CHAPITRE VI

cet appnrril, on met en communication la tige métallique qui enlève de Télectricité à Tair, avec un des bouts du fil, tandis (jue Tautre bout communi(jue aveu le sol. Le couiant élec'liique produit pai- le passage de rélecliicité libre de l'almosplière dans le fil, fait dévier l'aiguille aimantée d'un certain nombre de degrés. Si l'on a eu soin , avant l'expérience, de grailuer son appareil afin d'avoir le rapport entre les déviations de l'aiguille aimantée et l'intensité du courant, on compare alors facilement les résultats. Il faut avoir l'attention de subordonner la sensibilité de l'appareil à l'intensité du courant (jue l'on veut observer. Par exemple, quand Tatmosplière est fortement cbargée de l'électricité, il faut bien se garder d'employer un multiplicateur trop sensible, attendu d'une paî t, que l'aiguille serait cbassée à i)o", et (|ue de l'autre elle perdrait de son aimantation.

Dans l'élude des pbénoménes électri((ues de l'atmosphère , r.électroscope ou l'électromètre ne donne des indications que lorsqu'il est mis en contact avec un corps plus électrisé que le milieu dans lequel il se trouve; il n'accuse donc ([ue la différence entre son état électrique et celui du nn'Iieu ambiant; ainsi, quand d ne manifeste aucun effet, il ne faut pas se hâter d'en conclure qu'il n'existe pasd'(îlectricité clans le milieu où l'on opère.

L'électroscope , suivant les circonstances, est surmonté d'une lige métallique terminée en boule,en pointe, ou par l'adjonclion d'un faisceau de fils. boule est destinée à observer les actions par induence; si la tige est terminée en pointe, ou par un faisceau de fils présentant un grand nombre de pointes, l'instrument prend une charge semblable à celle de la région élect risée, attendu que l'électricité de signe contraire , qui est attirée par cette région , s'échappe par les pointes.

Le multiplicateur ne donne également que des différences; cet appareil est moins sensible que le précédent , attendu ([u'il faut une grande quantité d'électricité pour faire dévier l'aiguille aimantée de quelques degi'és; il exige, en outre, un écoulement continu d'é-

Ifi% DE L'ÉLECTRtClT^ ATMOSPHl^RIQUE.

leetricitéy et non une suite de petites décharges, car îl est nécessaire que la durée du passage soit surasante pour que le courant ait le temps de vaincre l'inertie de l'ai* gnille.

J U. — rélectncitc atmosphérique à diverses

Jiauteurs.

En général , Félectricilé de l'atmosphère est positive et celle de la terre négative, ou du moins se comporte comme telle.

L*état positif de Tatmosphèrc est facile à constater • à Vaidi' (les électroscopes , comme ou va le voir plus lom; quant à Tétat négatif du sol, il suffit de placer l'un des bouts du fil conductrur en j)latine d'un multiplicateur dans un lieu humide et profond, Tautre dans une pai tie sèche du terrain ou d'un bâtiment y attenant. Peltier s*est asstué ainsi que le sol est constamnient négatif, mais à des degrés différents, suivant l'état hygrométrique et la température de l'air. Quand l'un des bouts du fil du niulli[)li(atcur est llhic dans l'air, l'appareil n'accuse pas toujours de courant, probablement en raison de la mauvaise conductibilité de l'air; la déviation n*a lieu que lorsque la tension est très-foi'te ou que Pair est suffisamment humide.

La quantité d'électricité positive qui existe dans Fair et qui varie suivant les localités, est en général plus fbrte dans les lieux les plus élevés et les plus isolés ; elle est nulle dans les maisons, sous les arbres, dans les rues, dans les cours; elle est néanmoins sensible dana les vHles au milieu des grandes places^ et principalement yur les quais oîi elle est plus ferte qu'en rase campagne, suivant de Saussure.

Pour se rendre compte de ces divers effets, il faut faire attiention que l'atmosphère et la terre étant constamment dans deux états 'ëlectriques contraires, les deux électri^ rités doivent se combiner continuellement dans les coUf ches d'air inférieures jusqu'à une certaine hauteur, par riutermédiaire des corps situés à la surface du soi j eu

CHAPITRK VI. 4^3

rase campagne, rcxpéricnce prouve (jiie l'on ne commence à trouver de IVIeclricité positive qu'a i" ou i^^o au-dessus du sol ; la recomposition s'effectue donc jusqu'à cette hauteur, quand aucune cause étrangère ne vient la troubler. Au-delà , l'intensité électrique augmente suivant une loi qui n'est pas connue, laquelle dépend du plus ou moins de vapeurs qui se trouvent dans l'air.

On emploie plusieurs moyens pour apprécier la distribution de l'électricité dans l'atmosphère : ce sont les cerfs-volants, les ballons captifs et les flèches lancées avec un arc.

Les cerfs-volants sont munis de pointes métalliques; la corde est tissée avec de la soie ou du clianvre et un fd métallique, et le bout libre est mis en communication avec un électromètre isolé. Les ballons sont retenus captifs avec des cordes tissées et disposées de la même manière. Quant aux flèches, voici comment un de nous (M. Becquerel) les a employées dans des expériences faites au grand Saint-Bernard , sur un des plateaux qui avoisinent l'hospice. On a tendu sur le sol un morceau de talTetas gommé, sur lequel on a déroulé un fil de soie recouvert de clinquant de 80 mètres de longueur. L'un des bouts de ce fil a été mis en communication avec la tige d'un électromètre à pailles, au moyen d'un nœud coulant serrant légèrement la tige; l'autre bout a été attaché au fer de lance d'une flèche, puis l'on a lancé celle-ci avec un arc fortement tendu. La flèche, en s'élevant, a emporté le fil qui, étant faiblement attaché à la tige, s'en est séparé aussitôt qu'il a été déroulé. Les pailles se sont écartées peu à peu à mesure que la flèche s'élevait, et l'écartement a été bientôt tel, que les pailles sont venues frapper fortement les parois de la cloche. Le fil étant séparé de la tige, l'appareil a conservé l'électricité qu'elle avait reçue, et qui était positive. Cette expérience, répétée sur plusieurs points, a donné les mêmes résultats. Il a été prouvé par là, 1° que l'excès d'électricité positive qui se trouve constamment dans

' 4^4 . ~INt L'iLBCTEICITB ATHOftPHSRIQUB.

ratiiiosplière pendant les temps sereins, augmente en ^ intensité sur les hautes montagnes, depuis le sol jusqu'à une hauteur de 80 mèties; 9," cpie le fd de soie entrelacé de ( linquaiit a constaniineiil donne la même espèce d*éleclririté. Les expt'iiences pr»'cédeules ont été faites à 2400 mètres environ au-dessus du niveau de la mer.

MM. Gay-Lussac et Hiot, dans leur voyage aérostatique, ont cherché à se rendre compte de la distribution de réiectricité dans les régions élevées de l'atmosphère, loin de toutes causes de déperdition^et par couséqueot dans des circonstances en apparenoe plus favo- ^ rables que celles dans lesquelles on avait expérimenté avant eux. Us se sont servis, à cet effet, dull fil <le métal de 5o mètres de long, terminé par une boule de mêlai et attaché par Tun de ses bouts à la nacelle^ Us furent fort étonnés de voir que, bien que le temps fût très-serein , l'électricité était , constamment négative, . i*ésultat inverse de celui que, suivant toutes les appa-. '•rences, ils espéraient trouver, et qtii, en réalité, n est qu'une anomalie dont il est facile de se rendre compte^, comme M. Biot Ta démontré. Qopcèvons un plan Horizontal à chacune des extrémitéé^îl ^F' ( pl. II, Og. G) , . l'atmosphère se trouvera ain4.j^rta^é^ eii trois portions; admettons maintenant, comme rexpârtoice, du reste, le ^ . prouve, que l'intensité de l'électricité croisse en s'éloi- ^ gnant de la surface de îa terre, voici ce qui se passe : la * portion supérieure de l'atuiusphère A qui est éle(;trisé(î positivement, attire 1 i leclrieilé négative du fil I F' avec une force représentée par H- N et repousse la positive avec une énergie P, -h P représentant rintensitc de sa charge électrique; la couche inféiieure 1> a^ua de la " même manière sur le fil, mais en sens invei se, et TiMiei gie *-;jde son action sera moindre, puiscjue Tintensité croît * ^avec la hauteur; représentons par y;, , les forces • -I mises en jeu dans ce dernier cas; p étant la charge positive de By réiectricité ni'gative du fil sera attirée vers la partie supérieure F du iii par un excès de force égal * ' à.N — A||Mir la même raison, réi^tricité positive, f|^«^

CHAPiTRF vr. ^55

repoussee vers rextréniité inférieure F' avec un excès de force égal à P — la partie supérieure de la lige doit donc donner de lelectricité négative. On peut encore arriver à cette conclusion de la manière suivante : H- P décompose lelectricité naturelle de la tige FF' ; elle attire N et repousse -h P dans la partie inférieure; de même/; attire — n et repousse -h /) dans la partie'supérieure, de façon que letat électrique de l'extrémité supérieure F est représenté par — N + ou — TN — /j) et celui de l'extrémité inférieure F' par-h(P — //) ; P étant plus grand que /; , il s'ensuit que le bout supérieur doit être électrisé négativement.

Pour que cet effet se produisît, il fallait que l'air fût parfaitement sec, afin qu'il n'y eût seulement que des effets d'influence; car si l'air était humide, il y avait écoulement d'électricité positive le long de la tige.

On explique de la même manière un fait observé par Ermann. Ce physicien avait placé à une certaine hauteur dans l'atmosphère un élt ctroscope à feuilles d or sans avoir pu recueillir d'électricité; il porta dans une' couche d'ail' supérieure un fil de métal placé liorizontalement à l'extrémité d'une tige isolante et l'abaissa ensuite rapidement jusqu'à ce qu'il louchât Télectroscope; l'appareil accusa aussitôt rélectricité positive, dans la région où se trouvait le conducteur. L eftet était inverse quand ce dernier se trouvait dans une couche inférieure et qu'on le relevait avec ra|)idité.

Ces phénomènes, observés il y a plus de quarante ans, sont analogues à ceux qui ont été obtenus par Peltier en élevant ou abaissant un électroscope au-dessus ou audessous de la tête. Si l'on met l'clectroscope en équilibre d'électricité avec une région quelconque, en établissant la communication entre la tige, les armatures et la platine, les feuilles d'or marqueront zéro, et il en sera de même en promenant horizontalement l'appareil , quelle que soit l'agitation de l'air. Mais cet état de choses est changé si l'on se trouve à proximité d'un coips voisin faisant saillie au-dessus du sol , et qui possède une tension

466 DB L'j^LRCTtlIOtTi ATMOSPHÏRIQUR.

d'autant plus forte qu'il se trouve pîus è\ev6 et terminé en pointe. En restant dans la couche d'air, le temps ëtant seev froid, et le ciel serein, il suffit d'élever Féleotrosoope de trois décimètres pour avoir une divergence de ao^ avec les feuilles d'or pai^ suite d*un excès d'électricité positive; si, dans la journée, Févaporation A été considérable , il faut élever davantage rinstrument pour avoir la même divergence; en abaissant l*îiistru^ ment, pour le replacer dans sa position preniière, les IMIles retombent h zéro; eu le descendant att-dessous de cette position, d'une hauteur égale à celle dont oil l'avait élevé primitivement, on obtient des signes d'une électricité négative; en le remontant, il marque de nouveau zéro. On doit employer })our ces recliert lies un élec*> troscopc ordinaire à feuilles d'or, armé d'une tige de 4o centinii'lrcs au plus, et terminé par une houle de métal poli , de "j à 8 cenlimètres de diamètre, afin de rendre plus maïufeste l'aclion par influence.

En se plaçant à des hauteurs dlffércnles pour équilibrer rinstrument, on fait varier les signes de Télectricité de telle sorte (|ue, là oii les feuilles indiquaient de l'électricité positive, on peut obtenir de Télectricilé négative; dans ce cas, l'électricité négative ne peut pas être attribuée à la tert*e. Ai en n'est plus fiicile que d expliquer ces effets inverses : dans le premier cas, lorsqu*on élève l'appiiretl, on le transporte dans une région qui est plus électrisée; par conséquent, la tige doit se comporte^ coin me un corps à l'état naturel k l'égard du milieu ambialit; dans le second cas, c'est l'inverse : on le transporte dans une région moins électrisée. Il se passe ici le même phénomène que celui oui vient d'être décrit. • En remplaçant la boule polie par un faisceau de pôlntes, rélectricité dégagée par influence dans !a tige s^é* oôule dans Tair, et ne laisse dans Fappareil que i'âectrieitë de même nature que celle qui se trouve dans fatmospbère. Quand l'iustrument a été ainsi chargé , en le repki^nt dans sa position première, rélectricité acquise Âiit diverger les feuilles, ce qui n'a pas Heu avec labouie.

ClliU'JTlil:. VI.

En ftubstituafil àux pointes, comme Yi^ta l'a indiqué, une mèéhe enflammée, la charge de l'appareil est encoré p\\ïs rapide. Ces deut modes d'observation entèrent au phénomène de sa simplicité , en faisant dépendre son Intensité d^ l'humidité de l'ail*, de la pluie, ou de la ibrce du vent.

Pellier a reproduit ces effets avec un globe isolé, suspendu à un plafoiul, et électrisé positivement ou négativ(Mnent. Siipposons-lo d'abord électrisé positivement î on place au-dessous du globe tin petit électroscope, muni d'une tige de 1 décimètres, teiniitiée par une boule polie ou par une pointe, et on reproduit exactement les effets indiqués plus liaut. Pour se rapprocher autant que possible des conditions où Ton se trouve dans l atmosplière, on peut également disposer Fappareil comme il suit : on prend un globe en cuivi*e , de 40 centimètres de diamètre, ayant une ouverture de 16 centimètres, et on le place sur un plateau de résine. Dans l'intérieur on suspend un petit électroscope , isolé au Moyen d^un petit bâton de gomme laque et d'un cor^ donnet passant dans la gorge d'une poulie mobde et d'une poulie fixe; à la platine de Télectroscopc est fixé tm Bl métallique, en communication avec la partie inférieure du slobe. Au mojen de cette disposition, on fait monter ou descendre à volonté l'éiectroscope dans l'in* térieur du globe. L'éiectroscope étant placé de telle sorte que toute là tige soit dans l'intérieur, on comtoiu nique m globe une ^ectricité négative puissante, et l'on met en comthtlnication la tige , les feuilles et lÀ armatures Avec le globe, an moyen d'un fi! conducteur tenu par un manche isolant. Dans ce cas, les ailles lf« dk, TCrgent pas , par la raison que tes actions par influencle étant lesmcines de toutes parts, ces feuilles doivent rester au repos. On retire le fil de communication avec le manche isolant; la tige de rinstrumt;iit est complètement isolée. On remonte ensuite Télectroscope (Vun à deux décimètres; les feuilles divergent alors, en vertu de Telectncité positive^ en redescendant l'éiectroscope, les teuilles

468 DR I^'iUSCTRIGITi ATMOSPHiRIQUB.

retombent à zéro. Si Ton mot de nouveau la tige en communication avec le ^lohc pour établir un nouvel état d'équilibre réloctronièlre elant élevé, les feuilles retombent à zéro; niais si, à partir de ce poiaty on redescend Tappareil dans la position qu'il avait auparavant, les feuilles divergent en vertu de Télectricité négative.

Nous répéterons encore ici que 1 electroscope et le multiplicateur ne peuvent donner des indications absolues, comme le thermomètre et le baromètre : les feuilles d'or ou les pailles du premier ne divergent que sous rinfluence d'un état électrique différent de celui du mi-* lieu ambiant* et l'aiguille du second n'est déviée qu'en raison de la supériorité d'un courant sur un autre.

Le sol étantptus oumoins humide conduit inégalement,

nique suffisamment, Félectricité qui lui est inhérente; l'en est pas de même de l'air qui, étant mauvais conducteur, s'en charge diversement , selon son humidité et les causes qui l'agitent. Ce n'est pas tout : les nuages électrisés agissant par influence sur la portion d'air où se trouve l'extrémité de rinstnniicnl , altèrent pendant leur passage celle qui y est accumulée, soit en augmentant, soit en diminuant sa tension. On juge par là combien de difficultés on éprouve eu cbercbant à interpréter les résultats obtenus toutes les Ibis que l'air n'est pas serein , ou qu'il est agité.

Les expériences faites jusqu'ici sur l'électricité atmosphérique ont conduit aux conséquences suivantes : I terre est électriséc négativement, l'atmosphère positivement, ou du moins se comportent l'une et l'autre comme telles. 11 pourrait se £iire qu'il n'y eût qu'une différence de tension électrique, les effets par influence, comme on l'a vu précédemment, expliquant les alternatives d'électricité positive et i^gative : mais on peut, pour la facilité des explications, supposer la terre et l'atmosphère électrisées différemment, et il sera toujours fiicile, quelle que soit l'hypothèse oue l'on adopte sur la nature de l'éleictricité, d'exprimer les effets produits. .

CttAPITRE VI. /|b9

2° Tout corps placé à la surface de la terre partage sou état électrique, lequel augmente (fautant plus qu'il forme une plus grande saillie au-dessus de cette surface.

3" Lorsqu'on isole un corps, après Tavoir mis préalablement en communication avec le sol, il se trouve eu équilibre de tension avec ce dernier : Télectroscope à feuilles d'or n'accuse alors aucun effet; mais si le ciel est serein et qu'on élève l'appareil au-dessus du sol, les feuilles d'or divergent en vertu d'un excès d'électricité positive. En redescendant l'électroscope, le premier équilibre est reproduit et la divergence devient nulle. Si l'on se trouve sur une partie élevée du sol, il peut se faire qu'en descendant l'appareil, l'électroscope accuse l'électricité négative. Ces diverses expériences exigent que la tige soit terminée par une boule unie, afin d'éviter les effets d'influence.

4" La tension de l'électricité positive accusée par les appareils croît à mesure que l'on s'élève dans l'atmospbère.

5" L'action entre deux corps électrisés s'opère d'autant mieux que ces deux corp.s, ou l'un d'eux seulement se vaporise plus facilement; conséquemment , l'eau à la surface de la terr(î, qui participe à l'état négatif de celleci , se vaporise avec plus de facilité sous l'influence positive de l'air, et d'autant plus que cette influence est plus considérable. Les vapeurs négatives se répandent ensuite dans l'atmosplière, suivant leur densité et la répulsion électrique propre à leurs molécules, tant que ces dernières restent à l'état de globules vcsiculaires.

6" Les appareils fi.xes de peu d'étendue ne sont d'aucune utilité dans un temps sec et serein , attendu ([u'ils restent toujours dans le lieu où ils ont été mis en équilibre, et qu'ils ne peuvent laisser échapper l'électricité retenue sur leurs parois , à cause de la sécheresse de l'air.

11 n'en est plus de même lorsqu'ils ont des longueurs considérables et qu'ils sont par conséquent Irès-élevés; dans ce cas, l'appareil perd son électricité d'influence.

7° Lorsque l'air est un peu humide, l'écoulement élec-

^ÉLÊcmciri AxmosBBÉKi^m,

trique est favorisé, el Ton peut obtenir des courmU cootinus avec de inoiiulres longueurs de fil.

Il est nécessaire de se uietlre en garde contre les elrtets électriques, provençal de ('«dtératiou des çenduct^urs.

flU, Des variations qa* éprouvent les quantités J^é-

hctricité qui se trouvent dans Fatmosphèm qmwl

le temps est sci citi.

. Les faits précédeinmept exposés montrent combien sont complexes les Yariations de rélectricité atmosphérique ; aussi ne doit-on entreprendre des mlierches à cet égard que lorsqu'on s*est bien rendu compte de toutes les ^uses qt|i exercent une Influence sur les phénomènes* Jn f^ut aussi avoir des appareils fixes , afin de pouvoir ^përer toujours dans les ipên^es conditions^ ' Dans Tatmosphère» quand le temps est serein, Fexcès d'électricité positive, qui est assey faible un peu avant le lever du aoTeilf augmente peu h peu près de spn lever, puis rapidementi et arrive ordinairement quelques 'beurés après 1^ son premier maximum, Cet excès diminue ^'abord i^apidement, ensuite lentement , et arrive à son minimum quelques heni*es avant le coucher du soleil; il rccompicnce à monter dès que le soleil s'approche de l'horizon, et atteint peu d'heures après son second maximum, puis diminue jusqu'au lever du soleil; il recommence ^suite 1^ lendemain la même marche.

Les expériences de Schid)ler, faites à SUUtgard, et que nous allons rapporter, ont précisé ces indications mieux qu'on ne l'avait fait avant lui; elles ont fait connaître, non-seu!enient les lu uies où les n^axima et les minima ont lieu, mais encore Içs v^riatious qu'ils éprouvent sui<* vaut les saisons.

I>e tableau n" i renferme les observations faites dans le cours d'tme journée; les tableaux n'* a et 3 les observations faites à cinq époques difTi^rentes de la journée dans le courant de deux mois différents. Le tableau 4 9 récapitulation des observations faites depuis le inois de juin iSii jusqu'en nuû i8ia.

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4 heures.

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