CHAP. 1. — CHALEUR DONNÉE PAR LE SOLEIL

Ainsi, quand TaUnosphère a toutes les apparences d'une sérénité parfaite, elle absorbe encore près de la moitié de la quantité totale de chaleur que le soleil émet vers la terre, et c'est l'autre moitié seulement de cette chaleur qui vient tomber sur la snrfece du sol , et qui s'y trouve diversement répartie , suivant qu'elle a traversé l'atmosphère avec des obliquités plus ou moins grandes.

Ckinnaissant la quantité de chaleur que le soleil envoie à la terre pendant une minute, par son action perpendiculaire sur un centimètre carré, il est facile de déterminer la quantité totale de chaleur que le globe entier de la terre et l'atmosphère reçoivent à chaque minute. En effet , cette quantité de chalein* est celle qui tomberait sur le cercle à' illumination ^ si l'hémisphère de la terre, qui est à la fois éclairé et échauffé par le soleil, se trouvait enlevé. Or, la surface de ce cercle d'illumination étant icr*, la quantité totale de chaleur qu'il reçoit est

l,7633.:cr*.

Si cette chaleur était uniformément répartie sur tous les points de la terre, chaque centimètre carré ne recevrait, pour sa part, que

-2-— — ï ou 0,4408.

4tc/*

n est facile de voir, d'après cela, que, dans le cours d'une année, la quantité totale de chaleur reçue pUr la terre dé la part du soleil est la même que si, dans cet intervalle , il en entrait, par chaque centimètre carré de la surface qui limite l'atmosphère,

231676 unités.

En transformant cette quantité de chaleur en quantité de glace fondue, l'on arrive au résultat suivant :

Si la quantité totale de chaleui^ que la terre reçoit du soleil, dans le cours d'une année , était uniformément répartie sur tous les points du globe, et qu'elle y fftt employée, sans perte aucune, à fondre de la glace, elle serait capable de fondre une couche de glace qui envelopperait la terre entière , et qui aurait une

épaisseur de

ou près de 31 mètres. Telle est la plus simple expression de la

682 LIVRE VIII. — lÉTÉOROLOGiE.

quantité totale de chaleur que hx terre reçoit chaque année du

soleiL

La même donnée fondamentale nous permet de résoudre une autre question qui paraîtra peut-être plus hardie, et dont la solution est cependant tout aussi simple : elle nous permet de trouver la quantité totale de chaleur qui s'échappe du globe entier du soleil dans un temps donné, sans supposer autre chose, ânon que toutes les portions égales du globe du soleil émettent des quân- . tjtés de chaleur égales; ce qui parait jusqu'à présent confirmé par rcxpérience, puisque les différents aspects que nous présente le soleil par l'effet de sa rotation, ne semblent avoir aucune influence marquée sur les températures terrestres.

Considérons le centre du soleil comme le centre d'une enceinte sphérique dont le rayon soit égal à la naoyenne distance de la terre au soleil : il est évident que sur cette vaste enceinte diaque centimètre carré reçoit en une minute, de la part du solâl, piécisément autant de chaleur que le centimètre carré de la terre, c'est-à-dire, 1,7633; par conséquent, la quantité totale de chaleur qu'elle reçoit est égale à sa surface entière, exprimée en centimètres et multipliée par 1,7633, ou à

1,7633. 4ir^.

Cette chaleur incidente n'est autre chose que la somme totale des quantités de chaleur émises dans toutes les dire.tions parle globe entier du soleil, c'est-à-dire par une surface 4:cr', r étant le rayon du soleil. Ainsi , chaque centimètre carré émet pour sa part ;

l>7633.-r ou ! , ,

co étant le demi-angle visuel sous lequel la terre voit le soleil, c'est-à-dire 15'40'^; ce qui donne 84888. Ainsi', chaque centimètre carré de la surface solaire émet en une minute

84888 unités de chaleur.

En transformant cette chaleur en quantité de glace fondue, on arrive au résultat suivant :

Si la quantité totale de chaleur éaàse par le soleil était exclusivement employée à fondre une couche de glace qui serait appUquée sur le globe du soleil et qui l'envelopperait de toute part, cette quantité de cbakur serait capable de îâskàre en une minute

GHAP. h — CHALEUR DONNER PAR LE SOLEIL. 683

liiie couche de ll™ySO d'épaisseur, et en un jour une couche de 16 992 mètres ou 4 lieues et |.

Cette détermination ne repose , comme on a pu le voir, sur lucuiie hypothèse ; elle est indépendante de la nature propre du oleil, de la matière qui le compose , de son pouvoir rayonnant, le £a température et de sa chaleur spécifique ; elle est ^mpleleot la conséquence inmiédiate des principes les mieux établis •ar rapport à la chaleur rayonnante, et du nombre auquel nous >mmes parvenus ^ar T expérience.

Tempéralare de l'espace. — Un thermomètre qui est ex- ^sii sur le sol au rayonnement nocturne reçoit de la chaleur e deux sources différentes, savoir , de la part de l'espace et de

part de l'atmosphère. La chaleur de l'espace étant soumise i absorption comme la chaleur solaire pendant son trajet atosphérique, il n'y en a en général que les -^ ou les ^ qui puissent river au thermomètre ; du moins, en supposant que les expé- -lues ne soient pas faites sur les hautes montagnes. Quant à la aleur émise par l'atmosphère elle-même dans le cours de la ut, elle est l'effet du rayonnement individuel de toutes les coues concentriques que l'on peut concevoir depuis le niveau de mer jusqu'aux Umites de l'atmosphère , et elle dépend par . iiséquent de la distribution des températures dans toute la uteur de la colonne atmosphérique; nous pouvons ajouter s son influence est bien plus considérable qu'on ne l'a supposé ^uà présent. Quel que sôit, au reste, le rapport des intensités CCS deux causes, il est évident que l'on |Kîut concevoir une >e unique capable de produire un effet égal à celui qui résulte leur action simultanée ; ou, en d'autres termes, on peut supner par la pensée la chaleur de Tespace et celle de l'atmo* ère , et concevoii' une enceinte , à pouvoir emissif maximum, t la température soit telle qu'elle envoie au thermomètre et sol précisément autant de chaleur qu'ils en reçoivent à la

de r atmosphère et de l'espace : c'est la température incon^

de cette enceinte zénithale que j'appelle la température zé^ ale^

cite mamère de concevoir les phénomènes n'a pas pour objet eprésenter les actions particuhères et peut-être inégales que lermomètre éprouve dans telle ou telle direction, mais seumt de représenter avec exactitude l'action définitive et totale

à laquelle il est soumis, en sorte que son abaissement au-dessous de la température ambiante se trouve le même avec renceintc zénitbale qu'avec l'atmosphère et l'espace réunis. C'est sous cette condition qu'il nous est permis de donner à Fenceinte zénithale une température uniforme dans toutes les portions de son éteodue. Enfin, il est évident que la température zénithale est nécessairement variable à chaque instant pour le même point de la surface de la terre, et à plus forte raison variable d'un point à un autre, parce qu'elle se compose d'un élément fixe qui est la température de l'espace, et d'un élément sans cesse changeant qui est la température des diverses couches atmosphériques.

Voici, maintenant, comment il est possible d'observer la température zénithale à chaque instant de la nuit, à peu près comme on observe la température de l'air.

Mon appareil, que je nomme actinomètre^ est représenté dans * la figure 1 4 : il se compose de quatre anneaux de deux décimètres de diamètre, garnis de duvet de cygne, et reposant l'un sur l'autre pour que le duvet ne puisse pas éprouver de compression; la peau de cygne, elle-même, forme le fond du cercle de chacun de ces anneaux. Ce système est enfermé dans un premier cylindre de plaqué d'argent c, enveloppé aussi de peau de cygne, et contenu dans un cylindre plus grand c'. Un thermomètre repose au centre du duvet supérieur; le rebord d a une hauteur telle que le thermomètre ne puisse voir que les deux tiers de l'hémisphère du ciel ; ce rebord est percé de trous, au niveau du duvet, pour que l'air froid s'écoule régulièrement. .

Cet appareil est exposé pendant la nuit au rayonnement du del, et l'on observe, d'heure en heure, son thermomètre et un thermomètre voisin librement suspendu dans l'air à un demimètre au-dessus dû sol : c'est de la différence de ces températures ou de l'abaissement de l'actinomètre que l'on déduit la température zénithale ; mais, pour cela, il faut que l'appareil ait été soumis à la graduation que nous allons indiquer.

Si l'actinomètre avait une ^urCace indéfinie, et qu'il fi^t dans le vide, sous une enceinte hémisphérique maintenue à une température constante , il prendrait évidemment la température de l'enceinte : au contraire, avec sa forme réelle, voyant seulement deux tiers de l'hémisphère et enveloppé d'une couche d'air qui le réchauffe, il doit toujours rester à une température plus élevée

que celle de Tenceinte. La graduation a pour objet de déterminer de combien il est récbaufTé , de telle sorte qu'il suffise de connaître sa température et celle de Tair ambiant pour en déduire la température de Tenceinte, avec laquelle il est en échange de chaleur rayonnante. On conçoit, en effet, qu'il doive exister un rapport fort simple entre la tetnpérature de Tenceinte et rabaissement de Tactinomètre. Pour découvrir ce rapport, j'ai composé un ciel artificiel avec un vase de zinc,. d'un mètre de diamètre, soutenu à deux mètres de hauteur par trois colonnes minces; ce vase , dont le fond était noirci, a été rempli d'un mélange réfrigérant à — 20% et Tactlnomèti^e a été placé verticalement au-dessous , à des distances telles que le thermomètre central en vît successivement des étendues correspondant à J d'hémisphère, | d'hémisphère et | d'hémisphère ; dans chaque position Ton a attendu l'équilibre de température, et noté en même temps la température de l'air ambiant et celle de Vappareil. Des expériences analogues, répétées à la température de la glace fondante et à d'autres températures intermédiaires , m'ont conduit.au résultat suivant : si de la température ambiante on retranche les | de l'abaissement de l'actinomètre , on reti'ouve toujours la température du ciel artificiel. Ce résultat s'applique évidemment à la voûte céleste, ou plutôt à l'enceinte zénithale ; par conséquent, si Ton observe pendant la nuit la température, f de l'air ambiant, et l'abaissement d de l'actinomètre, on en déduira la température zénithale par la formule

qui est le résultat de la graduation.

Le tableau suivant contient les résultats de quelques-unes des expériences :

Tableau des températures moyennes de l'atmosphère qui correspondent aux observations de Vactinomètre , faites pendant les mois et avril ^ de mai et de juin.

10 avril. .

{ 4 avril

-iO avril .

5 raai

23 juin ..