BI LA COCLKCR I1LEUE »0 CIEL

La lumière est non-seulement réfractée par l'air, mais il parait qu’elle est aussi un peu décomposée, puisque l'air est bleu quand

(1) Herschcl, Traité d'astronomie, page 37.

il est va en grande masse. Les objets terrestres éloignés, tels que les montagnes, prennent aussi une teinte bleue, quand on les voit à travers une grande masse d’air.

Il parait que cette couleur du ciel augmente d’intensité dans certaines circonstances; ainsi l’hiver, pendant les grands froids, le ciel est en général d’une belle couleur bleue ; la même chose a lieu l’été pendant les grandes chaleurs. Or, pour que le même effet soit produit sous l'influence de circonstances aussi différentes, il faut qu’il tienne aux vapeurs qui se trouvent répandues dans l’atmosphère. L’hiver, elles sont condensées et précipitées; l’été, elles sont en dissolution plus ou moins parfaite.

Au moyen d’un instrument muni de verres bleus de teintes différentes, on parvient à exprimer d’une manière assez certaine les différents degrés d’intensité du bleu du ciel, et tous les observateurs s’accordent à dire que la couleur devient de plus en plus intense, à mesure qu’on s’élève ou qu’on approche de l’équateur. Les chasseurs de chamois et les pâtres de la Suisse ont été frappés de tout temps de l’intensité de couleur qu’offre la voûte céleste sur le sommet des Alpes. Dès l’année 1765, Dcluc fixa l'attention des savants sur ce phénomène, dont il a développé les causes avec autant de justesse que de simplicité. « Dans le bas de l’atmosphère, ditil, la couleur de l’air est toujours plus pâle et affaiblie par les vapeurs, qui en même temps dispersent davantage la lumière. L'air des plaines devient plus foncé, quand il est plus pur, mais il n’approche jamais de la teinte vive et foncée, que l’on voit sur les montagnes. »

L'habitant des plaines, en s’élevant à des hauteurs de trois à quatre mille mètres ( 1 ,300 à 2,000 toises ), est frappé de la teinte obscure que lui présente la voûte azurée du ciel. Cette intensité de couleur augmente en raison de la dilatation de l’air, et de la moindre masse de vapeurs par laquelle passent les rayons solaires. Une dispersion de la lumière, produite par la vapeur vésiculaire, rend la couleur du ciel grisâtre ou laiteuse. Moindre est la masse d’air par laquelle les rayons parj viennent à nous, plus la teinte du ciel devient foncée, cl se rapproche de ce noir qu'elle

DK LA RÉFRACTION TERRESTRE ET DD MIRAGE

nous présenterait, si nous étions à la limite supcrieuie de l’atmosphère.

C’est à la parfaite dissolution des vapeurs dans l’air, qu’il faut attribuer le bleu foncé du ciel sous les tropiques. Ce ciel foncé des régions équatoriales est ce qui frappe le plus le voyageur qui arrive des régions septentrionales de l'Europe. Rien, dit Humboldt, n’approche de la majesté de ces contrées : les étoiles fixes y brillent d’une lumière tranquille, tout à fait semblable à celle des planètes; la scintillation ne s’aperçoit que tout près de l'horizon. De faibles lunettes, transportées d’Europe aux Indes, paraissent y avoir augmenté en force, tant la transparence de l'air y est grande et constante.

Le même savant a cru apercevoir qu’en général le bleu du ciel a plus d’intensité sous les tropiques qu'à égale hauteur en Europe.

Le terme moyen à Paris ( la chaleur d'été étant de 23° ) lui a paru de 16° du cyanomètre; sous les tropiques, il l'a jugé de 23°.

Saussure a vu, au sommet du mont Blanc , à quatre mille sept cent cinquante-quatre mètres (2,438 toises) de hauteur, le cyanomètre à 39°. Humboldt l'a vu, au Pic de TénérilTe, à 41°. La grande sécheresse de cet air africain y augmente l’intensité de la couleur du ciel ; car le Pic est de mille cinquante mitres (538 toises) plus bas que le mont Blanc. Aux Andes, à cinq mille huit cent quarante-sept mètres (3,000 toises) de hauteur, le cyanomètre marqua 46°. Gay-Lussac a observé cette mime intensité de couleur dans ses voyages aérostatiques.

s Un phénomène, dit ce physicien, qui m’a » frappé à cette grande hauteur de sept mille » seize mètres (3,308 toises), a été de voir les » nuages au-dessus de moi, et à une distance » qui me paraissait encore très-considérable. » Dans notre première ascension, les nuages » ne se soutenaient pas A plus de onze mille » six cent soixante-neuf mètres (6,000 toises), » et au-dessus le ciel était de la plus grande « pureté. Sa couleur au zénith était même si » intense, qu’on aurait pu la comparer à celle n du bleu de Prusse. Mais dans le dernier <■ voyage que je viens de faire, je n’ai pas vu de » nuages sous mes pieds ; le ciel était très-va- » poreux et sa couleur généralement terne. »

Il arrive aussi sous les tropiques que l'air

se charge de vapeurs, et alors le ciel parait moins bleu, et les étoiles, qui n'étaient scintillantes qu'à l’horizon, le deviennent au zénith. Le même phénomène se présente d'une manière moins apparente dans nos climats.

Le matin, les vapeurs ne sont pas dissoutes; le soir, elles se précipitent, et à ces deux époques de la journée , le bleu du ciel diminue d’intensité, tandis qu’en Italie et même en Provence, la couleur bleue se maintient tout le jour, et déjà il existe une grande différence entre le beau ciel de ces climats, qui ressemble un peu à celui des tropiques, et le ciel nébuleux et terne des régions septentrionales.

S IV-

UE LA RÉFRACTION TERRESTRE ET DU R1RVGE

La réfraction qui a lieu dans les couches supérieures de l'atmosphère a également lieu dans celles qui sont les plus voisines de la terre. Ainsi quand on observe un objet terrestre d’une grande distance, les rayons qui arrivent à l’oeil de l'observateur ne viennent pas en ligne droite ; ils décrivent une courbe dont la concavité est tournée vers la terre. Cette réfraction appelée terrestre est bien moins forte que la réfraction astronomique, et comme la densité des couches d’air est souvent différente, et que celles-ci éprouvent, par leur contact avec le sol, différents changements de température, il en résulte souvent des phénomènes très-curieux, parmi lesquels on distingue surtout le mirage dont nous parlerons bientôt.

Un effet de la réfraction est de changer la forme et les proportions des objets vus près de l’horizon. Le soleil, par exemple, est toujours rond quand il est arrivé A une hauteur considérable ; mais quand il approche de l’horizon, il prend une figure ovale, son diamètre horizontal paraissant notablement plus grand que son diamètre vertical. Arrivé tout près de l’horizon, le soleil est plus déformé à sa partie inférieure qu’à sa partie supérieure, en sorte que son contour n’est ni circulaire ni elliptique, mais une espèce d'ovale plus aplati par le bas que par le haut. Ce singulier effet s'observe toutes les fois que le temps est beau, et résulte du rapide accroissement de la réfraction près de l’horizon. Si tous les points de la circonférence du soleil étaient

DE LA REFRACTION TERRESTRE ET DU MIRAGE

également réfractée, le disque solaire se déplacerait, sans se déformer, mais la partie inférieure étant plus relevée que la partie supérieure, le diamètre vertical s'en trouve diminué; ce qui n’arrive pas au diamètre horizontal, dont les deux bouts s’élèvent également et dans des directions parallèles. I.’cxtension que le soleil et la lune éprouvent ordinairement près de l'horizon, et qui les fait paraître beaucoup plus grands que lorsqu’ils en sont fort éloignés, ne provient point de la réfraction; c'est une illusion due à l’interposition des objets terrestres, auxquels on peut alors les comparer. Dans cette position du soleil et de la lune, nous les voyons et les jugeons comme nous avons accoutumé de voir et de juger des objets terrestres, d’après une inspection détaillée de leurs parties. Quand les astres sont près du zénith, toute comparaison devient impossible, et leur isolement dans le ciel nous porte à diminuer leur grandeur apparente, plutôt qu'à l'augmenter. La mesure que nous prenons, à l'aide d’un instrument convenable, redresse cette erreur, mais sans détruire notre illusion (1).

Quant au mirage, on en distingue deux.

L’un a lieu par une simple réfraction, et alors les images paraissent doubles; l’une se voit à sa véritable place, l'autre parait au-dessous, et scs contours sont assez mal déterminés.

Souvent aussi on aperçoit dans le lointain tous les objets ayant leurs contours déformés, qui semblent se briser et se reconstruire à chaque instant. Cet effet estdù à la différence de température qui existe entre la surface du sol et les couches d'air supérieures. La couche d’air inférieure s'échauffant par son contact avec le sol, il s'établit bientôt des courants qui traversent l’air plus froid, et y forment ces ondulations légères et multipliées que l'on aperçoit dans les pays chauds, et même dans nos climats pendant l'été. Tous les objets qui sont derrière paraissent avoir un tremblement continuel.

L’autre espèce de mirage est le véritable ; il a lieu lorsque la densité des couches d’air est très-difTérentc, et qu’il y a passage brusque d'une densité à l’autre. Les rayons lumi- j

(1) ftmchel, Traité d'astronomie, page 58.

neux dirigés très-obliquemept vers le sol, se réfléchissent à la surface de séparation des deux couches, comme s'ils rencontraient un miroir ; ils se relèvent en faisant un angle vif, et l'image inférieure renversée est complètement distincte de la supérieure, mais moins bien limitée dans ses contours. Il semble qu'elle est réfléchie dans un liquide.

Les phénomènes du mirage les plus connus sont ceux qui furent observés et décrits dans la campagne d'Égypte. Le malin, la plaine paraissait telle qu'elle était, avec les villages bâtis sur des éminences, pour les soustraire aux inondations périodiques du Nil. Mais quand le soleil avait échauffé quelque temps la surface du sol, on voyait une image renversée au bas de- celle qui était réelle ; le bleu du ciel réfléchi sur le sol imitait une nappe d'eau, dans laquelle on apercevait les villages renversés et les cimes élégantes des palmiers qui les environnaient. L’illusion était complète, et ne cessait qu’en approchant du point qui la causait. Dans diverses circonstances, le mirage présente des effets particuliers qui excitent toujours la surprise. Telles sont , par exemple, les observations suivantes. Lorsque de Ramsgate on regarde du côté de Douvres, onaperçoit, par un beau temps, le sommet des quatre plus hautes tours du château de Douvres; le reste de l'édifice est caché par une colline dont la crête se trouve à peu près à douze milles de l’observateur; la moitié de cet espace est occupée par la surface de la mer. Le docteur Vince, établi à Ramsgate, à peu près à soixante-dix pieds au-dessus de la surface de la mer, fut fort surpris, le 6 août 1806, lorsqu’en regardant du côté de Douvres, vers sept heures du soir, il aperçut nonseulement les quatre tours du château, comme à l'ordinaire, mais le château lui-même dans toutes scs parties jusqu’à sa base. On le voyait, dit-il, aussi distinctement que s'il eôt été tout d'une pièce transporté sur la colline du côté de Ramsgate.

Le même physicien a publié beaucoup d’autres observations qu’il a faites du même lieu, et particulièrement en regardant la mer avec un bon télescope.

Un jour il aperçut un vaisseau qui était précisément à l'horizon ; il se distinguait nettement ; mais en même temps il vit une

DE LA RÉFRACTION TERRESTRE ET DU MIRAGE

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 l’image renversée étaient en coïncidence.

Une autre fois, toujours dans le meme mois d’aoùt, et vers le soir, il vit un autre effet ; l'image du vaisseau était renversée et au-dessous de lui.

Le mirage se produit également dans les régions polaires ; le capitaine Scoresby a eu occasion d’en observer un grand nombre d'exemples dans les mers du Groenland. Dés 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'air qui sont à quelques pieds de hauteur, et les réfractions extraordinaires se présentent sous les apparences les plus variées et les plus fantastiques. Il vit jusqu'à trois images distinctes ; elles étaient toutes renversées. Une fois cependant il aperçut deux images au-dessus d’un bâtiment baleinier ; la moins élevée était à l’envers, et l'autre était dans sa position naturelle; enfin, dans un autre cas, l'image aérienne avait une si grande netteté, des contours si bien définis et des teintes si peu altérées, qu'on y reconnut facilement le Famés , bâtiment baleinier de M. Scoresby père, situé, au moment de l’observation, bien au delà des limites de l'horizon visible.

Tous ces phénomènes s’observent aussi dans les steppes arides de Caracas et sur les bords de l’Orénoque , là où le fleuve est bordé par des terrains sablonneux. Humboldl et Bompland ont vu fréquemment le mirage pendant l'année 1800, entre Calaboxo et San-Eernando de Apure, et à l’Orénoque,au nord de la Mission de l’Encaramada.

Les monticules de San-Juan et d'Ortez, la chaîne appelée le Calera, paraissent suspendus, lorsqu'on les voit du côté des steppes, à trois ou quatre lieues de distance. Le sable, à midi, était échauffé (au soleil) jusqu'à la température de 43° Réaumur. A dix-huit pouces d’élévation au-dessus du sol, le thermomètre monta dans l’air à 39° R. A six pieds , il s'éleva (à l'ombre) à 90° 3 R. Des palmiers isolés dans les Llanos paraissent manquer- de pieds : on dirait qu'une couche

d'air les sépare du sol. Les plaines dénuées de végétaux, paraissent des marcs ou des lacs. C'est l'illusion si commune dans les déserts d'Afrique. A la Mcsa de Pavones, au milieu des steppes de Caracas, ces savants ont vu des vaches en l'air, distantes de mille toises. En mesurant avec le sextant la largeur de l'interstice aérien, ils ont trouvé les pieds de l'animal élevés au-dessus du sol de 3' 40", simple suspension; pas de double image (1).

En général, dans ces contrées, le mirage a lieu sans renversement, et les courants d’air de température différente qui le produisent sont quelquefois si étroits que, dans un troupeau de boeufs sauvages qu'observait Ilumboldt, une partie paraissait avoir les jambes élevées au-dessus de la terre, tandis que l'autre reposait sur le sol. L'interstice aérien était, selon l'éloignement de l'animal, de trois à quatre minutes. Là, où des touffes de palmiers Mauritia se trouvaient réunis en longues bandes , les extrémités de ces bandes vertes étaient suspendues. Un homme instruit lui assura cependant avoir vu, entre Calabozo et Uritaca , l’image d’un animal renversé sans qu'il y eût une image directe (9).

Il faut , du reste , quelquefois une très-petite différence de température pour produire les phénomènes du mirage ; car sur les bords de l’Elbe, Voltmann a observé qu'il y avait double image, ou simple suspension, lorsque la température de l'eau était de deux degrés du thermomètre de Fahrenheit (0°, 8 cent.) plus élevée que celle de l’air. Il ne faut donc pas s'étonner que le mirage soit si commun entre les tropiques, lorsque les rayons nous arrivent en rasant la surface de la mer (3).

Ces exemples seront bien suffisants pour donner une idée des apparences indéfiniment variées ou singulièrement bizarres, qui peuvent résulter des réfractions extraordinaires que la lumière éprouve dans les couches d'air dont les densités changent rapidement. Nous avons supposé que ces changements s’accom-

(1) Homboldl, Voy. aux rég. équioox., tome IV, page 908.

(S) Ibid., Voy. aux région» équinox., tome VI,

(3) Brandea , dans les Annales de Gilbert , tome XVII, page 175.

DE LA RÉFRACTION TERRESTRE ET DU MIRAGE.'

plissaient dans des couches planes et régulières, mais l'on conçoit, dit Pouillct(l), qu'ils pourront souvent, par une Coule 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 quelquefois disposées comme si l'objet luiméme était brisé en mille pièces. On ne peut pas douter que le phénomène, connu sous le nom de (ata morgana, ne soit un effet de mirage. Il s'observe à Naples, à Reggio, sur les côtes de la Sicile. A de certaines époques, le peuple se porte en foule sur le rivage de la mer pour jouir de ce singulier spectacle. On voit dans les airs, à de grandes distances, des ruines, des colonnes, des châteaux, des palais, et une foule d'objets qui semblent se déplacer, et qui changent d'aspect à chaque instant.

Toute cette féerie n’est qu’une représentation de quelques objets terrestres qui sont invisi. blés dans l’état ordinaire de l’atmosphère, et qui deviennent apparents et mobiles quand les rayons de lumière qu’ils envoient se meuvent en lignes courbes dans les couches d’air d’inégales densités.

C’est encore à une cause analogue à celle qui produit le mirage , qu’il faut rapporter plusieurs phénomènes qui ont été décrits sous les noms d'apothéoses, spectres , apparitions , etc. , mais qui en général en diffèrent en ce que l’image, au lieu de se peindre sur une couche d’air de densité différente, se reproduit sur un nuage ou sur des vapeurs répandues dans l'atmosphère.

Nous ne rapporterons que deux exemples de cet effet de lumière ; l’un d’eux est celui que l’on connaît sous le nom de spectre du B rocken .

Le Brocken est le nom de la montagne la plus élevée de la chaîne pittoresque du Uartz, dans le royaume de Hanovre. Il est élevé d’environ trois mille trois cents pieds au-dessus du niveau de la mer, et, de son sommet, on découvre une plaine de soixante-dix lieues d’étendue , occupant presque la vingtième partie de l'Europe , et dont la population est de plus de cinq millions d’habitants.

(1) Éléments de physique et de météorologie, tome IV, page 788.

L’une des meilleures deset iptions de ce pbé-

en fut témoin le 2.V mai 1797. Après être monté plus de trente fois au sommet de la montagne , il eut le bonheur de contempler l’objet de sa curiosité. Le soleil se levait i environ quatre heures du matin, par un temps serein ; le vent chassait devant lui, à l’ouest, vers l’Achtermannshohe , des vapeurs transparentes, qui n'avaient pas encore eu le temps de se condenser en nuages. Vers quatre heures un quart, le voyageur aperçut, dans la direction de l’Achlermannshohe , une figure humaine de dimensions monstrueuses, lin coup de vent ayant failli emporter le chapeau de liane, il y porta la main et la figure colossale lit le même geste. Hanc lit immédiatement un autre mouvement , en se baissant , et celte action fut reproduite par le spectre. Harie voulait faire d’autres expériences, mais la figure disparut. Il resta dans la même position, espérant qu'elle reparaîtrait. Elle se remontra, en effet, dans la même direction, imitant toujours les gestes de Hane, qui appela alors une autre personne. Celle-ci vint le rejoindre; et tous deux s’étant placés sur le lieu même d'où Hanc avait vu l’apparition, ils dirigèrent leurs regards vers l'Achtermannshohe , mais ne virent plus rien, l’eu après deux figures colossales parurent dans la meme direction, reproduisirent les gestes des deux spectateurs , puis disparurent. Elles se remontrèrent peu de temps après, accompagnées d’une troisième. Tous les mouvements faits par liane et son compagnon étaient répétés par l'une ou plusieurs de ces trois figures, mais avec des effets variés. Quelquefois les figures étaient faibles et mal déterminées ; dans d’autres moments, elles offraient une grande intensité et des contours nettement arrêtés. Le lecteur a deviné, sans doute , que le phénomène est produit par l'ombre des observateurs projetée sur le nuage. La troisième image était sans doute due à une troisième personne , placée derrière quelque anfractuosité de rocher.

Des phénomènes tout i fait analogues aux précédents se manifestent quelquefois dans des circonstances moins imposantes. Ün voit quelquefois une ombre projetée par le soleil levant, au couchant, sur une masse de vapeurs blanches passant à quelque distance ; 'mais la

DE L’ARC-Eîi-CIEL.

tûlc de l’ombre est presque toujours environnée d'un cercle de rayons lumineux. Souvent cette ligure aérienne n'est pas plus grande que nature, ses dimensions et sa distance apparentes dépendant de circonstances locales.

Bouguer, membre de l’Académie des Sciences de Paris, envoyé à l'équateur avec Ea Condainine pour mesurer un degré terrestre, fut témoin au Pérou, eu novembre 1744, sur le sommet du mont Pambamarca, d'un pbénomène tout à fait semblable à celui du Brockcn.

•i lin nuage, dans lequel nous étions plongés, dit-il, nous laissa voir, en se dissipant, le soleil qui s’élevait et qui était très-éclalant. Le nuage passa de l’autre côté. Il n’était pas à trente pas, et il était encore à trop peu de distance pour avoir acquis sa teinte blanchâtre, lorsque chacun de nous vit son ombre projetée dessus, et ne voyait que la sienne, parce que le nuage n'offrait pas une surface unie. Le peu de distance permettait de distinguer toutes les parties de l'ombre ; on voyait les bras, les jambes, la tête; mais ce qui nous étonna, c’est que celte dernière partie était ornée d’une auréole formée de trois ou quatre petites couronnes concentriques d'une couleur très-vive, chacune avec les mêmes variétés que le premier arc-en-ciel, le rouge étant en dehors,

» Les intervalles entre ces cercles étaient égaux, le dernier était plus faible ; et enfin, à une grande distance, nous voyions un grand cercle blanc qui environnait le tout. C'était comme une espèce d'apothéose pour chaque spectateur ; et je ne dois pas manquer d’avertir que chacun jouit tranquillement du plaisir de se voir orné de toutes ces couronnes, sans rien apercevoir de celles de ses voisins. Je me hâtai de faire, avec les premières règles que je trouvai, un instrument pour mesurer les diamètres. Je craignais que cet admirable spectacle ne s'offrit pas souvent. J’ai eu occasion d'observer depuis que ces diamètres changeaient de grandeur d’un instant à l'autre , mais en conservant toujours entre eux l'égalité des intervalles, quoique devenus plus grands ou plus petits. »