CHAPITRE V

De ï électricité atmosphérique.

68 1. Première découverte sur V électricité atmosphérique. Otto de Guerieke , bourgmestre de Magdebourg, et célèbre inventeur de la machine pneumatique , fut le premier qui découvrit quelque apparence de lumière électrique. Le docteur Wall, presque à la même époque, en excitant l’électricité sur un grand cylindre d’ambre, observa une étincelle plus vive et un bruit beaucoup plus fort ; et, chose digne de remarque, cette première étincelle produite par la main des hommes fut à l’instant comparée aux éclats de la foudre : cette lumière et ce craquement, dit Wall dans son Mémoire ( Traits, philos .), paraissent en quelque façon représenter le tonnerre et l’éclair. L’analogie était frappante, il ne fallait que de l’imagination pour la saisir: mais pour eu démontrer la vérité, pour trouver dans un phénomène si petit , les causes et les lois du plus grand phénomène de la nature, il fallait une série de preuves que l’on ne pouvait attendre que d’un génie supérieur. Cependant plusieurs physiciens cherchaient ces pi’euves dans des rapproçhemens plus au moins ingénieux ; les uns remarquaient que l’étincelle est crochue comme l’éclair, d’autres pensaient que le tonnerre est entre les mains de la nature ce que l’électricité est entre les nôtres : « J’avoue que cette idée me plairait beaucoup, disait l’abbé Nollet, si elle était bien soutenue; et, pour la soutenir , combien de raisons spécieuses , etc. » Enfin tout se passait en raisonnemens qui ne pouvaient rien conclure, parce qu’en physique c’est l’expérience seule

8o4 LIVRE NEUVIÈME»

qui doit tloîitiC'i' ses conclusions. Pendant que l’on raison* naît ainsi en Europe et dans tout l’ancien monde savant sur cette grande question, l’on expérimentait en Amérique, cliez un peuple nouveau à peine connu dans les sciences , et ces expériences s’attaquaient directement à la foudre. Franklin trouvait le moyen de la faire descendre du ciel pour l’interroger elle-même sur son origine. Après avoir fait plusieurs découvertes électriques, particulièrement sur la bouteille de Leyde et sur le pouvoir des pointes , Franklin eut la pensée hardie d’aller chercher l’électricité au sein des nuages ; il avait conclu de quelques expériences décisives qu’une tige de métal pointue, élevée à une grande hauteur, au sommet d’un édifice, devait recevoir l’électricité des nuées orageuses. Il attendait avec une grande anxiété la construction d’un clocher que l’on devait à cette époque élever à Philadelphie ; mais lassé d’attendre et impatient d’exécuter une expérience qui devait lever tous les doutes, il eut recours à un autre moyen plus expéditif et non moins sûr pour les résultats. Comme il ne s’agissait que de porter un corps dans la région du tonnerre, c’est-à-dire à une assez grande hauteur dans les airs, Fi’anklin imagina que le cerf-volant, dont s’amusent les enfans , pouvait lui servir aussi bien qu’aucun clocher que ce pût être. Il prépara donc deux hâtons en croix, un mouchoir de soie, une corde d’une longueur convenable, et profitant du premier orage, il s’en fut dans les champs tenter l’expérience. Une seule personne l’accompagnait -, c’était son fils : craignant le ridicule dont on ne manque pas de couvrir les essais infructueux , comme il le dit avec ingénuité, il n’avait voulu mettre personne dans sa confidence.

Le cerf-volant était lancé. Un nuage qui promettait beaucoup n’avait produit aucun effet ; d’autres nuages s’avançaient, et l’on peut juger de l’inquiétude avec laquelle ils étaient attendus. Tout paraissait tranquille, ou nq

DE l’ÉLECTRICITJÏ ATMOSPHERIQUE. - CHAP. V. 8o5

voyait aucune étincelle, aucun signe électrique ; à la fin cependant quelques filamens de la corde commençaient à se soulever comme s’ils eussent été repoussés ; un petit bruissement se fit entendre : encouragé par ces apparences électriques, Franklin présente le doigt à l’extrémité de la corde et voit paraître à l’instant une vive étincelle qui fut bientôt suivie de plusieurs autres. Ainsi, pour la première fois, le génie de l’homme fut se jouer avec la foudre et surprendre le secret de son existence.

L’expérience de Franklin eut lieu en juin 1 ; elle fut

répétée dans tous les pays savans et partout avec le môme succès. Un magistrat français, De Romas, assesseur au présidial de Nérac , profitant de la première pensée de Franklin , qui avait été publiée en France, avait imaginé aussi de substituer le cerf-volant aux barres élevées; et dès le mois de juin 1753, avant d’avoir connaissance des résultats de Franklin, il avait obtenu des signes électriques trèsénergiques , parce qu’il avait eu l’heureuse idée de mettre un fil de métal dans toute la longueur de la corde ( Mém . des savans étrangers , tom. II). Plus tard, en 1757, De Romas répéta de nouveau ces expériences pendant un orage, et cette fois il obtint des étincelles d’une grandeur surprenante. «Imaginez-vous de voir, dit-il, des lames de feu de 9 ou 10 pieds de longueur el d’un pouce de grosseur qui faisaient autant ou plus de bruit que des coups de pistolet. En moins d’une heure j’eus certainement trente lames de cette dimension , sans compter mille autres de 7 pieds et au dessous (Savans étrange tom. IV). »

Malgré toutes les précautions bien entendues que prenait cet habile expérimentateur , il fut une fois renversé par la violence du choc.

Ces résultats démontrent d’une manière assez éclatante que la foudre n’est en effet qu’une étincelle électrique.

Les cerfs-volans qui ont servi à prouver cette identité peuvent servir à beaucoup d’autres expériences qu’il serait

bon detenter’maintenant po.ur l’avancement delà science. Cependant leur usage ne peut jamais être assez ordinaire pour qu’il convienne d’en donner ici la description.

682. De V électricité pendant les orages. En étudiant l’état électrique des nuages qui passent successivement au dessus d’un cerf-volant , on reconnaît par expérience qu’ils sont chargés, les uns d’électricité vitrée, les autres d’électricité resineuse , et il s’en trouve qui sont à l’état naturel. Bien que nous ne sachions rien sur l’arrangement de l’électricité dans l’intérieur des nuages et à leur superficie, nous pouvons cependant conclure avec certitude qu ils se repoussent quand ils ont la même électricité, et qu’ils s’attirent quand ils ont des électricité^ contraires. Ces attractions et ces répulsions entrent sans doute pour quelque chose dans les mouvemens extraordinaires que l’on observe dans le ciel au moment des orages : le vent n’est plus alors la seule puissance qui emporte les nuages ; son influence est modifiée par les actions électriques qui s’exercent avec plus ou moins d’énergie sur ces amas considérables de vapeurs: aussi les voit-on s’approcher rapidement ou s’éloigner comme s’ils étaient poussés en sens contraire, ou tournoyer sur eux-mêmes , comme si le vent qui les emporte n’était lui-même qu’un vaste tourbillon. C’est au milieu de cette agitation générale de l’atmosphère que l’on voit briller l’éclair et que l’on entend retentir les éclats du tonnerre. Essayons de rendre compte de ces deux phénomènes, de la lumière et du bruit.

On voit quelquefois l’éclair fendre la nue et sillonner une grande étendue du ciel ; lorsque, du haut des montagnes, on observe ce phénomène à scs pieds, on peut mieux juger encore de l’espace qu’il occupe, et tous les observateurs s’accordent à dire qu’ils ont vu des éclairs qui avaient certainement plus d’une lieue de longueur. On sait aussi que les mêmes nuages suspendus dans les mêmes régions du ciel peuvent donner successivement plusieurs éclairs $

DE l’ÉLEOTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE. — CHAP. V. 807

ainsi pour reprendre leur état naturel ils se comportent autrement que les corps conducteurs électrisés. Enfin tout le monde sait que la trace de l’éclair est presque toujours une courbe en zig-zag, dont les plis sont plus ou moins développés ou plus ou moins rapprochés. Ces trois phé-> nomènes', de la forme de l’éclair, de ses apparitions répétées et de sa longueur ne peuvent pas être complètement expliqués dans l'état actuel de la science.

La forme en zig-zag est commune à l’éclair et à l’étincelle : il suffirait d’une seule explication pour les deux cas ; mais j’avoue qu’à ma connaissance il n’y a rien de satisfaisant sur ce sujet.

Les amas de vapeur qui constituent les nuages ne sont pas des corps conducleUTs comme des masses métalliques; et sans savoir comment l’électricité se distribue et se met en équilibre sur ces conducteurs imparfaits qui ont souvent plusieurs lieues de superficie , il est évident qu’il ne suffirait pas de les mettre un instant en contact avec le sol pour les décharger complètement; et il est impossible par conséquent qu’une seule étincelle les remette à l’état naturel. Ainsi au sein du même nuage on verra nécessairement briller plusieurs éclairs.

La longueur de l’éclair parait être aussi une conséquence de l’imparfaite conductibilité des nuages et de la mobilité de leurs parties constituantes. Pour se rendre compte de ce phénomène il ne faut pas comparer l’électricile des nuages à celle d’une batterie électrique, ici, lorsque les deux électricités dissimulées font effort pour se rejoindre, elles ne peuvent jamais franchir qu’un très petit espace ; par exemple, la plus forte charge de la plus forte batterie ne part pas à 3 ou 4 centimètres. Et il est facile d’en voir la raison : tant que les points qui se rapprochent pour fermer le circuit entre l’intérieur et l'extérieur de la batterie restent un peu éloignés, les électricitésnes’y présrntent jamais qu’en très-faible partie , parce quelles sont retenues dans

l’intérieur des jarres par leur attraction mutuelle au travers de l’épaisseur du verre. Il fautdonc comparer l’électricité des nuages aux électricités qui sont libres sur la surface des corps plus ou moins conducteurs. Nos meilleurs machines peuvent donner l’étincelle à 3o ou 36 pouces au travers d’un air très-sec ; mais si l’on met quelques poussières métalliques sur une étoffe de laine ou de soie, on pourra faire partir l’étincelle à une distance plus grande. Si nous avions à notre disposition des machines assez puissantes pour qu’un léger brouillard autour de leurs conducteurs ne diminuât pas sensiblement leur tension, il est évident que les particules conductrices suspendues dans l’air feraient le même effet que les parcelles métalliques dans l’expérience précédente. Il me semble donc que pour expliquer la longueur de l'éclair , il faut concevoir que, sur la route que l’éclair va prendre, les parcelles de vapeur et peut-être même les parcelles d’air se trouvent déjà électrisées par les influences contraires des électricités qui tendent à se précipiter l’une vers l’autre-, et qu’à un instant donné l’équilibre est à la fin rompu sans qu’il y ait transport de fluide de l’un des nuages sur l’autre, mais seulement tx-ansport successif ou vibration successive de couche en couche sur toute l’étendue que parcourt l’éclair.

Le bruit du tonnerre, dans tous scs éclats etsesroulemens formidables , n’est pas plus difficile à expliquer que le craquement de la plus petite étincelle. C’est la vibration de l’air ébranlé avec plus ou moins d’intensité. Quand la décharge d’une batterie passe au travers d’une masse liquide, elle la refoule et la projette dans tous les sens; quand la décharge d’une simple bouteille de Leyde passe au travers d’un gaz, tout le fluide est ébranlé et il y a augmentation de volume, comme on peut le voir avec le thermomètre de Kinnersîey. Ces données suffisent pour expliquer le bruit de l’étincôllc et celui du ionnene; 011 peut toutefois en tirer deux explications , dont une seule me

dk l’éldctricitjî atmosphérique. — CH AP. v. tfog

semble bonne. On peut dire que le fluide électrique s’ouvre un passage au travers de la^malière, comme ferait un projectile en vertu de son impénétrabilité, et qu’ensuite l’air rentre dans le vide formé par le passage instantané du fluide et produit un son comme dans l’expérience cîu crèvevessie. Suivons, par la pensée, le sillon de l’éclair; imaginons un tube de verre qui en parcoure tous les replis, qui soit vide d’air et qui occupe exactement toute la trace du fluide; admettons enfin qu’à’un instant donné ce tube soit rompu dans toute son étendue; le bruit qui en résultera sera le bruit du tonnerre. C’est cette explication qui me semble mauvaise, parce que, d’une part, le passage d’un, boulet de canon dans les airs devrait produire un bruit analogue, et l’on n’entend cependant qu’une espèce de sifflement que le soldat le plus timide n’a jamais comparé au bruit du tonnerre ; d’une autre part toutes les expériences indiquent d’une manière positive que jamais le fluide électrique n’éprouve un mouvement de translation analogue à celui des projectiles de matière pondérable. INous avons déjà insisté sur cepoint (377 et 402), qui nous semble fondamental ; et les principes que nous avons adoptés sur le passage de l’électricité au travers des corps bons ou mauvais conducteurs , vont nous fournir une autre explication du bruit du tonnerre qui nous semble de tout point en harmonie ayec les faits. Quand l’étincelle part entre deux corps, il y a décomposition et; recomposition d’électricité entre toutes les couches où elle paraît, et par conséquent vibration plus ou moins violente dans leur matière pondérable ; c’est un espèce de déchirement ou de brusque séparation, comme on le voit dans l’expérience du percecarte. C’est cette vibration qui fait le bruit en se propageant ensuite dans toute la masse environnante.

Concevons d’après cela le sillon d’un éclair cl’une lieue d’étendue ou seulement de 34oo mètres, pour mieux fixer les idées. La lumière brille au même instant dans toute

cette étendue : donc c'est au meme instant que le bruit est excité dans toutes les couches. Mais le son se propage lentement: il ne parcourt que ‘5f\o mèlres en par conséquent pour un observateur qui serait placé sur la ligne de l’éclair à 34o mètres de l’une de ses extrémités, il y aurait d’abord éclat de lumière, puis silence absolu pendant ï"; alors le bruit commence à l’atteindre ; et, ce qu’il entend , c’est la vibration qui a été excitée dans la couche la plus voisine de lui $ le bruit des autres couches arrive à la suite, se succède sans interruption et doit durer 10" dans l’hypotbèse que nous avons faite, puisque l’autre extrémité de l’éclair est à 34oo mètres. Ainsi c’est la longueur de l’éclair qui détermine la durée du bruit ; et pour un observateur qui serait sous la ligne de leclair, à peu près vers son milieu, le même coup de tonnerre aurait des roulemens moitié moins prolongés que pour un observateur qui serait vers l’une des extrémités de l’éclair: celui-ci n’entendrait qu’un coup, tandis que le premier pourrait croire qu’il entend deux coups à la fois, l’un à droite et l’autre à gauche, car le bruit lui viendrait des deux côtés.

Autant il s’écoule de secondes ou de battemens du pouls entre l’apparition de l’éclair et la première impression du bruit , autant de fois il a 34o mètres de distance entre l’observateur et le point de la trace de l’éclair qui se trouve le plus voisin de lui ; quand on a vu l’éclair, tout l’eflet du tonnerre est produit ; le reste n’est plus que du bruit.

Les mêmes principes nous expliquent encore les éclats décbirans, les roulemens prolongés et toutes les périodes de cette redoutable harmonie, qu’un seul coup de tonnerre fait entendre. Dans le trajet de l’éclair, toutes les couches vibrantes ne reçoivent pas la même impulsion , parce qu’elles ne sont ni à la même température ni au même état de sécheresse ou d’humidité, ni par conséquent sous la même influence électrique. Ainsi la première impression du son ne sera pas toujours la plus intense, bien quelle