Sur la formation des nuages supérieurs

Robert v. Helmholtz a trouvé qu’une » pointe électrique « agit sur un jet de vapeur d’eau situé dans le voisinage, de telle sorte qu’il se produit dans ce jet une violente condensation. 1 II admettait que cette condensation avait lieu autour d’atomes non-saturés, servant de noyaux.

D’après Lenard, l’air traversé par des rayons cathodiques contient des noyaux aptes à condenser des vapeurs, il agit comme producteur de nuages. 2 » C’est ce qu’on prouve sans peine à l’aide d’un jet de vapeur, à la façon d’Aitken et de R. v. Helmholtz. 3 Si le jet de vapeur se trouve à une distance de 1.5 cm. de la fenêtre munie, comme d’habitude, d’un écran en métal communiquant avec la terre, l’action exercée sur le jet est aussi forte qu’on puisse se l’imaginer : tout le jet apparait en blanc clair, comme un épais nuage.

A la distance de 3 et 4 cm., on constate encore une action des plus puissantes. A 5 cm., l’effet semble varier d’une décharge à l’autre, parfois avec des paroxysmes brusques, parfois avec une grande faiblesse. A des distances plus grandes encore et allant jusqu’à 10 cm., on n’observe plus qu’un effet excessivement peu prononcé, interrompu pourtant dans bien des cas par de fortes actions d’une plus longue durée. Ces dernières ne se manifestent parfois qu’à la partie supérieure du jet. La distance limite pour que l’effet de condensation soit toujours certain, c. a. d. 5 cm., est aussi la distance à laquelle les rayons cathodiques sont encore observables sur l’écran de cétone.

L’effet puissant qui se manifeste parfois à de plus grandes distances est imputable aux courants qui agitent l’air de la chambre, et à la circonstance que l’air conserve son pouvoir condensant, tout comme sa conductibilité électrique, quelque temps/ encore après avoir été soumis à la radiation. «

On a montré plus tard de la même façon que les rayons de Rœntgen et les émissions du radium condensent aussi la vapeur d’eau.

M. Townsend 4 a découvert que les gaz électrisés possèdent cette propriété remarquable de donner naissance à une sorte de brouillard, quand on les fait pénétrer dans une enceinte contenant de la vapeur d’eau. Ce brouillard se produit alors même que l’enceinte est loin de son point de saturation.

1 R. v. Helmholtz, Wied. Ann. 32, p. 1, 1887.

2 Lenard, Wied. Ann. 63, p. 258, 1897.

3 Aitken, Trans. Roy. Soc. Edinb. 30. p. 337, 1881. R. v. Helmholtz, 1 . c.

4 Townsend, Proc, of the Cambr. philos. Society.

M.-N. Kl.

Il est commode de s’imaginer que les condensations de vapeur d'eau dont il vient d’être question sont provoquées autour de noyaux appartenant à l’une ou l'autre des trois espèces de particules admises par J. J. Thomson pour expliquer le pouvoir conducteur électrique des corps 1 , soit corpuscules, soit particules électrisées positivement provenant de la dissociation corpusculaire de molécules primitivement neutres, soit particules électrisées négativement, résultant de la fixation d’un corpuscule sur une molécule neutre frappée par lui.

Avec cette manière de voir, il résulte naturellement que dès qu’on aura prouvé qu’il circule dans les couches supérieures de l’atmosphère de puissants courants électriques, on aura le droit d’admettre du même coup qu’il doit y avoir en abondance, dans ces couches supérieures, de pareilles particules autour desquelles la vapeur d’eau peut se condenser.

Nous allons maintenant aborder cette question : Y a-t-il une relation entre les aurores boréales et certaines productions de nuages; comme on le sait, il a été prétendu depuis longtemps déjà par différents observateurs qu’il y a là une certaine corrélation.

Dans les beaux mémoires d’Adam Paulsen »Sur la nature et l’origine de l’aurore boréale« 2 , ce savant a plusieurs fois montré que les rayons auroraux peuvent effectivement être producteurs de nuages.

J’ai moi-même été témoin de la formation d’un nuage, par un ciel d’ailleurs clair, provoquée en une minute ou deux par un faisceau intense de rayons auroraux. C’était vers 9 h du soir, le 15 février 1898, à la station alpine de Gargia à 30 km. environ au Sud de Bossekop. Les rayons du faisceau s’allongeaient et se raccourcissaient d’un mouvement rhytmé et plongeaient pour sûr assez loin dans l’atmosphère.

Vers le bas et autour du faisceau, il se forma un nuage qui au bout d’une minute ou deux cacha le pied du faisceau. Plus tard, l’aurore boréale ayant bientôt cessé, ce nuage se déplaça assez rapidement sous l’effet d’un vent bien fort, et disparut derrière une rangée de hauteurs situées dans le voisinage.

Il est toutefois assez naturel d’admettre que les noyaux de condensation ne se produisent pas exclusivement là où les rayons auroraux sont visibles; la cause première de la formation des noyaux doit résider dans le courant électrique parallèle à la surface de la Terre, courant qui s’étend sur de vastes portions de la surface terrestre sans pour cela donner lieu partout à des aurores boréales.

1 J. J. Thomson, 1 . c„ p. 149.

2 Voir p. ex. Bulletin de TAcad. Roy. des Sc. de Danemark, 8 mars 1895.

UNIVERSITETET

Mat.-nst. vid. Fakuffef

BIBLIOTEK et

1901. No. I. PHÉNOMÈNES DE MAGNÉTISME TERRESTRE.,

Geol. Inst

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Nous allons maintenant essayer de voir si la formation des nuages supérieurs ordinaires, cirrus et cirro-stratus, se laisse rattacher d’une façon naturelle à des courants pareils à ceux dont nous avons démontré ici l’existence.

Il y a d’autant plus lieu de faire une pareille tentative que les météorologistes n’ont pas encore réussi à trouver d’autre explication satisfaisante de la production de ces nuages. Je m’en tiendrai ici à une assertion de W. v. Betzold dans une conférence faite à l'»Urania«.

»I1 ne reste plus qu’une seule forme dont je ne puis pas encore, à l’heure qu’il est, donner l’explication exacte, au moins d’une façon générale.

Ce sont les nuages arborescents et plumeux, cirrus ou cirro-stratus appartenant aux régions les plus élevées de l’atmosphère. Il est certainement hors de doute que ces formations délicates sont composées d’aiguilles de glace, ils se laissent d’ailleurs parfois aussi rattacher aux nuages ondulés, mais il me parait actuellement encore impossible d’expliquer dans tous leurs détails leurs formes si nombreuses et si variées.

Il y a donc là un problème dont la solution doit être réservée à l’avenir, problème méritant d’être abordé d’autant plus sérieusement que ces nuages nous apportent le témoignage de phénomènes se déroulant à une très-grande distance de nous, et qui par suite sont considérés à juste titre comme des avant-coureurs du temps qu’il va faire. «

Dans 1 » Atlas international des nuages « publié par Hildebrandsson, Riggenbach et Teisserenc de Bort, les cirrus sont décrits comme des nuages isolés, délicats, à textures fibreuses, en forme de plumes, généralement de couleur blanche, souvent disposés en bandes qui traversent une partie de la voûte du ciel comme des méridiens, et qui, par un effet de perspective, convergent vers un point ou deux points opposés de l’horizon. Souvent les cirro-stratus et les cirro-cumulus participent à la formation de ces bandes.

On appelle point de radiation le point où ces bandes ou leur direction prolongée rencontrent l'horizon.

Ces bandes ou raies à disposition régulière offrent cette particularité qu’elles se produisent presque simultanément et comme par un coup de baguette sur de vastes étendues, de telle sorte qu’une grande partie du ciel d’abord claire se couvre subitement de nuages de cette espèce, ou bien de telle sorte que les nuages couvrant déjà le ciel soient traversés

1 Himmel und Erde, 1894, p. 201.

KR. BIRKELAND.

M.-N. Kl.

tout-à-coup par des sillons, tandis que les nuages eux-mêmes ne progressent que lentement.

L’opinion suivant laquelle les bandes de cirrus seraient dues aux courants électriques dans les couches supérieures de l’atmosphère semble à première vue inconciliable avec le fait qu’on admet en général pour ces mêmes nuages une altitude moyenne de 9000 m. au-dessus de la surface de la Terre, tandis que les courants électriques dont nous parlons se meuvent en tout cas à des hauteurs de 100 kilomètres.

Il convient toutefois d’observer que si même le courant principal est à une très-forte altitude, les rayons cathodiques diffusés par les masses d’air que parcourent lesdits courants pénètrent très-bas dans l’atmosphère.

Ces rayons doivent bien certainement être ordonnés en séries ayant la forme de draperies ou de bandes, alors même qu’ils seraient trop peu intenses pour provoquer dans l’air des lueurs du genre des aurores boréales. Mais si faibles que soient ces rayons, ils donneront lieu à une abondante formation de noyaux pour la condensation des vapeurs aqueuses contenues dans l’atmosphère.

Il est probable que dans les régions polaires de pareils rayons nonlumineux pénètrent bien plus bas dans l’atmosphère que les rayons lumineux de l’aurore boréale.

Il est hors de doute que de pareils rayons ou autres décharges électriques peuvent se propager à travers des gaz raréfiés sans produire de phénomènes lumineux.

Leur existence est admise par J. J. Thomson 1 et elle est prouvée par Warburg 2 et Lenard 3 .

Il existe une catégorie spéciale de nuages supérieurs indiquant autrement encore que par leur forme qu’ils sont en relation avec les courants électriques des couches supérieures de l’atmosphère : ce sont les nuages nocturnes lumineux qui ont été observés jusqu’à une hauteur de 80 kilomètres ou même davantage. Surtout dans les régions polaires, il n’a souvent pas été possible de distinguer ces nuages à lueur propre de certaines formes spéciales d’aurore boréale.

Un cas intéressant de cette espèce se trouve décrit par Fridtjof Nansen dans »Fram over Polhavet«, pag. 233, vol. I.

»Vers 3 heures de l’après-midi, le 2 novembre 1893 je vis une forme tout-à-fait particulière de ce genre d’aurore. A l’horizon sud-ouest on voyait

1 J. J. Thomson, Recent researches in electricity and magnétisme, p. 105 et 131, 1893.

2 Warburg, Ueber die Verzogerung bei der Funkenentladung, Wied. Ann. 62, p. 385, 1897.

3 Lenard, Erzeugung von Kathodenstrahlen durch ultraviolettes Licht, Drudes Ann. 2, p. 366, 1900.

1901. No. I. PHÉNOMÈNES DE MAGNÉTISME TERRESTRE.

encore les ardeurs du Soleil. En avant, de légers nuages s’étaient entassés, rappelant un nuage de poussière soulevé dans le lointain par une troupe de cavaliers. De ce nuage s’élevait comme un crêpe noir, montant par

bandes vers le ciel, comme s’il fût parti du Soleil, ou plutôt comme si le Soleil pompait à lui le crêpe de poussière par bandes striant tout le ciel. Vers le Sud-Ouest seulement, ces bandes étaient sombres; plus haut, et plus loin du Soleil, elles devenaient blanches et éclatantes, comme une fine dentelle argentée et brillante. Ils s’étendaient sur toute la voûte audessus de nous, et jusqu’à la région du septentrion. On eût dit d’une aurore boréale; ou bien étaient-ce de légers nuages, flottant très-haut dans la lumière solaire? Je restai longtemps à les considérer. Le tout était au repos; mais en fait, c’était une aurore boréale qui vers le Sud-Ouest prenait par une lente transition l’apparence de stries obscures, et se terminait par le nuage de poussière en avant du Soleil crépusculaire. Scott- Hansen vit aussi ce phénomène plus tard, lorsqu’il commença à s’obscurcir. Il n’y avait plus de doute possible : c’était, comme il le dit, une aurore boréale s’étendant depuis le Soleil à travers toute la voûte céleste, comme les rayures de l’écorce d’une orange. «

Mon collègue M. Mohn a appelé mon attention sur divers cas du même genre décrits dans les »Meteorologische Beobachtungen an der Universitats-Sternwarte zu Christiania 1837 —i 863«, cas où l’on voit que des bandes de cirrus ont paru avoir la même position que des arcs d’aurore boréale.

S’il y a une pareille liaison entre les cirrus, les bandes aurorales et les courants électriques de l’atmosphère, cette liaison sera probablement facile à constater.

Mais il faut qu’on ait bien soin de saisir le moment où de pareilles bandes polaires de cirrus se produisent dans toute leur longueur, comme par un coup de baguette, et de s’assurer alors si la position des bandes répond bien à celle des courants électriques se laissant constater dans l’atmosphère, à l’aide des photogrammes magnétiques provenant des observatoires magnétiques voisins de la région où l’on a fait l’observation des nuages en question.

L’exacte constatation d’une pareille relation nous fournirait des renseignements utiles au sujet de «phénomènes qui se déroulent à une trèsgrande distance de nous, et qui par suite sont considérés à juste titre comme des avant-coureurs du temps qu’il va faire. «

Il peut être intéressant, dans cet ordre d’idées, de rappeler que les pêcheurs du Finmarken appellent les aurores boréales »vindlys«, c’est-àdire lueurs de vent. Si, un soir, ils observent une aurore boréale violente

KR. BIRKELAND.

M.-N. Kl.

et à incandescences furibondes, ils ne se décident qu’en cas de nécessité absolue à se risquer sur mer le jour suivant.

Plusieurs observateurs semblent aussi avoir observé une relation du même genre entre le vent et l’aurore boréale. Dans »Fram over Polhavet«, vol. I, p. 239, nous trouvons à ce sujet une remarque très intéressante.

La cause primaire de pareilles tempêtes consécutives à des aurores boréales devrait en vertu des idées que nous venons d’émettre, être identique à celle qui préside à la production des bandes de cirrus et à celle des aurores boréales elles-mêmes, en un mot, ce doit être le courant électrique dont l’existence est prouvée dans les couches supérieures de l’atmosphère.

L’énergie d’un pareil courant de décharge, dont l’intensité atteint parfois des centaines de mille, ou peut-être même des millions d’ampères semble aussi suffisamment grande pour provoquer ou déchaîner de profonds changement météorologiques.

Ce courant se mesure par ses effets magnétiques; il est donc fort possible que les magnétomètres deviennent un jour pour les météorologistes des instruments tout aussi indispensables que les baromètres et les thermomètres humides ou secs.

Je tiens à adresser ici tous mes remerciments à mon élève et infatigable assistant, M. Olden, qui a dressé les dessins et fait les calculs des chiffres contenus dans les tableaux 1—5.

Imprimé le 17 juin 1901.

J'ai dit à l'occasion de l'expérience relatée p. 58 que la rotation dans les spirales lumineuses des bandes est en sens inverse de celle qui aurait lieu si la force magnétique eût agi sur un fil conducteur de courant flexible. En examinant soigneusement les phénomènes lumineux au voisinage immédiat de l’embouchure du tube étroit, au centre de la grosse sphère, on aperçoit cependant, quand la force magnétique est très-intense, en dehors des grosses bandes spirales, une petite étoile lumineuse ayant à peu près 1 cm. de diamètre d'où partent 5 ou 6 bras recourbés dans le mente sens qu’avec un fil flexible de courant.

En employant le tube mentionné p. 54, on peut obtenir une pareille étoile atteignant jusque 3 cm. de diamètre environ. Cette étoile a 5 ou 6 bras courts, courbés comme les précédents; ils se forment, dans le manchon ellipsoïde, en partant de l’ouverture large de 3 mm. située à l’extrémité positive de la gouttière demi-cylindriqqe. Ces bras sont, comme les bandes, composés de rayons serrés les uns contre les autres et dirigés le long des lignes magnétiques.

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Fig. i. Déclinaison, 3 mars 1900.

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