‹ Élémens de physique expérimentale et de météorologie (volume 5)Chapitre 71 sur 79 · DE L’ÉLECTRICITÉ ATMOSPHRRIQUE. — CHAP. V. 8 I I · texte numérisé non relu

DE L’ÉLECTRICITÉ ATMOSPHRRIQUE. — CHAP. V. 8 I I

vienne du lieu le pins rapproché , et dans une si grande étendue il est impossible que le son 11e se renfle pas à plusieurs reprises.

Ces notions suffisent pour faire comprendre ce que le bruit du tonnerre est en lui-même; mais il peut arriver souvent que les forêts, les vallées, les montagnes, ou même les nuages forment des échos pour le répéter.

685. Des effets du tonnerre lorsqu'il tomb'e sur la terre. Le tonnerre tombe quand l’éclair jaillit entre un nuage et les corps placés à la surface de la terre; on dit alors que ces corps sont foiulioyés. Dans le langage de la science ce mot n’emporte pas nécessairement une idée de destruction , parce que la foudre ne détruit pas inévitablement tout ce qu’elle frappe. Autrefois on discutait beaucoup sur la question de savoir si la foudre tombe du ciel , ou si elle s'élève de la terre vers les nuages ; c’était une sorte de dilemme auquel on croyait ne pouvoir échapper; mais ce que nous avons dit précédemment montre d’une manière assez évidente que jamais la foudre ne tombe et que jamais elle ne s’élève ; car il n’y a jamais translation du fluide électrique de l’un à l’autre des deux points extrêmes de l’éclair. Cependant, pour nous conformer à l’usage, nous dirons que le tonnerre tombe , en nous souvenant toutefois du sens qu’il faut attacher à cette expression.

Concevons un nuage orageux , qui soit, par exemple, chargé d’électricité vitrée ; son élévation au dessus du sol sera, comme à l’ordinaire, comprise entre 2000 mètres et 6000 mètres; il aura une forme quelconque, une épaisseur et une étendue considérables. Supposons d’abord que ce nuage soit au dessus de la mer ou d’un grand lac. Par son influence , il décompose les électricités naturelles de la masse liquide, repousse le fluide vitré dans la profondeurdu sol, et attirele fluide résineux à la surface des eaux. L’accumulation de ce fluide peut y être assez grande pour qu’il y ait soulèvement sensible ; et alors on voit une grande

vague ou une montagne liquide qui s’élève et qui reste suspendue aussi long-temps que dure l’action électrique. Mais ce phénomène peut se terminer de trois manières : i° S’il n’y a aucune explosion dans le nuage orageux , il s’éloigne avec plus ou moins de rapidité ; l’intensité de son action diminue à mesure que la distance augmente, le fluide résineux , moins attiré , repasse peu à peu daus le sol, et toute la masse des eaux retombe à l’état naturel. 20 S’il y a une explosion entre le nuage orageux et quelque autre nuage voisin, ou même entre le nuage orageux et quelque autre point de la terre, éloigné de la surface liquide que nous considérons en ce moment, il est évident que le nuage, déchargé subitement par cette explosion, cessera subitement son action sur la surface des eaux qu’il avait soulevées , et le liquide, forcé de reprendre à l’instant son état naturel, retombera sur lui-même avec violence, son électricité résineuse se précipitant dans les pro* fondeur de l’eau et du sol pour se recombiner avec la vitrée dont elle avait été séparée. Dans ce cas l’eau est foudroyée par le choc en retour , dont nous avons déjà parlé ( 36o) 5 elle est foudroyée sans que la foudre tombe, c’està-dire sans qu’il y ait explosion entre elle et le nuage orageux. 3° Si le nuage orageux est assez près , assez volumineux ou assez fortement électrisé, pour que l’étincelle parte entre un point de sa surface et la surface des eaux qu’il avait électrisée par influence, alors l’eau est foudroyée directement , ou, comme on le dit ordinairement, le tonnerre tombe dans l’eau. Cette explosion produit en général plus d’effervescence et de bouillonnement dans les eaux que le choc en retour 5 une telle secousse n’a pas lieu entre les fluides électriques sans qu’il y ait une violente action mécanique dans ses élémens pondérables. Chacun de ces effets, que nous décrivons longuement, peut être produit en un instant, et même il ne faut qu’un instant pour les produire successivement.

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Après avoir pris pour exemple une masse mobile, homogène, et d’une égale conductibilité électrique dans toutes ses parties, il nous sera facile de comprendre l’effet du nuage orageux sur une vaste plaine composée d’élémens hétérogènes et diversement conducteurs. Les électricités naturelles du sol seront encore décomposées par influence; le fluide vitré sera encore refoulé, et le fluide résineux attiré et accumulé vers la partie supérieure du sol. Mais, dans le cas présent, il ne faut pas nous arrêtera la superficie ; il faut pénétrer par la pensée dans toutes les couches qui constituent le sol, jusqu’à une assez grande profondeur, démêler les bons et les mauvais conducteurs, et reconnaître enfin leur forme , leur étendue et leur arrangement. Toutes ces circonstances ont une part plus ou moins marquée dans le phénomène. Il est évident, par exemple, que, s’il y avait à quelques pieds au dessous du sol une couche métallique d'une grande étendue, l’action du nuage serait plus énergique, la quantité d’électricité accumulée beaucoup plus grande , et l’étincelle partirait plus tôt; alors la croûte supérieure du sol serait percée par la foudre en un ou plusieurs points, comme la carte ou le carreau de verre dans nos expériences avec les batteries. Cette comparaison suffit pour nous faire comprendre que, dans les vastes plaines, la nature du sol, son état de sécheresse ou d’humidité , et la conductibilité des masses plus ou moins volumineuses que ses couches peuvent contenir, sont des élémens qui déterminent l’explosion de la foudre et les effets extraordinaires qu’elle produit. Dans ce cas le nuage oi'ageux peut encore n’exercer qu’une action par influence, foudroyer par le choc en retour ou foudroyer directement.

Il ne parat pas que le premier mode d’action puisse jamais produire aucun phénomène apparent; il n’y a jamais de secousses quand les électricités sont décomposées lentement et lentement recomposées ; il parait cependant

que ces cliangemens d’équilibre électrique peuvent être sentis par les êtres organisés, et particulièrement par les malades affectés de quelques maladies nerveuses. Il faudrait des observations plus précises et plus multipliées sur ce sujet.

Leclioc en retour est toujours moins violent que le choc direct. On n’a pas d’exemple à ma connaissance qu’il ait produit quelque combustion : mais il paraît certain que les hommes et les animaux peuvent être frappés de mort par le choc en retour ; on n’observe alors ni trace de brûlure, ni plaie, ni fracture.

C’est par le choc direct que la foudre produit ses plus terribles effets. Quand elle tombe sur le sol , elle y marque son passage par un ou plusieurs trous plus ou moins profonds : la terre en est remuée , fouillée et arrachée.

Si quelques petites éminences s’élèvent sur les plaines, elles sont frappées plus tôt parce qu’elles sont plus rapprochées du nuage; par la même raison toute élévation au dessus du sol est plus exposée aux coups de la foudre; quelquespiedsde hauteur de plus suffisent pour déterminer l’explosion ; c’est pourquoi les animaux sont souvent frappés au milieu des plaines ; mais, toutes choses égales d’ailleurs, ceux qui sont sur un sol mauvais conducteur courent moins de dangers que ceux qui seraient sur un sol bon conducteur.

Considérons enfin l’action du nuage orageux lorsqu’il passe au dessus de quelques objets élevés , comme des arbres ou des édifices. Si ces objets étaient non conducteurs, leur présence n’aurait aucune influence; le nuage n’exercerait son action que sur le sol ; mais, comme ils sont plus ou moins conducteurs, leur électricité est décomposée, et elle l’est en raison de leur conductibilité , de leur forme et de leur élévation. Les arbres , à cause de leur nature et surtout à cause de l’humidité qu’ils contiennent, sont en général d’assez bons conducteurs; et leur cime, toujours

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jflus ou moins rapprochée cîu nuage, reçoit par conséquent une grande accumulation de fluide. C’est par cette raison que les arbres attirent, la foudre , fil les plus hauts sont frappés les premiers. On doit donc pendant les orages redouter l’approche d’un arbre et même l’approche d’un buisson, surtout au milieu des plaines; car si la foudre éclate, c’est l’arbre ou le buisson qui sera frappé. Dans les pays couverts, le danger n’est pas le même: il est toujours certain que si le tonnerre tombe, il tombera sur un arbre; mais au moins il ne tombera pas sur tous : cependant pour chercher un abri au moment du danger, le plus habile observateur serait fort embarrassé du choix , et ce qu’il aurait de mieux à faire serait sans doute d’éviter les arbres et de se coucher par terre.

Les édifices sont en général composés de métal, de pierre et de bois, qui reçoivent de la part du nuage orageux des actions très-différentes à cause de leurs différentes conductibilités. Mais quand la foudre éclate, on conçoit qu’elle frappe de préférence tous les meilleurs conducteurs; il importe peu qu’ils soient à découvert ou qu’ils se trouvent enveloppés dans l’intérieur dcquelqucs massifs moins bons conducteurs; l’action par influence n'est empêchée par aucun obstacle ; elle se fait sentir sur un clou, au milieu d’une masse de pierres, comme sur une girouette exposée au nuage ; c’est ce principe qui explique une foule de phénomènes, d’abord incompréhensibles, que l’on observe dans les explosions de la foudre. Cette puissance semble agir avec une sorte de discernement; elle semble fuir ou respecter un objet qui se trouve sur son passage pour en aller frapper un autre qui est loin et caché; tous les accidens plus ou moins merveilleux que l’on rapporte à cet égard ne présenteront sans doute aucun embarras à l’observateur qui aura bien saisi les principes de la conductibilité et de l’électric ité par influence.

Après avoir indiqué les principales causes oui détermi-

nent l’explosion de la foudre à la surface de la terre, nous essaierons d’examiner en général les effets qu’elle produit. Nous distinguerons ici comme dans les phénomènes des piles et des batteries , les effets mécaniques , les effets physiques et les effets chimiques.

Les effets mécaniques de la foudre sont d’une incroyable intensité : quand le tonnerre tombe dans un appartement, il arrive presque toujours que des meubles ou des ustensiles sont déplacés ou renversés-, on a vu souvent des pièces de métal arrachées de leurs scellemens et transportées au loin ; les arbres sont quelquefois fendus et brisés , mais ordinairement ils sont marqués de la cime jusqu’au pied par un sillon de plusieurs pouces de large et de plusieurs pouces de profondeur ; alors l’écorce et les fibres arrachées sont lancées à une grande distance. Au pied de l’arbre on voit souvent le trou par lequel les fluides se sont répandus dans le sol ; enfin, ce qui paraîtra sans doute encore plus surprenant, un observateur affirme que par un coup de tonnerre un petit mur de briques de plusieurs toises de longueur a été arraché de ses fondations et transporté tout d’une pièce à plusieurs toises de distance. De tels effets ne peuvent être expliqués par les lois ordinaires des attractions électriques , et nous avons indiqué (38y) un principe nouveau qui semble en donner la solution.

Les effets physiques sont plus analogues à ceux que nous pouvons produire avec nos batteries ; ils se réduisent à une élévation de température plus ou moins grande. Quand le tonnerre tombe sur des toits de chaume, sur des meules de fourrage, sur des charpentes sèches , ou même dan&certainscassur des arbres verts, il carbonise les parties qu’il frappe, et trop souvent même il y met le feu et produit des incendies. Je dois ajouter cependant que dans tous les arbres frappés de la foudre que j’ai en occasion d’observer, il ne s’en est trouvé qu’un très-petit nombre qui of-, frissent des traces de carbonisation. Les métaux, compie

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meilleurs conducteurs, sont toujours fortement échauffés par le passage de la foudre-, souvent même ils sont fondus ou volatilisés. Aiusi, il n’est pas rare de voir, dans une maison foudroyée, tous les cordons de sonnette réduits enfumée. Ces effets sont connus de tout le monde, mais on devrait en profiter dans la pratique -, on devrait prendre garde que dans les fermes ou dans les maisons qui ne sont pas protégées par des paratonnerres, il ne faut qu’une pièce de métal maladroitement placée, pour que le tonnerre en tombant détermine un incendie.

Les effets chimiques sont incomparablement plus intenses que ceux que nous pouvons produire avec nos batteries. Les coups redoublés de la foudre sur les sommets élevés des liantes montagnes laissent des traces de fusion très- sensibles. De Saussure en a observé sur la cime du Mont-Blanc , dans l’amphibole schisteux -, Ramond, sur le pic du Midi , dans le schiste micacé ; près de la cime du Mont-Perdu, sur un calcaire fétide mêlé de sablon quartzeux; et enfin au Puy-de-Dôme, dans une espèce de porphyre qui compose la Roche sanadaire enfin MM. de Humboldt et Bonpland ont vu , sur la plus haute cime du volcan de Toluca, la surface du rocher vitrifiée sur un étendue de plus de deux pieds carrés 5 il y avait même en plusieurs endroits des trous dont l’intérieur offrait la même croûte vitreuse.

Voici un autre phénomène de fusion bien plus remarquable , qui a été observé et décrit avec beaucoup de soin par le docteur Withering ( Trans . phil. , 17905 et Ann. de Phys, et de Cliim ., tom. XIX, pag. 295).

Le 3 septembre 1789, le tonnerre tomba sur un chêne dans le parc du comte d’Aylesford, et tua un homme qui avait cherché un abri sous cet arbre. Le bâton que ce malheureux portait à la main et qui lui servait d’appui, fut, suivant toute apparence , la principale voie que suivit le fluide électrique, puisque le sol dans le point auquel le

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bâton aboutissait était percé d’un trou de 5 pouces de profondeur et 2 1/2 de diamètre. Ce trou, examiné peu d’instans après sa formation par M. Witliering , ne renfermait que quelques racinesbrûléesdu gazon. Là auraient probablement fini les observations si lord Aylesford ne s’était déterminé à faire construire une petite pyramide, dans le lieu même de l’événement, avec une inscription destinée à détourner les passans de chercher , en temps d’orage, un abri sous des arbres. Mais en creusant pour les fondations, on trouva que le sol, dans la direction du trou, avait été noirci jusqu’à la profondeur de 10 pouces. Deux pouces plus bas le terrain quartzeux offrait des traces évidentes de fusion. Les échantillons, adressés à la Société royale avec le Mémoire du docteur Witliering, se composaient :

i° D’une pierre quarzeuze dont un des angles avait été complètement fondu;

20 D’un bloc desable agglutiné par la chaleur ; car il n’y avait aucune matière calcaire entre les grains. Dans cette masse existait une partie creuse , où la fusion avait été si parfaite que la matière quartzeuse, après avoir coulé tout du long de la cavité, présentait dans le fond une forme globuleuse ;

3° De plusieurs pièces plus petites, mais toutes également trouées.

Enfin nous devons citer encore comme un effet chimique de la foudre ces tubes singuliers qui ont été découverts dans les plaines sablonneuses de laSilésie, delà Prusse orientale, du Cumberland, et même du Brésil près de Bahia. On les appelle tubes fulminaires , et tout nous porte à croire qu’ils sont bien nommés.

Ces tubes ont, en général , 2 pouces de diamètre extérieur, quelques lignes de diamètre intérieur, et jusqu’à 20 ou 3o pieds de longueur; leur surface intérieure est un verre parfait, uni et très-brillant, semblable à l’opale vitreuse ) leur surface extérieure est rugueuse, pleine d’aspé-

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