CHAPITRE PREMIER

DE LATMOSPHÈRE.

L’atmosphère est ce fluide élastique et invisible qui environne la terre. Ses propriétés physiques sont connues depuis long-tems ; mais la nature de sa constitution chimique est le fruit des recherches des philosophes modernes ; la partie principale de l’histoire de l’atmosphère appartient à l’histoire naturelle : il ne peut convenir ici que d’en considérer ses compositions , ses changemens et ses apparences électriques.

SECTION I

DE LA COMPOSITION DE l’aTMOSPHÈRE.

L’air de l’atmosphère, considéré comme élément par les anciens , ne fut connu pour être un composé que lors de la découverte des gaz oxigène et azote. L’air atmosphérique est invisible et élastique , susceptible d’une expansion considérable. Un litre d’air pèse 1-2991 à la pression ordinaire. Après la découverte des parties constituantes de l’air, il devint très- essentiel d’en découvrir les proportions. Il fut observé que l’oxigène de l’atmosphère seulement est absorbé dans ces changemens, que certains corps subissent lorsqu’ils sont exposés à son action. C’est sur ce principe que dépend la construction de Y eudiomètre , qui mesure la proportion de l’oxigène de l’air. On avait proposé différens instrumens à cet effet, mais tous dépendaient du même principe, l’abstraction de l’oxigène d’une quantité donnée d’air. Le premier eudiomètre fut proposé par Priestley, qui avait observé que le gaz nitreux , amené en contact avec l’air atmosphérique , se combine avec son oxigène , et se convertit en acide nitrique ; il pensa qu’on pouvait l’appliquer pour déterminer la quantité de gaz oxigène dans une portion donnée d’air. Mais les résultats de cette espèce d’eudiomètre , étant sujets à des variations, résultantes de la pureté plus ou moins grande du gaz employé , de l’eau sur laquelle l’expérience se fait , et même de la forme de l’appareil, ne furent ni constans, ni uniformes. Scheele propose un mélange de tournure de fer et de soufre, formé en pâte avec de l’eau, qui, en absorbant l’oxigène d’une quantité donnée d’air, indiquerait , par la diminution de volume , la proportion d’oxigène quelle contenait. Mais, comme ce procédé est lent, on y substitua le sulfure hydroguré de potasse ou de chaux. On prépare ce mélange en faisant bouillir du soufre et de l’eau de chaux. Dans l’application de cet eudiomètre, on agite l’air contenu dans une

bouteille avec le mélange, et la diminution du volume d’air soumis à l’expérience aura lieu en quelques minutes, et montrera la proportion de l’oxigène.

Volta proposa l’explosion du gaz hydrogène dans une portion donnée d’air, au moyen d’une étincelle électrique; mais le difficile consiste ici à bien déterminer la quantité d’hydrogène qu’on emploie. Le phosphore , qui absorbe rapidement l’oxigène de l’atmosphère et le convertit en acide phosphoreux, fut d’abord proposé par Achard et Berthollet. Le sulfate vert ou l’hydrochlorate de fer, dissous dans l’eau et imprégné d’acide nitreux, ont été proposés par S. H. Davy. L’appareil consiste en un petit tube gradué, divisé en 100 parties, plus large vers le côté ouvert, et un autre vase pour contenir le liquide. Le tube , étant rempli d’air à examiner, oU l’introduit dans la solution; et, pour accélérer l'absorption, on le meut doucement de la position perpendiculaire à la position horizontale. L’expérience est terminée en quelques minutes ; mais il est nécesaire de veiller le moment où la diminution de volume cesse , lorsque tout l’oxigène est ebndensé par le gaz nitreux dans la solution, en acide nitrique; car après, le volume du gaz restant est augmenté par la décomposition de l’acide nitrique , due à l’action du protosulfate de fer. D’après de nombreuses expériences faites avec différens eudiomètres, aussi-bien que de celles faites en différens lieux et dans des circonstances diverses , il paraît que l’air atmosphérique est toujours à-pCu-près Composé des mêmes parties constituantes. Ces proportions sont 21 d’oxigène, 79 d’azote, sur 100 d’air en volume.

On ne saurait douter qu’il n’existe de l’eau dans l’atmosphère ; c’est pour indiquer sa présence et ses proportions , qu’on a inventé les hygromètres ou mesures de l’humidité. Cependant, aucun des instrumens proposés jusqu’à ce jour n’est précis, et il existe encore beaucoup de diversité d’opinion sur la quantité d’eau qui peut exister dans l’atmosphère. On se fait aussi la question de savoir si cette eau existe dans l'atmosphère à l’état d’eau, ou bien convertie en vapeurs.

APPLIQUÉE AUX ARTS ET AUX MANUFACTURES. 2gÇ)

Suivant la première opinion, l’eau est tenue en solution par l’air, qui augmente son pouvoir dissolvant avec la température. L’autre opinion est que l’eau de l’atmosphère est à l’état de vapeur; que la quantité en varie suivant les saisons et la différence des climats, tantôt dans la proportion de 1/60, et tantôt de i/3oo du poids de l’atmosphère. L’acide carbonique se trouve aussi combiné dans l’atmosphère, comme l’indique l’eau de chaux ou une solution alkaline exposée à l’air, qui se couvrent bientôt d’une pellicule, en raison de la conversion de l’eau de chaux ou de l’alkali, en carbonate : la quantité de l’acide carbonique varie d’un centième à un millième. Les parties constituantes de l’atmosphère étant l’azote, l’oxigène, l’eau et l’acide carbonique, on s’est long-tems occupé de savoir si ces parties étaient en combinaison chimique , ou simplement un mélange mécanique ; les proportions des gaz oxigène et azote , étant invariablement les memes dans toutes les parties de la terre, semblent affirmer la première de ces opinions.

SECTION IL

DES CHANGEMENS DE l’aTMOSPHERE.

Les changemens dans l’état de l’atmosphère, en raison de la température , de la pression et de l’eau ou de la vapeur qu’elle contient, sont trop remarquables pour échapper à l’observation ; mais ce n’est qu’à l’aide des instrumens , dont la découverte est toute moderne, que ces changemens peuvent être appréciés avec quelque exactitude.

Température. — Quand on considère les changemens que subit la température en un seul joiir, en hiver ou en été, il pourrait paraître impossible de découvrir une loi générale qui pût classer des faits aussi insolites. En considérant la diversité de température des différens lieux , il devint essentiel de trouver des points fixes qui pussent marquer exactement les changemens d’une période de tems donnée.

SOO ÉLEMENS DE CHIMIE PRATIQUE

Mayer, de Gottingue , fut le premier qui suggéra la méthode adoptée par les astronomes , de déterminer la moyenne proportionnelle de certaines grandes périodes, telles que l’année ou le mois; il fit l’heureuse découverte par laquelle, la moyenne température annuelle de deux latitudes étant déterminée, on trouvait aussi la moyenne température annuelle pour tout autre degré de latitude : cette méthode fut perfectionnée par M. Kirwan, qui construisit des tables indiquant les températures moyenne et annuelle pour tous les degrés de latitude. Le lieu où l’uniformité et la constance de la température sont les moins affectées par des causes accidentelles, étant établi par l’observation, la température de toutes les autres situations lui est comparée. Ce lieu déterminé par Kirwan est un espace immense de l’Atlantique et de l’Océan-Pacifique, qui comprend une grande partie delà surface du globe. Pour la construction de ces tables , il faut voir les Essais sur la Température par Kirwan. La différence de température comprise dans les io premiers degrés de l’équateur, et dans la même distance, à partir des pôles, est très- petite, ainsi que les variations qu’elle éprouve pendant différentes années successives. Plus on s’éloigne de l’équateur vers les pôles , plus cette différence est grande. La température annuelle à l’équateur est de 28° 88, et aux pôles, de o,56 centigr. , et dans la latitude intermédiaire de 4 5°, la température annuelle est de 14,16 centigr., ou la moyenne des températures extrêmes. L’air ne se trouve pas échauffé par le passage des rayons solaires, mais par leur réflexion de la terre; il arrive delà que la température diminue en S’élevant au-dessus de la terre ; les plus grands froids dominent dans les plus hautes régions de l’atmosphcre, et occasionent les neiges perpétuelles dont les hautes montagnes sont couvertes , même sous l’équateur. A une certaine hauteur, qui varie dans chaque latitude, il gèle toutes les nuits; cette hauteur est de 4,808,96 mètres d’élévation dans la zône-torridc ; on l’appelle terme inférieur de congélation. A de plus grandes hauteurs, comme les vapeurs n’y par-

appliquée aux arts et aux’manufactures. 3oi viennent jamais, il n’y gèle pas : cette dernière hauteur est appelée terme supérieur de congélation , et se trouve à 8,346.95 mètres de hauteur, dans la même zone torride.

Comme l’eau et la terre ont différentes capacités pour recevoir , retenir et dégager la chaleur , il s’ensuit une grande diversité dans la température de l’air environnant la surface terrestre. A la profondeur de 20 à 25 mètres sous la surface de la terre , la température varie peu, et approche généralement de la température moyenne annuelle. La chaleur des sources , qui contiennent une quantité considérable d’eau, correspond à la température moyenne annuelle du climat , quand ces eaux ne sont pas à la surface du globe , ce qui les assujettirait aux variations de cette même surface.

Pression . — La pression de l’atmosphère, qui est indiquée par le baromètre, est également sujette à dès variations considérables. Au niveau de la mer, la hauteur moyenne du baromètre est la plus grande, parce que la colonne d’air qui supporte le mercure dans le tube, est alors la plus longue; et quoique sujette à des variations , aussi bien qu’à d’autres hauteurs, cette hauteur est de om76. Dans les lieux compris entre les tropiques, les variations du baromètre sont les plus petites ; et dans des situations élevées, les variations sont encore plus petites qu’au niveau de la mer. Près des pôles, les déviations du mercure, de sa hauteur moyenne annuelle, sont plus grandes qu’à l’équateur ; et enfin elles sont plus grandes et plus fréquentes en dehors des tropiques dans l’hiver qu’en été. Les causes de ces variations de la pression de l’atmosphère, sont présumées être la rapidité des courans d’air et des vapeurs.

Les vents produisent un autre changement dans l’état de l’atmosphère : on croirait d’abord qu’ils sont sujets à de grandes irrégularités; mais dans quelques parties du monde, ils sont réguliers et constans. Comme l’action solaire est la plus grande de toutes entre les tropiques, la température moyenne annuelle est la plus élevée dans les régions équato-

riales; et, comme l’air de ces régions est sujet au plus grand degré de raréfaction , un courant d’air plus dense et plus froid s’établit du nord à l’équateur, et une autre du sud à l’équateur , pour rétablir l’équilibre ; mais comme la terre a un mouvement diurne de l’ouest à l’est, le courant qui procède du nord paraît venir du nord-est , et celui du sud , du sud-est, constituant tous les deux les vents fixes et uniformes du nord-est et sud-est : mais ces mêmes vents se trouvent interrompus par les effets inégaux de la terre et de l’eau , en échauffant l’atmosphère. Comme l’air de la terre se trouve plus échauffé le jour, il éprouve un plus grand degré de raréfaction; ce qui occasione un courant d’air qui vient de l’extérieur pour rétablir l’équilibre ; ce courant est la brise de mer, qui se fait sentir pendant le jour dans les îles entre les tropiques; mais pendant la nuit, l’air au-dessus des eaux se trouve le plus raréfié et occasione la brise de terre qui se fait sentir pendant la nuit. Lorsque le soleil est dans l’hémisphère boréal , l’air du continent de l’Asie est plus raréfié que celui de l’Océan-Indien ; de là vient que ce dernier établit son courant intérieur pour rétablir l’équilibre, et continue de régner pendant 6 mois de l’année; on l’appelle mousson clu sud-est ; mais quand le soleil parcourt le tropique méridional , l’air de l’Océan-Indien est alors le plus raréfié, et il s’établit un courant qui produit les moussons du nord-ouest , qui règne pendant les autres six mois.

Vapeurs aqueuses. — L’eau qui s’élève dans l’atmosphère est assujettie à différons changemens. En vapeurs, elle constitue un fluide élastique et invisible ; elle paraît en forme de nuage dans les airs , et tombe vers la terre en rosée , en pluie , en neige ou en grêle ; changemens qui sont dus à la température ou à la quantité de chaleur avec laquelle elle se trouve combinée , quoiqu’on puisse les attribuer aux effets de l’électricité. La vapeur invisible, après avoir été soumise à certains changemens , se convertit en vapeur vésiculeuse. D’après les expériences de Saussure, elle est alors douée de

appliquée aux arts et aux manufactures. 3o3 proprié tes électriques, et tient le milieu entre la vapeur invisible et l’eau. Une collection de ces vésicules constitue les nuages, dont les formes, la hauteur et les apparences ont été réduites en une espèce de système par M. Howard.

La chute de la rosée est plus abondante pendant la nuit , d’où on conclut que la vapeur invisible qui monte dans l’at- mosphère pendant le jour, étant privée de sa chaleur, se convertit de nouveau en vapeur. Comme la vapeur invisible devient visible en se changeant en vapeur vésiculeuse, et comme les nuages ne sont composés que de collections de cette dernière , ils se dissolvent en pluie par quelques autres changemens qu’ils subissent. On a attribué la formation de la pluie au mélange des nuages de températures diverses; mélange qui diminuerait leur capacité de tenir une même quantité d’eau en solution ; mais on a aussi supposé que cet effet est dû à l’électricité , qui change cette capacité , ou qui produit ce changement par quelque effet plus direct. Comme les quantités de vapeurs de l’atmosphère et celles de rosée qui tombent dans les diverses régions du globe sont très-différentes , de même la quantité de pluie varie beaucoup dans différons lieux. La plus grande quantité d’eau tombe dans la zone torride, et diminue en proportion de la distance de l’équateur vers les pôles.

La neige , qui est un composé de particules cristallines brillantes et divergentes du centre, est une autre forme de la vapeur dans l’atmosphère ; on présume que les nues de neige sont semblables à celles de la pluie, excepté qu’elles sont dépourvues de chaleur, et qu’elles sont gelées. La formation de la grêle est attribuée à la diminution subite de la température, et à la congélation des gouttes d’eau pendant leur chute vers la terre : ce phénomène arrive souvent en été , et les effets physiques en sont trop connus pour exiger une description. Après une chute abondante de rosée , et par une diminution subite de la température , l’eau déposée sur la surface de la terre parait congélée; cet effet est produit par un assemblage de petits cristaux de glace, arrangés et distribués de

diverses manières, suivant le degré ou la rapidité du changement de température.

SECTION III