CHAPITRE YL

De VÈ^tu\ihrt âtê Gmz tî de !a Pkr«ssion âtnto^hériqtie.

64. L'air est un corps qui ne tombe pas immédiatement sous nos sens, comme les corps solides ou les liquides ; mais il se manifeste à nous par tant de phénomènes , sur la terre et sur les eaux , qu'il n'est pas nécessaire de chercher d'autres preuves de son existence. Il j a des orages dans tous les climats et des tempêtes sur toutes les mers; ainsi le fluide de l'air enveloppe toute la surrace du globe , il forme partout une couche d'une grande épaisseur, car, dans tous les pays, sur les montagnes cooune dans les plaines, on voit flotter des nuages qui sont emportés par le vent, et au-dessus de ces nuages on voit la couleur brillante du ciel , qui est une preuve de la profondeur de l'air, comme la couleur de l'Océan est une preuve de la profondeur de Teau» S*fl n^y avait pas d'air, le ciel serait sans éclat et sans couleur ; il paraîtrait comme une voàte absolument noire , où Ton verrait les astres briller pendant le jour avec le même éclat que pendant la nuit. Cette grande masse d'air, qui est répandue tout autour de la terre , et dont les couches superposées s'élèvent plus haut que les phis hautes montagnes, est ce que l'on nomme V atmosphère. Le sommet le plus élevé de l'Himalaya ne s'élève pas à 8000 mètres au-dessus du niveau de la mer, et nous verrons que l'atmosphère s^élève à plus de 80 000 mètres.

Les découvertes chimiques du dernier siècle nous ont fait connaître plusieurs corps qui sont différents de Tair par leur nature , mais qui sont analogues à Tair par leur transparence^ par leur fluidité et par Tensemble de leurs propriétés physiques. Tous ces corps ont reçu différents noms : d'abord on les appelait des airs^ et Ton disait alors : air méphitique y air inflammable^ air hépa^ Gque j air fixe y air phlogistiqué ^ déphloghtiqué ^ etc.; anjourd'hui tous ces corps sont ce que l'on appelle les gaz^ ou les corps gazeux ou les fluides élastiques,

6â. Les gaz sont soumis à deux espèces de forces, comme les

106 LITBE PREIKR. — KSANTEtJR.

de capacité, qa'il se répandrait partout dans cet «space et qu'il en presserait les parois dans tous les sens , faisan/t encore un effort pour se répandre plus an large. On conçoit , d'après cela, combien il importe d'étudier les effets de Tair atmosphérique, car sa seule présence est une force active dans tous les phéno* mènes que novs observons.

67. C«ii4fti«wi de l*éqalttbpe de l*alr. — Il n'y a pour les gaz qu*une seule condition d'équilibre , savoir, que leur force élastique soit la même dans toute l'étendue d'une couche de niveau. Cette condition est analogue à la seconde con^oa d'équilibre des liquides (87), et elle se déduit des mêmes princîpe», saveur : de la mobilité des molécules et de l'action de k pesantetir qui s'exerce sur elles. Dans un vase quelconque (Pl. 4, FiG. 20) , tous les points de la couche horizontale cd doiyent avoir ht même élasticité , car ^ faut que la force répolsive des molécules qui sont en h puisse arrêter la forée répulsive des molécules qui sont en h'\ et ces forces ne peuvent s'arrêter et se foire éqnil3>re, à moins qu'elles ne soient égales dans tous les points de k couche horizontale cd. Il en est de même dans toutes les sections de niveau que Ton peut concevoir, soit audessus, soit au-dessous de cd; mais il est évident que la couche mp^ par exemple, est plus pressée que cd^ puisqu'elle siq>porte d'abord toute la pression qui s^exerce en ce/ et qui lai est transmise par le principe d'égalité de pression, et qu'en outre elle supporte cnoore to«R le poids de l'air qui est compris datis la ctfûmatedmp^ eft qtn pèse lib^ment sur elle comme une colonne d'eaiu pèse sur le fond d'un vase.

Les eoncKtions de ta stabilité et de Tinstabilîté de T'équilibre sont aussi les mêmes que dans les liquides , et pour les mêmes raisons : l'équilibre est stable quand la densité de Tair inférieur est plus grande que celle de l'air supérieur, et il esa instable quand le contraire a Heu. Mais réquil3)re instable^ quoique mtftkématiquement possible, est toujours physiquement impossible, à cause de la grande mobilité des molécules des gftî.

Cette loi de l'équilibre de l'air est une loi universcHe pour toutes les masse» gaceuses, quelque petites ou quelque grandes cfu'eRes pinssenn être ; .dfc «s'appKque à Tair contenu di«s un gvmd édîAee comme i celai qui est contenu dans un vase de petites dimensions ; elle s^appHque à toute la colonne d'air at-

CHAP. Tî. — EQUILIBRE DE L'AIR. i07

mo^hériqne qui repose swr une vaste plaine ; et elle s' applique, enfin , à la masse entière de lair qui constitue Fatmosphère. Qae Ton eonçoive à une hauteur quelconque, à la hauteur éa mont Blanc, par exemple , une oonche atmosphérique qui en- Teloppe la ten*e et qin soit parallèle à la sur&ce des eaux, il faud^ pour l'équilibre que tous les points de cette couche supportent partout la même pi^ession, à Paris comme aux antipodes, sur leseontinems comme sur les mers, et dans les ré^ gioQS des poks comme dans celles de Téquateur. Une seconde couche parallèle à celiez-Ut , maïs qui serait à cent mètres audessons, devrait, par la même raison, avoir tous ses points également pressés entre eux , et tous se trouveraient plus pressés qiie eenx de la première couche , du poids entier de la colonne d'air de cent mètres qu'ils supportent de plus. Ainsi , à égale , la presûoo doit être égale ; mais elle diminue à i que l'on s'élève. La nécessité d'une pression uniforme, dansaœ ai grande étendue, fait assez comprendre que , dans i'ooam de l'air, tout équilibre est impossible. Un calme uni* rersel est incompatible avec tant de mobilité , puisqu'un seul poînt ébranlé met toute la masse en agitation.

Les gaz ne peuvent pas , comme les liquides , avoir une surfitoe libre sur laquelle aucune pression ne soit exercée , car nous avons dit qu'il bnt un obstacle pour arrêter leur force expansive, ({ui est indéfinie. D'après cela , on pourrait conclure que ratmoaphère n'est pas bornée à 60 ou 80 mille mètres de hauteur, comme on le dit communément, puisqu à cette limite les raolécufeft de Tair, toujours poussées par leur force élastique, et ne trouvant rien qui les arrêtât, se précipiteraient dans le Ttde et se dÎBsiperaîent de plus en plus , jusqu'à remplir enfin toote l'immense étendue des deux. Ainsi^ Tair serait partout ; il envelopperait la lune comme la terre , il envelopperait le soleil et les^ planètes, et il fi»rmeniit autour de ces astres des air mosphères analogues à l'atmosphère terrestre. Nous démontrerons en opticpie que les phénomènes observés ne justifient point ces OBoeUuîons; et sans expliquer à présent les causes jM^obables qui aetienBant les molécules de l'air,, nous adopterons l'opiaioa que notre atmosphère est limitée et qu'elle n a en effet qu'eueran 100 mille mètres d'étendue. Au delà est le vide ; la dernière ooudbe de l'atmosphère est la dernière limite de la masse pondérable de la terre.

i08 LIVRE PREMIER. — PESANTEUR»

68. De la pression de l*«ir. — Les conditions générales de réquilibre étant une fois posées , nous pouvons constater, par des expériences directes , que toutes les couches inférieures de Tair sont en effet pressées par les couches supérieures, et qu'elles le sont diversement suivant la hauteur à laquelle on s* élève audessus du niveau de la mer.

Expéplenee du erève-vessle. — On met sur la platine de la machine pneumatique une espèce de manchon de ven*e (FiG. 21) dont les parois sont très-épaisses , et qui est fermé à sa partie supérieure par une membrane de vessie , très-bien tendue et fortement arrêtée sur ses bords. Cette membrane éprouve, d'une part, la pression de l'air extérieur qui tend à l'abaisser, et, de l'autre, la« pression de l'air intérieur qui tend à la soulever ; de telle sorte qu'elle reste en équilibre entre ces deux pressions opposées. Si , par quelque moyen on soufflait dans le vase une nouvelle quantité d'air, la pression intérieure deviendrait la plus forte, et la membrane se renflerait au dehors ; au contraire , si on enlève de l'air, la pression intérieure deviendra plus faible, et la membrane, cédant à la pression extérieure, devra fléchir et s'enfoncer au dedans. C'est là l'effet qu'où obtient en faisant jouer la machine pneumatique, car elle aspire peu à peu tout l'air qui est contenu dans le vase : dès les premiers coups de piston , on voit la membrane fléchir sous la pression extérieure , puis elle fléchit de plus en plus ; enfin, quand le vide est fait, on voit qu'elle est très-tendue , et par conséquent très-pressée. On peut juger qu'un poids de 100 kilogrammes, qui serait posé sur elle, lui donnerait moins de tension* Alors, si Ton donne avec le doigt un coup, même très-léger , au milieu de la membrane , elle éclate en mille pièces, et l'on entend une explosion plus forte qu'un coup de pistolet , tant est grand l'effort que fait l'air, en vertu de sa. pression , pour rentrer dans le vase , car c'est en rentrant avec impétuosité qu'il produit tant de bruit.

Au lieu d'une pression de haut en bas , on aurait une pression latérale si le crève-vessie était incliné, ou une presion de bas en haut s'il était renversé ; toutes ces pressions ne produiraient pas moins d'effet que la première , ce qui prouve bien que l'air presse dans tous les sens, ou que les pressions se transmettent et deviennent aussi des pressions de bas en haut, comme il an'ive dans les liquides.