CHAP. V. — LUMIÈRE ÉLECTRIQUE

lumière électrique , telles que rëclair, les langues de feu qui paraissent au sommet des mâts des vaisseaux ou sur les flèches des tours élevées , et une foule d'autres météores qui étaient , pour les anciens, un sujet d'^flVoi et de superstition.

228. l.niiiière électrique dans le vide» dans les vapeurs et dans les gas raréfiés. — Un tube de 2 mètres de longueur, dans lequel on a fait le vide, étant mis par Tune de ses extrémités en communication avec une machine ordinaire et par l'autre en communication avec le sol , on aperçoit tout son intérieur éclairé d'une vive lumière. L'électricité, ne trouvant plus qu'une faible résistance dans l'air qui reste, se dissipe au lai^ dans toute la capacité du tube , et s'écoule en marquant partotit son passage par des traits de feu. Quand les communications sont bien établies, la liunière paraît fixe et uniforme, mais si, à l'extérieur du tube, on approche un corps conducteur, elle se porte vers lui , et en même temps elle prend plus d'éclat. Il arrive presque toujours qu'un tube qui a servi à ces expériences donne encore des espèces d'éclairs longtemps après avoir été séparé de la machine.

Pour observer les diverses apparences de la lumière électrique suivant les différents degrés de raréfaction de l'air, on emploie l'appareil qui est représenté (Pl. 16, Fie. 26), c'est un vase de verre de forme ellipsoïde que l'on appelait autrefois Yœufphilo^ sophique : à l'une de ses extrémités , il porte un tube à robinet, et à l'autre une tige à bouton passant dans une boîte à cuir. Quand le vide est fait aussi parfaitement qu'il soit possible, l'électricité passe librement en remplissant de lumière toute la capacité du vase ; quand on laisse rentrer un peu d'air, la lumière devient moins diffuse; elle se resserre et forme entre les deux boutons b et b' des arcs de couleur pourpre ; une quantité d'air un peu plus grande donne encore moins de diffusion à la lumière , et ainsi de suite jusqu'au moment où le fluide ne peut plus s'écoulei* qu'en jaillissant d'wn bouton à l'autre sous forme d'étincelles.

Gomme avec les meilleures machines nous ne pouvons faire le vide qu'à 1 ou 2 millimètres , il reste encore, dans les expériences précédentes, une quantité d'air qui peut avoir une grande influence et sur la formation de la lumière et sur sa couleur. Le vide barométrique étant le plus parfait que nous puissions obtenir, il est curieux de voir si le passage de l'électricité au travers

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des vapeurs si i*ares du mercure produirait encan des phénomènes lumineux. Dès Tan 1660, Picard avait remarqué <pi*un baromètre devient lumineux lorsqu'on Tagite dans les ténèbres; plus tard , on a constaté que ce phénomène est dû à F électricité qui se développe par le frottement du mercure contre les parois intérieives du tube ; enfin Cavendish imagina de faire un double baromètre^ de manière que Télectricité donnée à Tune des cuvettes fiit obligée de traverser le vide pour aller sortir par l'anr tre cuvette et s'écouler dans le sol (Fie- 28). Dans ce vide, plus parfait que les précédents , la matière électrique offire encore les mêmes pliénomènes : elle remplit de lumière tout Tespace qu'elle traverse, et Ton reconnaît que des tensions même très-faibles sont suffisantes pour la faire passer du sommet de la première colonne au sommet de la seconde.

Les couleurs de la lumière électrique sont très-changeantes , et les changements qu'elle présente sont dépendants de la foice de r étincelle et de la pression du gaz qu^elle traverse ; cep«»dant, pour la même force et la même pression, il y a des gaz et des vapeurs qui semblent donner de préférence les teilHes rougeâtres, tandis que d'autres donnent les teintes jaunes, bleues ou violacées.

5S29. Causes de la lumière éleetriqve. — Quelques autems ont pensé que le fluide électrique , en s' ouvrant de force un passage au travers des corj>s, les comprimait au point de les rendre lumineux; ainsi, d'après cette hypothèse, les vapeurs de mercure dans le vide barométrique seraient elles-mêmes comprimées et refoulées avec tant de violence qu'elles dégageraient de la chaleur et de la lumière. Il n'y a point de faits positif pour démontrer la fausseté de cette opinion , ni même son insuffisance.

Cependant il y a une autre supposition qui est aujourd'hui plus généralement admise , et qui nous semble plus vraisemblable ; elle paraît avoir été faite poiu* la première fois par Ritter, et elle a été depuis dévelopj>éc par un grand nombre de savants , surtout par MM. Davy , OErsted et Berzélius. Elle consiste à regarder tous les atomes de la matière pondérable comme les éléments entre lesquels s'accomplissent toutes les décompositions et toutes les recompositions électriques. Les atomes posséderaient primitivement Tun des fluides : les uns,

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que l'on appelle électro^positifs^ posséderaient primitiyenienl le fluide positif ou vitré ; les autres , que Ton appelle électro^négatifs y posséderaient primitiTement le fluide négatif ou résineux : les premiers 9 enveloppés de fluide neutre, auraient attiré du fluide négatif, tandis que les derniers, au contraire, auraient attiré du fluide positif; de telle sorte qu'ils seraient Tcui et l'autre à Fétat naturel. Cela posé, imaginons une seule file d'atomes électro-positifs ou électro-négatifs, et Tua des fluides qui se présente pour la parcourir , il est évident qu'il se manifestera subitement autant de petites étincelles qu'il y a d'atomes, à peu près comme il arrive à la chaîne des grains de métal dont nous awDS parlé ; pour plusieurs files d'atomes le phénomène serait le même , et daus le vide du double baromètre , les atomes dispersés de la vapeur de mercure seraient la vraie cause de la lumière qu'on observe, enfin, dans le vide absolu, on ne sait re qui arriverait, car le fluide neutre, s'il existe dans le vide, étant homogène et sans solutions de continuité , on ne peut rien dire des effets qu'il éprouverait, puisqu'on ne sait rien sur le mode d'agrégation des deux fluides qui le constituent.

Bien que cette hypothèse semble appuyée par tous les faits connus , il est bon cependant de la mettre à de nouvelles épreuves , et de la regarder plutôt comme un moyen de cher- ( her la vérité que comme la vérité elle-même.

230. Caase ém monvemeiit ites c^rps iioai condnctenps éieetrlsés. — Il ne parait pas qu'il existe aucune attraction à distance j ni même aucune affinité entre le fluide électrique et la substance des corps non conducteurs, car tous ces corps perdent leur électricité dans le vide. D'après cela , si nous considérons deux balles de gomme laque , par exemple , chargées Tune et l'autre d'une même électricité et mises en présence , la seule force qui les sollicite est la répulâon de toutes les molécules du fluide dont elles sont revêtues ; l'effet immédiat de («tte force serait donc d'écarter ces molécules, et de les disperser de toutes parts , si elles pouvaient se mouvoir librement : par exemple, si les deux balles étaient dans le vide, elles resteraient immc^Mles, tandis que leur électricité, obéissant à sa répulsion pro[»re, se disséminerait jusqu'aux limites de l'espace; mais, suspendues au milieu de l'air qui est mauvais conducteur, le fluide qui les couvre est arrêté dans tous les sens , ou plutôt

il trouve une résistance à vaincre. Celles de ces molécules qui s'appuient sur l'air ne peuvent se mouvoir sans pousser l'air devant elles, et celles qui s'appuient sur la substance des balles de gomme laque ne peuvent se mouvoir non plus sans les pousser comme un obstacle qui s'oppose à leur marche. C'est par œ double effet que les balles sont mises en mouvement et écartées l'une de l'autre.

Pour rendre le phénomène plus sensible, on pourrait concevoir que les balles de gomme laque, après avoir été électrisées, ont eu leur surface recouverte d'une couche de substance imperméable à l'électricité, de telle sorte que le fluide qui les charge soit comme CQiprisonné entre ces deux matières nonconduc^ triées. Alors il est évident que toutes les actions répulsives qui s'exercent entre les molécules électriques se transmettent immédiatement aux molécules pondérables par le fait seul de la résistance passive qu'elles opposent, La couche d'air qui enveloppe les corps fait précisément l'office de cette couche imperméable à l'électricité.

On prouve, de la même manière , que des balles chargées de fluides contraires doivent être entraînées et attirées par Teffort que font les molécules de ces fluides pour se rejoindre.

Le même raisonnement s'applique à tous les corps non conducteurs, quelle que soit leur forme ; et il est visible que si un corps non conducteur, pris dans son état natiu*el, n'est jamais attiré ni repoussé par un corps électrisé, c'est simplement parce que, ses fluides n'étant point décomposés par influence et séparés Tun de l'autre, il éprouve toujours deux actions contraires, l'une attractive, et l'autre répulsive, qui sont sans cesse égales et qui se détruisent.

231. Moavement des corps conducteurs électrlsés. —Nous avons déjà vu que , dans son état d'équilibre sur un corps conducteur, l'électricité forme une couche d'une certaine épaisseiu*, ayant deux surfaces, Tune qui s'appuie sur l'air environnant, et l'autre qui est libre dans la substance même du corps. Les molécules de la surface libre ne peuvent jamais à elles seules imprimer aucun mouvement à la matière pondérable , puisqu'elles ont la facilité de se déplacer dans toute la masse sans y éprouver aucune résistance sensible. Tous les mouvements des corps conducteurs électrisés sont donc le résultat des diverses pressions

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que le fluide exerce contre Tair, ou , en général, contre les enveloppes imperméables qui limitent leurs surfaces ; car on peut toujours assimiler Tair qui touche un corps conducteur à une enveloppe imperméable qui ferait corps avec lui. Cela posé, si Ton imagine des sphères conductrices, il est visible que, chargées d'une même électricité, elles se repoussent, surtout par les régions de leurs surfaces les plus éloignées l'une de l'autre; tandis que, chargées d'électricités contraires , elles s'attirent , surtout par les régions les plus voisines ; et ce n'est pas toutefois que les molécules de la surface Ubre n'aient aucune part au phénomène, car elles sont maintenues au lieu qu'elles occupent par des forces ou des répulsions contraires qui prennent leur appui contre la couche d'air environnante.

Un corps conducteur, à l'état naturel, est toujours attiré par un corps électrisé, parce que ses fluides étant séparés par influence, et celui de nom contraire étant toujours appelé dans la région la plus voisine , l'attraction qui s'exerce sur lui est toujours plus efficace que la répulsion qui s'exerce sur l'autre à une distance plus grande.

252. Monvemeiits prodalts par l'éeovlemeiit de l*éleetpleité« — Sur un pivot conducteur cp, communiquant à la machine (Pl. 16, FiG. 35), on pose en équilibre une petite tige de métal ti ^ dont les deux bouts sont aiguisés et recourbés en sens contraire, et, dès qu'on tourne la machine, cet appareil, que l'on appelle le tourniquet électrique^ prend un mouvement de rotation très-rapide, comme si les extrémités des pointes étaient vivement repoussées. Le même phénomène se produit sur les tourniquets à plusieurs tiges, et lorsqu'on est dans les ténèbres on observe, pendant le mouvement, des aigrettes de feu qui s'élancent de chaque pointe. L'électricité résineuse et la vitrée présentent une différence à l'égard de la lumière, mais elles n'en présentent aucune à l'égard du mouvement.. Cette rotation curieuse s'explique de la manière suivante :

Le fluide électrique , répandu partout sur la surface des tiges du tourniquet, exerce partout une pression sur l'air environnant, comme l'eau et les autres fluides pondérables pressent, dans tous les points, les parois des vases qui les contiennent. Si le fluide électrique ne trouvait point d'issue, les pressions opposées seraient toujours égales, et l'appareil resterait au repos : mais, dès

5i0 tlTKE m. ^ KAGKÉTISIIE ET ÉLE€TBICITi.

qu*il s'éccmle par une pointe, il n exerce pli» de pneasion wat Vorifice de récoulement, et la pression inténeure qui s'exerce au point opposé détermine le mouvement par un Tentahle rven/, tout à fait pareil à celui qui s'exerce dans le tourniquet à gms ou dans le tourniquet hydraulique.

235. M^wirements pro4«H« p*r «me éécmmpmaÊtÊmm iastMi* tamée* — Concevons une sphère conductrice , de cuivre par exemple, communiquant au sol par un fil très-fin, et posée aur un plan non conducteur indéfini, où elle n'est retenue que par son poids ; imaginons qu'au-dessus d'elle, à une certaine distanoe, on dispose un corps capable de recevoir ou de conserver les plus fortes charges électriques. Il est évident que, si la sphène est très-petite, elle sera emportée par l'attraction qu'elle éprowe, et viendra de bas eu haut, malgré son p<Mds, se précipiter sur le corps qui la sollicite par influence. Mais il est évident amsi que, son diamètre et son poids augmentant, il arrivera taine limite où la puissance électrique sera tout à fait ii pour la soulever : l'étincelle partira entre elle et le corps âeo» trisé qui la sollicite sans qu'elle eu reçoive le moindre mouvement, à peu près comme Fétincelle part des <x>ad»cteurs de la machine sans qu'ils soient entraînés et arrachés de leun supports.

Cependant, on observe des effets de la foudre qui semblent contraires à ce principe : on a vu souvent de grandes masses transportées à plusieurs centaines de pas, et surtout des pièces de métal arradiées de leurs scellements par un effort équivalant à plusieurs milliers de kilogranunes. Ces phénomènes me paraissent dépendre d'une différence dans la décomposition des fluides naturels par des actions lentes, ou par des actions subites. Dans le premier cas, la conductibilité suffit au déplacement des fluides , et ils ont le temp de se transporter et de s'arranger à la surface, où ils exercent contre l'air une pression qui est bientôt capable de le repousser; dans le second cas, tous les atomes de la masse éprouvent, simultanément et subitement, une décomposition de leurs fluides naturels ; ik sont saisis avec tant de violence, que l'arrangement voulu par les lois de l'équilibre n'a pas le temps de s'accomplir, et les masses sont ainsi entraînées par des forces incomparablement plus gi^andes que celles qui pourraient trouver leur point d'appui contre l'air.