CHAPITRE IV

DE L'ATMOSPHERE

SECTION

§ I. — - Étendue de (^atmosphère»

\a terre est partout entourée d'un fluide rare et transparent appelé air. Cette enveloppe, qui a la nieine forme . que notre globe, le sépare des espaces célestes^et constitue ratinosplicre : la terre et son atmosphère se trouvent donc isolés au milieu du vide.

Cotte enveloppe n*a pas une étendue indéfinie, et bien quelle ne soit pas connue, il est probable qu'elle est très-limitée. Quant à son poids « il est déterminé par le baromètre, puisque le poids d'une colonne d'air qui aurait pour base l'unité de surface, et pour hauteur la hauteur verticale de l'atmosphère dans un lieu quelconque, fait équilibre au poids de la colonne barométrique de même base : or, comme en moyenne, à la surface de la mer, la hauteur barométrique est sensiblement égale «i o"*,76 de mercure , il en résulte que le poids total de Tatmosphère est égal à celui d'une couclie do mercure de7G'"'""- de hauteur, et qui aurait pour surface celle de la terre; ou bien fait é(|uilibre au poids d'une coloune d'eau de même base et de io"',3 de hauteur.

Si IViir conservait à toutes les hauteurs la même densité c|ua la surface de la terre, et que la température ne changeât pas, en seievant de i()"»,5 à peu près, la hauteur baromélri(|ue s'abaisserait de i"""', d après le rapport de densité entre lair et le mercure^ ainsi la

GHAPITAlï IV. ^^91

colonne atmosphérique située au-dessus <Pua oliser» ▼ateur équivaudrait à une colonne d'air de 7980^, et n'aurait que deux lieues de hauteur. Mais rair étant élastique et oompressiblCf sa densité est proportionnelle au poids qui le comprime ; les couches inférieures doivent donc être plus denses que les couches supérieures, et l'on doit considérer l'atmosphère comme composée (le couches concentriques superposées , sensiblement spliérifjucs , entourant la terre, et cTauffint plus denses qu elles sont plus ruppixtchces de su surfuce.

En supposant (|ue la tcnipcraturc et la composition de l'air soient invariables, pour des hauteurs ( roissant en piogression arithmétique , les densités correspondantes dimiiiucraitiit en progression i^éonicti i({uc. Mais la diminution de densité des couches d'an-, en s'élcvant dans l'armosphère, ne suit pas rii^oureuseuient cette loi, attendu ([ue la tem|)érature va en décroissant à mesure que la hauteur augmente, en faisant toutefois abstraction des anomalies accidentelles (jue l'on observe dans quelques parties basses , et qui proviennent du sol, du rayonnement et de rhumidilé.

La loi suivant laquelle la température décroît avec la hauteur nVst pas encore bien connue; dans la couche inférieure de Tatmosphère, elle varie suivant Fiieure de la journée y les saisons, la nature du sol et la latitude. Cette question nous a déjà occupé en t*xposant les causes qui Ibnt varier la température à la surface du globe. Nous rappellerons seulement que M. de Humboldt (page 1 1 4)y dans la discussion des observations, a trouvé : lie o* à 4000** un degré d'abaissement de température par 187 à 190" de hauteur. Dans la zone tempérée, de o" à açoo", un abaissement de 1^ par iSo à 170*. Dans les régions polaires, la* commission scientifique a trouvé

par 17a".

Quand on cherche la densité de Pair è diverses hauteurs, il est nécessaire d'avoir égard à la vapeur d'eau qui se trouve contenue dans l'atmosphère, et à laquelle il Êiut rapporter les hydro-météores, qui exercent une si

L*ATH08PllfcRK.

grande influence sur les climats. Ije. dccroisseinent de la lempéraUire suffit pour limiter la quantité de vapeurs d'eau I puisque cette quantité, même quand il j a satu- . ration, dépend de la température. Nous traiterons ce sujet avec aétail en exposant l'hygrométrie.

Pour connaître la hauteur à laquelle s*étend l'atmosphère, il fiiudrait pouvoir calculer la densité de l'air à diverses hauteurs, abstraction iâite des agitations accidentelles, et dans l'état moyen autour duquel oscillent ces perturbations. On y parvient quand on connaît la température de l'air, sa pression et la tension de la vapeur d'eau contenue; en admettant toutefois que l'air, devenu très-froifi et très^iaté, suit encore la loi de dilatation, et celle de Mariotte, d*après laquelle les espaces occupés par l'air sont en raison inverse des prcfr sions, ce qui n'est pas prouve. Il faudrait encore, pour avoir unv valeur exacte, tenir compte, i" de la diminution de la pesanteur à mesure (jue Ton s'élève dans Pair, et en vertu de laquelle les particules sont moins attiiées vers la terre; 2" de la variation de la force centrifuge suivant la latitude; mais ces deux variations, à la vérité, sont très-faibles et affectent peu les valeurs cherchées, attendu la très-petite épaisseur de la couche d'air relativementau ravon delà terre. On volt par là que Ton ne peut tirer que des conclusions bornées de l'équaiion d'équilibre des couches atmosphériques, déduite des lois connues , quand on veut l'appliquer à la détermination de la hauteur de l'atmosphère.

Cette hauteur est limitée, et même la valeur qu'on lui assigne est peu considérable. Si l'air n*avait pas d'élasticité, sa limite serait située aux points où la force centrifuge ferait équilibre à la pesanteur; mais comme cette condition n'existe pas, il est nécessaire que son élasticité soit équilibrée par une force quelconque ; cette force est le poids des couches d*air qui sont supérieures à celles

3ue l'on considère. Mais à mesure -que l'on s'élève, l'air evient plus rare^ et arrivé aux dernières couches, rien ne presse sur celles-ci; cependant l'atmosphère étant li-

Diyiiized by

CIIAPITU£ IV.

mitée, comme le (léiiiuntrcnt plusieurs phénomènes optiques dont nous parlerons, il est uécossaire que ces couches ne se perdent pas dans l'espace, et que, vu leur raréfaction et leur grand abaissement de température, leur état physique soit modifié de telle sorte que la force élastique soit nulle. J<aplace a indiqué cette condition indispensable; l*oissou l'a spécifiée, en montrant que l'équilibre serait encore possible avec une densité limite très-considérable , pourvu (|ue le lluide ne fut pas expansible; enfin ^I. Biot {^Astvonoinie p/nsiffiu') ^ qui a résumé ces conditions, inditjue très-bien cet état des dernières couches atmosphériques non cx[)ansibles , en disant qu'elles doivent élre comme un liquide non cvaporable. »

lAitmosphère est donc limitée et son poids connu ; mais il n'en est pas de même de sa hauteur. Examinons s'il n'est pas possible d'avoir (|uel<|ues données touchant celte élévation, soit par des observations de température, soit à l'aide des variations de densité de l'air.

M. lîiot, en discutant les observations de teinj)érature que M. (iay-ljissac a faites dans son voyage aérostatique, a été conduit aux conclusions suivantes (1) :

A partir de la surface jusqu'à 7000"*, hauteur déduite des pressions barométriques , l'abaissement total a été de 38",4o; mais cet abaissement n'a pas été réparti uniformément dans cet intervalle. La vitesse du décroissement fut accélérée h mesure que la hauteur augmentait.

Dans la couche inférieure, 1" répondait h une diflérence de niveau de 1 96"; à la hauteur de GoSî"", le même abaissement de 1 " correspondait à une dit] férence de niveau de 1 56"'; la densité de l'air était alors o,5 et la près-

(i) La température à la surface du sol, à f/Zio' du matin, le ai) fniclidor an 12, était 27", 75, la hauteur barométrique, 75""' 5^5; au maximum d'élévation de lat^rostat, la colonne barométrique était 3a""' 88 , et la température, q^S. L'élévation était alors 697 7*"/! au-dessus de Paris, ou 7010 mètres au-dessus du niveau de la mer. [Annales de chimie^ lom. LU, png. 7$.)

994 I>É I. ATMOSPHitfiE.

sion 0,4342, ces quantités à la surface do la terre étant i .

Dans vingt-deux stations, où M. Gay-Lussac a pris la tenipt'iaturo, les densités ont diminué moins rapidement que les priassions. Si la relation qui existait entre les seize dernières eut continué jusqu'à ce que la pression fût nulle, la hauteur totale de l'atmosphère serait d'environ 2!3ooo'", et la densité de l'air, à sa limite, aurait été de OjOgGGt) , ou environ de 7^ de sa densité primitive, réduit à un état non évaporable, ou liquéfié ou solidifié ; mais cela suppose que les lois de coinpressioo et de dilatation soient les mêmes, ce qui n'est pas montré. £n supposant 6^300 mètres à l'atmosphère, ou un peu plus de ji5 lieues, la densité de la dernière concke seviûl de , , ^ de celle qui est à la surface de la terre.

M. Biot a discuté de même les cinq observations de M. de Humboldt, faites en juin 1 80a sur la Chimboraso, * la dernière ayant eu lieu à 6879 mètres , et celles qui ont été faites eu 1827, par M. Boussiugault, sur le Chimborazo et TAntisana, jusqu'à des hauteurs de. 6900 et 5/|00 mètres; ces observations Font conduit aux mêmes résultats.

Nous donnei'ons plus loin, en parlant du crépuscule, d'autres indiqatioqs sur la hauteur totale de l'atmosphère; mais d'après ce' que nous venons de dire, on voH que cette hautein*, qui n*est pas connue, n'est pâs inférieure à 10 lieues. Suivant toute prohabililc, elle est au moins de iG à 20 lieues. Il peut se faire cependant que des particules d'aii* très-rares puissent s'étendre au delà, comme il en sera question en parlant de l'aurore boréale; cette question n'est pas encore résolue. On peut admettre par approximation, quant à présent, fjuc la hauteur do l atmosjjhèrc est à peu près le ~ du rayon terrestre. Ainsi, en représentant par le nombre proportionnel 80 le rayon terrestre qui a i joo lieues, l'épaisseur de la cioûle consolidée et celle de l'atmosphère peuvent être représenlc'es toutes deux par i.

L'atmosphère, évaluée en poids à plus de lo"" d'eau, ^èse^i;^!^ les corps situés à la surface de la terre.

Digitizeo by Googte