CHAPITRE IL

Phénomènes des' orages et causes probables tic Vélectriàté atmosphérique.

JLes expériences dont on vient de donner les détails , prouvent incontestablement Fidentité

de la Aiatîère de la foudre avec lefectricitë ; maïs nous ne savons rien d'exact relativement à la manière dont agit ce fluide dans la production de ces phénomènes. Led effets dont on peut le plus aisément se rendre compte , sont ceux ijaî se manifestent lors du développement de 1 électricité naturelle; ils ne difierent point eaaentîellement des résultats que fournissent nés appareils, et les nuances les plus remarquables qu'on puisse observer, provî<;nnent particulièrement de l'énergie des actions développées, ainsi que des circonstances sous lésquelles elles se montrent.

L'étincelle et le bruit qui accompagnent la décharge d'une jarre ou dune batterie, sont des effets parfaitement analogues à l'éclair et au coup de tonnene : l'espèce de roulement qui caractérise ce dernier, se fait également remarquer dans toute explosion , qui ne parvient à l'oreille qu'après avoir parcouru un certain espace. Une pièce d'artillerie , déchaînée dans un endroit quelconque, où les objets environnans présentent au son des obstacles qui le réfléchissent irrégulièrement, peut, jusqu'à un certain point, imiter le bruit du tonnerre, ce que j'ai observé dans plusieurs circonstances, où le terrain offrait de grandes irrégularités, particulièrement à Hampstead-Heath ; ce que

Ton peut aussi remarquer lorsqu'on thre le canou au parc de Saint- James , surtout si lob» servateur est placé entre les pièces et les bâtimens du côté de White-Hall.

Plusieurs phénomènes viennent à lappui de cette idée. En mer^ où les causes susceptibles de réfléchir le son présentent la plus grande uniformité , le bruit est régulier^ perd de son intensité à chaque réflexion , et finit par s évanouir graduellement; maiS) dans d'autres lieux où se trouvent des obstacles nombreux et irrégidièrement disposés^ on entend une succession de sons qui , sans conserver aucune relation avec l'intervalle de temps écoulé , varient en force et en durée ^ à raison de la position, de la distance , et de la nature des corps réfléchissans. Quand l'étincelle est immédiatement suivie d'un coup de tonnerre , on entend une seule explosion accompagnée d'un éclat particulier ; la foudre est alors tombée près de l'observateur y et c'est dans son voisinage que l'on rencontre communément les. traces qu'elle laisse sur son passage. Lorsqu'au contraire le bruit ne suit point immédiatement l'éclair , les roulemens du tonnerre se font entendre ; car la distance est aloi^ suffisante pour que la réflexion soit (à raison de sa fréquence), le trait le plus remarquable du phénomène ^25).

Le temps qui s'écoule entre le moment où l'on aperçoit l'éclair et celui où Ton entend le bruit, offre an moyen pour calculer la distance de la foudre; car la lumière se meut ayec une telle vitesse > que l'on* peut regarder comme Doi le temps qu'il lui faut pour traverser un espace' peu considérable. L'éclair et le bruit sofit simoHanémeat produits ; mais l'un est aperçu à Finstant même,* tandis que l'autre emplate une seconde pour franchir un int^r- Tatte de onoe cent qnarante-deux pieds ; consé^ quemmealy en multipliant ce nombre par celui des secondes écoulées depuis le moment où^l'on a vu l'éclair, jusqu'à celui où l'on entend le brait y on aura, d'une manière approxima** tive, la distance à laquelle rexplostoA' a eu lien. Ainsi , supposez que l'éclair paraisse cinq secondes avant que Ton entende le bruit ^ 5 X' ri43 =3 ^710 9 ou un mille ^ 4^0 pieds : tei est l'intervalle qui sépare l'observateur du lieu de l'explosion. On doit cependant remarquer^ ^iie cette indication ne fournit aucune donnée , relativement aux dangers que l'on peut courir. Elle Élit bien, à la vérité^ connaître à quelle distance l'explosion éclate ; mais les suivantes peuvent arriver dans des endrcHts très-éloignés^ puisque des nuages orageux recouvrent quelquefois une grande étendue de pays , et que

deux 9 ou même nn plus grand nombre d éclairs, sont firéquemment aperçus, k peu près au même moment , dans à^ points différens de l'atmosphère.

Quand on obsenre rétineelle qui produit réclair , on remarque qu elle se meut toufours en eigaag» caractère qui appartient aussi a toute forte étincelle électrique, traversant une grande épaisseur d'air . Quelquefois , lorsqu'une portion d'un long xij^ag est cachée par an nuage interposé , on voit comme deux courans distincts peu éloignes Tuu de l'autre » et il est prohable que cet éclainsnbit , et, pour ainsi dire, uniyersel, qui s'étend en forme de rideau, résulte de la réflexion d'une explor sien: pins complètement cachée. Cas liriUans éclairs , qu'on aperçoit dans les soirées d'été, et qui ne sont point accompagnés de tonnerre , paraissent aussi appartenir a cette dernière espèce ; il serait en effet difficile de donner une autre explication de ce phénomène, à moins qu'on ne le supposât provenir d'une cause, don! l'action se développerait à une distaiice twa* éloignée de la snrfece de la terre,

La plupart du temps, la foudre se porte d'un nuagesur l'autre, sans produire aucun accident , et lefi circonstances dana lesquelles k terre est frappée, sont beaucoup moins ftéquenteai ce

qui semMe indiquer qud leê ûiidges, on diverses parties de ratindsphère^ 60at élecirisés en sent inverse» M. Morgan ^nde , avee raison , que quand la foudre se dirige vers la terre , Cette dernière agit simplemetit comme excitateur > pour diminuer la distance explosive entre deux nuages chargés. M» Morgan admet en outre que la teire , à cause de sa faculté con^ ductrice , ne peut avoir sa quantité de fluide électrique augmentée ou diminuée; mais^ étant envirotmée d'air , elle est conséquemment un conducteur isolé ; et les expériences nous apprennent qu'un tel corps peut être éiectrisé soit positivement ou négativement : on peut donc conclure la même cbose rdativement au globe terrestre.

D*autres physiciens ont supposé que, iorsque de telles explosions se manifestent , elles pro*viennent d'un nuage chai^çé qui , 4 raison de sa proximité^ détermine la sur&ce de la terre k s'électriser en sens contrdre ; mais^ quand on compare les dimensions de notre globe k celles du plus grand nuage orageux^ il parait évident que l'influence exercée par ce dernier ne serait point susceptible de produire plus d*effet , que ne le ferait un bftton de cire k cacheter frotté, et approché d'une montagne isolée » d'ailleurs nous savons par cxpéricnot que , dorant C€s

sortes de phénomènes, diverses portions de Tatmosphère sont, au même instant, dans des états, électriques opposés; et^€omme , à raison de cette diversité d'éfat, elles agissent Tune sur Tautre, la décharge ne peut avoir lieu qu'en passant du corps électrisé positivement à celui qui. Test négativement, soit d'une manière directe, soit au moyen de la portion de terre placée entre ces corps*

Cest particulièrement dans les masses de vapeurs ou nuages, qui flottent au sein de 1 at«mosphère , que Ton remarque ces états ékctri* ques opposés ; et Torigine de cette électricité , aussi bien que la cause des modifications qu'elle éprouve , provient probablement de la mobilité de ces masses; carnousavons fait voir que lc« sources de l'électricité artiâcielle sont le changement de forme , l'élévation et l'abaisse-» ment de température , le frottements le contact des corps dissemblables; or les nuages éprouvent successivement l'influence de toutes ces causes. Les changemens électriques sont en rapport avec l'état de la vapeur dans Fatmosphère; c'est au moins ce que semblent indiquer tous les phénomènes , et ce dont on petit se convaincre par les faits suivans.

i"". hm phénomènes électriques de l'atmosphère ont généralement lieu dans tous les di-

mats, durant ou à peu près à Tépoque de la plus grande chaleur, c'est-à-dire, loisque les rayons du soleil déterminent une accumulation considérable de vapeurs..

2^ Dans les lieux où cette cause est plus énergique, comme sous les tropiques, les phénomènes de lelectricité naturelle acquièrent alors une intensité , dont les résultats sont vraiment effrayans»

3". Lorsque les causes naturelles de l'évaporation sont aidées par quelques conditions accessoires, les vicissitudes électriques ont alors une activité surprenante : l'éruption d un volcan est presque toujours acconipagnée de vi& éclairs, et la violence des orages et des tempêtes se &it remarquer, surtout dans les pays environnés par lesr sables immenses de l'Afrique , où l'action des rayons du soleil est augmentée par la réflexion qu'ils éprouvent sur un sol aride ; l'air, rendu brûlant en traversant les sables, produit une rapide évaporation de la première humidité qu'il rencontre, et devient par*là tellement chargé de vapeurs , qu'il fournit d'abondantes averses, lorsque sa température éprouve un abaissement subit.

4**. L'action des vents détermine souvent le mélange de courans d'air, ayant des températures différentes; Tai^r qui était chaud et charge

d'imniiditéy étant soudainement refroidi, laisse précipiter Feau à laquelle il était uni , et pres« que toujours un mouvement électrique en est la conséquence. Telle est la cause des ouragans et des touneiTes épouvantables que THarmattan produit sur les côtes de Guinée , lorsqu il vient en contact avec Tair froid, qui est à la surface de rOcéan. Telleest aussi Forigine des phénomènes électriques qu'on observe sur les hautes chaînes de montagnes; les vents chauds et humides^ en passant sur leurs sommets glacés, y éprouvent une rapide condensation ; de là les magnifiques orages des Cordilières, etlescoruscations qu'on remarque sur les Alpes.

5^. Danstous les cas possibles, les vicissitudes électriques sont beaucoup plus fréquentes , lorsque les causes qui produisent la condensation et Févaporation se succèdent tout à coup. Ceux qui ont &it des observations exactes sur Félectricité atmosphérique, ont toujours remarqué des difTérences plus notables, lorsque la pluie et un brillant soleil se succèdent rapidement ; et le plus communément aussi > ce temps variable est suivi d'orages. Les alternatives journalières du chaud et du froid agissent d'une manière sensible sur Félcclricité atmosphérique ; car, d'après les observations de M. Read^ elle est plus forte le matin et le soir, au moment ;

de la rosée , qn*à toute autre époque du joiir.- D'après tout ce qui précède, la relation qui exûte entre la circulation de leau dans Fat-mospbère et !a production des phénomènes électriques , parait assez nettement indiquée ; cependant il n'est point facile de se rendre compte de la nature intime et immédiate de ces rapports. Volta a découvert que leau, qui est rapidement convertie en * vapeur , laisse dans un état négatif le vase dans lequel Topération a eu lieu; et, si Ton reçoit la vapeur qui se forme sur un morceau de métal isolé , il sera éleclrisé positivement (♦); ce qui a fait conclure ht ce physicien, que la capacité de Teau pour Félectricité est augmentée, lorsqu'elle se change en fluide élastique , et que , par conséquent, elle doit recevoir du fluide électrique de tous les corps qui Fenvironnent. Cela étant admis, la condensation de la vapeur doit nécessairement être accompagnée des

{*) On peut aisément faire ceUe expérience , en plaçant quelques morceaux de charbons allumés dans un creuset , que ToD pose sur la partie supérieure d'un électromètre à feuilles d'or. On jette ensuite sur ce creuset quelques gouttes d'eau , tandis qu*un entonnoir de fer blanc isolé est p7acë à peu près k un pied ou dix-huit pouces au-dessus. L*électromè(re sera électrisé négativement, et Pcntoanoir ûolé, positivement.

gignes de réiectricité positive. Gonformëment à cette hypothèse, la . circulation de ce fluide subtil dans latmosphère serait analogue à celle de Teau qui lui sert de véhicule. Mais M. de Saussure et autres ont observé que les effets électriques de Tévaporation ne sont point toujours les mêmes, puisque, lorsqu'on emploie pour ce genre de recherches des vases de matières différentes , on obtient des résultats qui sont quelquefois directement opposés. Les mêmes physiciens ont également prouvé que, si révaporation se fait lentement^ comme cela a lieu dans la nature, les signes électriques sont à peine perceptibles: néanmoins on peut répondre à cette objection , que lemploi des diSërens matériaux qui constituent les vases dont on se seii: pour évaporer, introduit des causes qui agissent en sens contraire, ce que l'on doit aisément concevoir, surtout si on admet Tinlervention des actions chimiques ou l'influence du contact de corps dissemblables; et d ailleurs ces sortes d'anomalies n'ont point été remarquées , pendant l'évaporation de leau contenue dans les diverses substances analogues à celles qui sont habituellement à la surface de la terre. Les modifications qu'éprouve Tinten* site des signes électriques, suivant que l'évaporation devient plus ou moins rapide , sont

plutôt favorables que contraires à l'opinion enlise^ puisque, ainsi que nous Tavons fait remarquer, elles sont conformes à ce qui arrive dans la nature : car, si Tévaporation spontanée produisait, pour chaque goutte d'eau volatilisée , un effet aussi puissant que celui qu'on obtient dans nos expériences ordinaires, la cause assignée comme source de l'électricité atmosphérique serait beaucoup trop énergique, et des orages continuels en seraient la conséquence presque inévitable. En effet, on a calculé qu'environ cinq mille deux cent quatre-vingt millions de tonnes d'eau sont probablement évaporées de la surface de la Méditerranée en un seul jour d'été (*).. Par un calcul plus récent, le terme moyen de l'évaporatlon pendant une année, pour toute la surface du globe, a été évalué a trente-cinq pouces pour chaque pouce carré de la surface de la terre; ce qui donne quatre-vingt-quatorze mille quatre cent cinquante milles cubes, pour la quantité d'eau qui annuellement circule dans l'atmosphère (^^).

L'évaporation , considérée comme cause

(*) Cavallo's, Natural pbylosophy, vol. Il, p. 409- (**) Cbimif d€ Tbomson, toI. IV, p. 78; et Mémoires de Manchester, yel. Y, p, 36o.

productrice de rélectricité , est donc en rap» poii: avec tous les phénomènes électriques que nous présente Fatmosphère , et cette oiîgiue est d'autant plus plausible , que constamment il y a proportion entre les effets et la cause assignée ; cependant ^ On ne peut se dissimuler que les objections de M. Deluc (*) ne soient fortement contraires a cette doctrine , bien que d^ailleurs elles ne détruisent pas tout ce qui a été avancé jusqu'ici , puisque ce n'est qu'one simple énumération de faits; maïs elles at** taquent particulièrement la principale hypothèse établie 9 pour expliquer la production de réiectricité atmosphérique. Latteiltion avec laquelle cet excellent physicien a traité tout ce qui a quelque rapport avec la météorologie y la finesse de ses vues ^ le nombre de ses expériences , le soin avec lequel il les a faites, et la persévérance non interrompue qu'il a mise dans ses recherches , donnent a ses ob- ^rvations une valeur qu'on ne saurait trop apprécier; et, lorsque je reconnais avec un véritable plaisir l'exactitude des objections qu'il a faites, et l'insuffisance des dogmes contre lesquels elles sont dirigées , ce n'est pas sans me

(*) Idées suç la Météorologie » toni. Il , p. i58; oq Journal de Nicliohoa , roi. XXVII , p 24 1 , etc.

défiar uu peu de moi-même, que je refuse mon assentiment à quelqués*unes des explications par lesquelles il a proposé de les remplacer. Les limites de ce traité ne comportent point une discussion théorique étendue; aussi me paralt-il convenable de renvoyer le lec-r teur à l'ouvrage de*M. Peluc, intitulé Idéea Mur la Afitéoràtogie y ainsi qu a plusieurs Mé-^ moires insérés dans les Transactions philoso^ phiques et dans le Journal de Nicholson i c'est là oii 4'oft pourra prendre connaissanôe des idées hiniffienseB de ce physicien; elles embrassent les phénomènes les plus importans de k météorologie , et s'étendent à toutes les sciences qui ont quelque rapport avec elle.

M. IMuc , par ses derniers travaux en ce geere^ a suffisamment prouvé qiié, jusqu^àt présent , nons^iré connaissons pas Véà procédi^s au moyen desquels Teau circule dans Fatmos"* pbère* L'évaporatioh continue pendant des m<Ms, cependant Fair parait sec, et même plussec dans les couidie^ supérieures , où est supposée se rendre la vapeur ascendante; et souvent dans ces couches , où il n*existe aucun indice de la présence de Teau^ des nuages se forment tout à coup , produisent des pluies abondantes accompagnées de tonnerre et d éclairs *| qui ont fréquemment une longue durée. Ces

Doages ne sont éwdemment point produiCs par une soudaine condensation , puisque leur température est quelquefois plus élevée que celle de Fair qui les environne (*)• D'ailleurs; des nuages qui ont été ainsi fQnnés pendant le jour, disparaissent la puit, lorsqu'à raison de l'abaissement de température , la condensation aurait dû augmenter^ et les nuages ^ par conséqueat^ non-seulement continuer ^ mais ea<core devenir plus abondans.

' Aucune des hypothèses jusqu'ici proposées ne suifit donc pour expliquer la formation des nuages et de la pluie : en efiet^ rien ne pi'ouve qu'ils se forment lorsque l'atmosphère est saturée d'humidité^ puisque souvent on les voit se développer daus ur^ air sec en apparence: nous ne pouvons point davantage admettre qvi'ils soient produit^ par le froid ^ puisque souvent les variations de température les plus remarquables ne sont point accom*pagnées de ces phénomènes. Enfin il ne nous est point possible de penser , avec le docteur

(*) Deluc, sur la Mëtéorologie, vol. II, pag. 100. Cette conséquence .ne paraît point exacte ^ car tous les corps , lorsqu'on les condense, acquièrent une élévation de température ; dès-lors , si les nuages résultent de la condensation de la vapeur , leur température devra être pins élevée que celle de Fair qui les environne.

Hutton^ que ces nuages proviennent du mélange de conrans d'âir ajrant des températures différentes , car fréqaemment ils paraissent dans une portion de Fatmosphère qui n'est agitée par aucun vent, seit supérieurement soit inférieurement; il serait d'ailleurs difficile de concevoir comment un telmélaoge pourrait i*endre compte de 4a quantité de pluie qui scTuvent tombe tout à conp'd'tine atmosphère calme.

Dans quel état 4olrc existe la vapeur dans Tatmosplière ^ lorsqu'elle échappe ainsi à nos observations?, et^ comment peut-elle subitement quitter son état latent et recouvi^r toute son énergie y pour accompagfter des phéno* mènes efi'rayans ?

Nous ne pouvons répondre à ces questions que par des suppositions, qui probablement sont autant éloignées de la vérité , que Tétaient l^ fajpotbèses auxquelles la connaissance des Ëiits nous a forcé de renoncer.

M. Deluc pense qu'on ne saurait s'empêcher de conclore que l'eau peut être convertie en air atmosphérique, et que la production des nuages et des vapeurs résuite de la décomposition de cet air; il se représente aussi le fluide électrique comme un corps formé de lumière^ de chaleur , et d'une matière particulière , qui se combinent ensemble^ lorsque dans l'atmos*

pbère » il survient certains diwgemens chiiolques : telle est, suivant ce physicien , l'origine des phénomèpes électriques,

II nae parait ahsolumeat inutile d'omettre qu'une puiasaqce ou une sobstanœ quelconque , qui devient insensible, ait changé de iiature; cette supposition n a , d ailleurs, potaiencoreété admi^tf dans diverses circonslanci^ anak^gues^ bien propres à n^ l^âss^r, aqçuja^ ii^Cfirtitude. Ainsi, lorsque la diale«ur pa^se de Tétat sensible k l'état latent , on ne suppose pas qu'elle ait éprouvé un changenaenl de nature , mais on admet seulement qu'elle a passé à un état de combinaison ou de distributiqn naturelle, ce que l'on peut également dire de 1 électricité qui, ainsi que nous l'avons déjà vu, est toujours insensible quand son attraction naturellfâ est contre-balancée. On pourrait peut^tiv en dire autant de la gravitation elle-même : son action est évidente , lorsqu'une pierre tombe ; elle est latente , au contraire , lorsque la pierre est tombée ; mais elle existe encense , et n'a point changé de nature , quoique, d'ailleiu^, elle soit alor$ imperceptible.

La densité de l'air décroît à mesure que sa 4istaace à la terre augmente : conséquemment , dans la couche la plus élevée , ses particules sont plus écartées les unes des autres ,

et c'est peut-être là une des cauçes qui contribuent SI la production de ces phénomènes si difficiles à expliquer. Lesrayons dusoleilatteignent d'abord la partie supérieure de Tatraosphère : cependant ce n'est point là qu'ils exercent Tinfluence la plus remarquable. Le globe est plus probablement la source primitive de rélectricité XKiturelley dont les effets ne'anmoins ne deviennent très-appréciables que dans les hautes régions de l'atmosphère. La plus ou moins grande distance qui existe entre les particules d'air, n'aurait-elle donc aucune influence sur Faction de l'électricité , de la chaleur et de la Tapeur, disséminées entre elles? et serait-il moins plausible d admettre que les phénomènes en question puissent résulter du rapproche-? ment où de Técartement des particules dair^ que de les concevoir produits par des contibi* naisons et décompositions inconnues?

Ces sortes de spéculations ne peuvent être utiles que pour exciter à faire des recherches; aussi ne doit-on s'y abandonner qu'avec précaution; et il faut toujours les présenter avec défiance ; elles sont effectivement plus favorables aux progrès de la science ^ quand on les propose concune des questions que l'efxpérience seule peut résoudre , que lorsqu'on les donne comme des hypothèses propres à confirmer

Kexpàdence ; il ses^ait en effet peu sage y lors* qu on veut élever un édifice durable , de se fier à une base dont la stabilité est douteuse.

Quoique nous soyons encore loin de con* cevoir lefs causes immédiates d'où dérivent les différens phénomènes de l'atmosphère y cependant y les rapports qui existent entre eux dé- Baontrent qu'ils ne sont point purement méca- Biques , mais subordonnés à la direction d'une puissance et d'une iiitelligencesuprémes. Aussi , i'^ction la plus simple devient-elle la cause des plus grands phénomènes. Les eiFets de Téva" poration modifient Finfluence des rayons du soleil y et transportent^ dans toutes les parties de la terre ^ les germes de la fécondité^ en même temps que par des tableaux aussi nombreux que variés, ils diversifient les apparence^ de l'atmosphère , animent l'horizon de teintes brillantes* et embrasées, et déterminent probablement ces mouvemens électriques, qui sent les avant-coureurs des phénomènes les plus majestueux de la nature.