténériffe, les vents dominans viennent de l’ouest. En 1812, les cendres du volcan de Saint-Vincent furent emportées jusqu’à l’ile de Barbade par le courant supérieur. Le capitaine d’un vaisseau de Bristol déclara que

VENTS ALISES.

[Secl. \r.]

dans celte occasion , la poussière venant de Saint-Vincent tomba à la hauteur de cinq pouces (127 millimètres à peu près) sur le pont, à la distance de 000 milles (18 1 lieues environ ) vers l’est. L’on a vu souvent de légers nuages se dirigeant avec rapidité de l’ouest à l’est, à une très grande hauteur au-dessus des vents alisés, qui rasaient la surface de l’Océan dans une direction contraire.

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