CHAP. IIJ. — MIRAGE

chaleurs de l'été, n'est pas encore le phénomène du mirage. Si le vent ne souflie pas, et si les couches d'air, qui reposent sur la plaine, restent parfaitement immohiles pendant qu'elles s'échauffent au contact de la terre , alors le phénomène du mirage se déreloppe dans to\ite sa magnificence ; l'observateur qui regarde au loin distingue encore l'image directe des éminences, des villages, et -de tous les objets un peu élevés : mais , au-dessous de ces objets, il voit leur image renversée , et cesse, par conséquent , de voir le sol lui-même sur lequel ils reposent.' Ainsi , tous les objets élevés paraissent comme s'ils étaient au milieu d'un lac immense , et l'gspect du ciel vient compléter cette illu» sionr, car on le voit aussi comme on le verrait par réflexion sur la surfiice d'une eau tranquille. A mesure que l'on avance^ on découvre le sol et la teite brûlante au même lieu où, l'on croyait voir l'image du ciel ou de quelque autre objet ; puis , au loin , devant soi, Ton retrouve encore le même tableau sous un autre aspect. Ce phénomène a été souvent observé pendant l'expédition de l'armée française en Egypte. C'était un spectacle bien nouveau pour nos soldats , et en. même temps une illusion bien cnielle. Quand ils voyaient au loin, sur les plaines brûlantes , le reflet du ciel, IHmage renversée des maisons, des palmiers et de tous les objets de ITiorizon , il» ne pouvaient douter que toutes ces images ne fussent réfléchies à quelque distance sur la-surlhce d'un lac. Fatigués par des marches forcées, sous lardeur du soleil , dans un air chargé de sable , ils couraient au rivage ; mais ce rirage fuyait devant eux : c'était l'air échauffé de la plaine qui prenait l'apparence de l'eau, et qui donnait cette image réflécliie du ciel et de ^tous les objets élevés-de la terre. Témoins de ce phénomène , les savants de l'expédition eurent , comme toute l'armée, un instant d'illusion , mais cet instant fut court : Monge en découvrit sur-le-champ la cause, et en développa toutes les circonstances. C'est, comme nous allons le voir, \m jeu particulier de la réfraction.

i^l. Ex|^lleAti«tt eu mirage. — Supposons que ab représente la surface horizontale du sol (Pl. 40, Fig. 2), l'expérience prouve que, par l'effet de la chaleur, les couches inférieures de l'air peuvent prendre une densité croissante à mesure que l'on s'élève , qu'à imc certaine hauteur cette densité devient à peu près constante, puis, qu'elle décroît ensuite, conformément aux lois or-

73i LIVRE VIII. — MÉTÉOROLOGIE.

dinaires [de la constitution de Tatmosphère. Cela posé, eonce* vons un point élevé h , et examinons c<Mnment sa lumière doit être modifiée pour arriver à Tœil que nous supposons placé en yiw 11 est évident d'abord que Foeil verra une image dkecte du point A. par les rayons voisins de ph : ces rayons , il est vrai , ne viendront pas en lignes absolument droites ^ puisque ^ entre/>etA, 1 air n'a pas absolument la même densité ; mais ils ne pourront éprouver que de légères inflexions ^ et il ea résidleta seukneat une certaine irrégularité dans les contours de Tîmage.

Mais , parmi les rayons que le point h envoie daas tons les sens, il s'en trouvera qui suivront la route hiklmAop, ^ qui donneront, par conséquent , dans la direction poz , une image renversée de l'objet, comme s'il y avait réflexioa sur u» miroir. En efTet) \^ rayon Ai, par exemple, arrivant obliquement. pow pénétrer dans la couche c', qui est moine réfringente ^pie la couche c dans laquelle il se trouve , doit' se réfracter en s*écnriatU de k normale. Par la même raison , il doit s'écarter aussi de la normale en passant de la couche c dans la couche c' y, et s'en ecar^ ter encore en passant de celle-ci dan^ la suivanle. Aia^ l'obliquilé augmentant sans cesse, il pourra bien arriver qu'à la fis le rayon lie puisse plus passer du milieu réfringent ou il est dans le hmlieu moins réfringent auquel il se présente ; alors ^ it sera fovcé de se réfléchir, et, continuant sa route vert l'isil, îl arrivera dam la direction /7mop; l'œil verra donc le point h dans la direction poz^ et dans une position à peu près symétri^e du point h ptr rapport au plan mi^ , sur lequel est censée se £ùi« la réflexîoa«

La marche du rayon est ici tracée en Kgne brisée; mais eonais la deuHté va croissant par degrés insensibles depuis laim&cef on confit que le rayon se dévie aussi par degrés innmiiMfi, <^ (fu'il suive une ligne couïb^, et non une ligne brisée*

Tel est le principe de Texplication du mirage dénuée par Mob^^ en présence même du phénomène ; elte a été publiée dans ks Mémoires de rinstitut d'Egypte.

YcHci une expcrienoe qui n'imite le miinge cpsie bien fnbfement , mais qui peut servir cependant à «a finie cenycndK l'explication. . i ^

ce' (Fie. 1 ) est une caisse de tâle , ayant entîvon 1 mètre df longueur sur 15 eu IB centimètres , tant en largenr ^'en henteur : on la remplit de charbon allumé, on la soipeniàhi huf

CHAP. m. — MIRASE. 735

teur de Foeil , et , par un rayon visuel qui rase les bcnrds de la caisse, on regarde une mire un peu éloignée, telle que m. Alors, on Toit une image directe de la mire dans la direction pm , pois Ton en voit une image renversée dans la direction jwi/. C'est cette seconde , image qui. est analogue aux images renversées^ du mirage; elle est éyidemment produite par la>réflexioB de la htmière sur les coucbes d'akr chaud qui avoisHient la pmroi de la caisse, et non par une réflexion qui aurait lieu sur la paroi eHe^ même. Il est indifférent pour le succès de TexpérieMce que le rayon visuel rase une paroi latérale ou la paroi supérieure.

Wc^aston. a encore inMiginé mue autre expérience j^ par laqueHe on produit le mirage dans un fiquide. On prend un petit Tase en cristal de forme ronde ou carrée, on y superpose, avec tous les soins convenables, deux liquides* d'inégale dennté qui puissent se ccmibinar lei^meat près de la coudie de superposition : Teau et Tacide sul&irique, Team et Talcool, l'eau et le sirop de sucre concentré , peuvent très-bien remplir cet objet. Quand la Gombinaisott est opétee btefi parallèleroem dans une couche d'une épaisseur suffisante, on approche VaA vis-à-vis cette couche pour regarder une petite mire, disposée sui* la paroi op»> posée , et Ton voit aussi une image drcnte de cette mire et une

881L WhémmmÊ^^mm fie mirage «taervés em éiÊtéwwmim nem% et émmm M^mwm^meU ■■■■§■■ ma. — A Ramsg^ite, le doctein* Yince a dbsenré un efiet remarquable du mirage. Lorsque de ltam»> gâte on regarde ém côté de I>ouvrc8, on aperçoit, par m beau temps, les sommets d» quatre plus hautes tours du château de Douvres; le reste de Fédiiiee' est caché par une coHîne dont la crête se trouve à peu près à douze milles de Fdbservateur; la moitié de cet espace est occupée par la sur&ce de la mer. Le docteur Vince,. établi à Ram^te à peu près à 7ù pieds au-dessus de la surfiace de la mer, fut fort surpris, le 6 aodt 180d, locsqu'en regardant du ooté de Douvres, vers sept heures du soir, il aperçut non-seulement les quatre- tours du ch&teau , comme à Tordinâire, nmi» le chèleau faR-méme dans toutes ses parties et jasffjkk sa base. On le voyait, dit-il , aussi distincteiacnt que sll ete <té to«it d^une pièce transporté sur la coHiae du côté êe

Le mèsie pliyticiett a publié beaucoup d^autrfs observatioas

cju'il a faites du même lieu, et particulièrement en regardant sur lu i](ier, avec un bon télescope , les vaisseaux qui s'approchaient ou s'éloignaient de Ramsgate. Nous citerons encore les deux observations suivantes :

Un jour , il aperçut un vaisseau Hjui était précisément à l'horizon : il le distinguait nettement, mais en même temps, il en vit une image renversée, très-régulière et disposée verticalement au-dessus de lui , de telle sorte que le sommet du mât réel et le sommet du mât de Timage renversée étaient en coîneideuce

(FiG. 3).

Une autre fois, toujours dans le même itiois d'août, et vers )e soir, il vit un autre effet : Timage du vaisseau était encore renversée, mais au-dessous de lui (Fia. 4).

Le capitaine Scoresby a eu l'occasion d'observer un grand nombre de phénomènes analogues- dans les mers du Groenland. Dî'S que le soleil se montre dans ces parages , les couches d'air qui reposent sur le sol ou sur la surface de la mer atteignent promptement une température beaucoup plus haute que les couches d'^r qui sont à quelques pieds de hauteur, et les réfractions extraordinaiires se présentent sous les apparences les plus variées et les plus fantastic[ues. ~ *

MM. Biot et Mathieu ont fait des observations analogues à Dunkerque, sur les bords de la mer, dans la plage sablonneuse qi» s'étend au pied du fort Risban. M. Btot en a donné la théone détaiUée dans les Mémoires de V Institut pour 1 809; il a fait roir qu'à partir d'un certain point /, pris à quelque distance au-devant de l'observateur o (Fig. 5), qn peut concevoir une tom)e tcb^ telle que tous les points qui sont au-dessous d'elle restent iiivi«ibles , tandis que tous les points qui sont au-dessus , ju^ ^ une certaine hauteur, donnent deux images : l'une ordinaire et directe , l'autre extraordinaire , inférieure à la couche et renrersécv Ainsi, un homme qui s'éloigne de l'observateur, en partant du poûit ty lui offre les apparences successives qui sont repi^ sentées sur la figure 5

MM. Soret et Jurine ont observé sur le lac de Génère, ^ septembre 1818, à dix heures du matin, le phénoitoène remarquable qui est représenté dans la figure 6. La courbe abc rep^ sente la rive orientale du lac; ui^ barque chargée detonpwu*» ayant ses voiles déployées, était- en /i, vis-à-vis la point*? «**

GHAP. III. — MIRAGE. 737

Belle-Bive, et faisait route pour Genève; les observateurs Taperceraient avec un télescope dans la direction gp ; ils étaient au bord du lac, au deuxième étage de la maison de Juiine, à une distance d'environ deux lieues. Pendant que la barque prit successivement les positions^, r, j, on en vit une image latérale trèssensible, en q\r\ s'y qui s'avançait comme la barque elle-même, mais qui semblait s'écarter à gauche de gp^ tandis que la 'barque elle-même s'en écartait à droite. Quand le soleil éclairait les voiles, cette image était assez éclatante pour être aperçue à l'œil nu. La direction des rayons solaires au moment de l'observatioii est indiquée en /j.

Il suffît de connaître la position des lieux poiu* voir à l'instant que c'est un phénomène de mirage latéral : à droite de gp^ Tair était resté dans l'ombre pendant une partie de la matinée; à gauche, au contraire, il avait été échauffé par le soleil; la surface de séparation de l'air chaud et de l'air froid devait être a peu près verticale dans une petite étendue au-dessus de l'eau ;. de part et d'autre de cette couche s'était fait un mélange de densité croissante, en allant de gauche à droite, et là se produisait, dans les couches verticales , ce qui se produit ordinairement sur le sol dans des couches horizontales.

Ces exemples seront suffisants pour donner une idée des ap« parences indéfiniment variées ou- singulièrement bizarresr qui peuvent résulter des réfractions extraordinaires que la lumière éprouve dans des couches d'air dont les densités changent rapidement. Nous avons supposé que ces changements s'accomplissaient dans des couches planes et réguUères ; mais l'on conçoit qu'ils pourront souvent, par une foule de causes, s'accomplir dans des couches courbes et irrégulières : alors les images produites par le mirage seront déformées dans tous les sens, tantôt élargies, tantôt allongées outre mesure, et qtielquefob dispersées comme si l'objet lui-même était brisé en mille pièces. On ne peut pas douter que le phénomène connu sous le nom de Fàta Morgana ne soit un effet du. mirage. Il s'observe à Naples , à Reggio et sur les côtes de la Sicile; à certains moments, 1q peuple se porte en foule sur le rivage de la mer pour jouir de ce ringulier spectacle ; on voit dans les airs , à de grandes distances, des ruines, des colonnes, des diàteaux, des palais, et une foule d'objets qui semblent se déplacer, et qui changent II. ^7

738 LIVRE YIII. — MËTiOROLOGIE.

d'aspect à chaque instant. Toute' cette féerie n'est qu'une représentation de quelques objets terrestres, qui sont inyisibles dans Tétat ordinaire de Tatmosphère , et qui deviennent apparents et mobiles quand les rayons de lumière qu'ils envoient se meurent en lignes courbes dans les coudies d'air, d'inégales densités.