CHAPITRE III

Travaux de Franklin concernant l’analogie entre l’électricité et la foudre.

— Hypothèse qu’il propose quant à l’origine du tonnerre. — Découverte du pouvoir des pointes.

Nous venons de voir la doctrine de l’identité de la foudre et de l’électricité faire en Europe de rapides progrès , nous allons la voir s’avancer,' eu Amérique, d’un pas encore plus assuré, et prendre, entre les mains de Franklin, su constitution définitive.

Comme tous les physiciens de son temps, Franklin avait été frappé de l’analogie tpie présentent l'étincelle électrique et le trait de la foudre. Pendant (jiie l’Académie de Bordeaux couronnait solennellement, en séance publique, le mémoire de Barberet, de Dijon ; pendant que Bornas écrivait son mémoire sur le coup de foudre de Tumpouy^ Franklin exprimait, dans ses Lettres, des réflexions fondées sur l’expérience, où

LE PAKATONNSRRE.

l’on trouve exposée d’une manière eatégorique l’étroite ressemblance du tonnerre et de l’électricité (1).

C’est dans la quatrième lettre et dans une partie de la suivante que Franklin expose l’idée de l’analogie de l’électricité et du tonnerre. Mais hâtons-nous de remarquer, pour bien éclairer le récit qui va suivre, que Franklin ne présente cette pensée qu’à titre d’hypothèse. Il se borne à la soumettre aux physiciens, ajoutant que l’expérience prononcera plus tard sur ce point de théorie.

Les deux lettres de Franklin, en partie consacrées au sujet qui nous occupe, sont d’une confusion extrême : il faut en élaguer^beaucoup de parties inutiles pour saisir, dans sa simplicité, la théorie de l’identité de l’électricité et de la foudre. Nous allons en donner l’analyse^ en retranchant tout ce qui se rapporte à des objets étrangers à ce sujet. Voici donc comment Franklin, après beaucoup de considérations vulgaires et surannées sur les nuages, les vapeurs et la pluie, fait ressortir, dans sa quatrième lettre, les analogies du tonnerre et de l’électricité, pour conclure, dans la lettre suivante, que cette hypothèse est fort admissible, et finalement, donner le plan d’une expérience qu’il ii’a pas faite lui-même, mais qu’il conseille aux physiciens d’exécuter, afin de vérifier la justesse de sa conjecture.

1® Franklin fait remarquer que les éclairs ont une forme ondoyante et crochue; or, il en est de même, selon lui, de l’étincelle électrique, quand on la tire à quelque distance d’un corps irrégulier.

2° Le tonnerre frappe de préférence les objets élevés et pointus, tels que les hautes montagnes, les arbres, les

( 1 } Le mémoire de Barberel fui couronné solennellement par l'Académie de Bordeaux au mois d’août nSO, et le mémoire de Bornas nulle coup de foudre de Tampouy est du même mois (août 1750); enfin la lettre de Franklin sur l’analogie du tonnerre et de l'électricité porte la date du 39 juillet de la même année.

tours, les clochers, les mâts de vaisseaux, les pointes de piques, etc. ; de môme, selon lui, tous lesconducteui’s pointus sont plus accessibles à l’électricité que les surfaces plates.

3® Le tonnerre suit toujoure le meilleur conducteur et le plus à sa portée; l’électricité se conduit de môme dans la décharge de la bouteille de Leyde. Selon Franklin, il serait plus sûr, durant l’orage, d'avoir ses habits humides que secs, parce que l’eau transmettrait en grande partie la matière du tonnerre jusqu’au sol, et garantirait ainsi le corps. Il assure qu’un rat mouillé ne peut pas ôtre tué par l’explosion de la bouteille de Leyde, et qu’au contraire cet animal est tué par la môme décharge quand il est sec.

■4® Le tonnerre met le feu aux matières combustibles ; ainsi se comporte l’électricité.

5® Le tonnerre fond quelquefois les métaux ; l'électricité produit le môme elfct.

6° Le tonnerre déchire certains corps ; l’électricité produit le même résultat. Franklin rappelle que l’étincelle électrique perce un cahier de papier.

7® On a vu souvent des personnes rendues aveugles par le tonnerre ; Franklin a vu un pigeon fra; pé de cécité par une commotion de la bouteille de Leyde.

8® Le tonnerre tue les animaux ; on a tué aussi des animaux par la commotion électrique.

9° Le tonnerre détruit quelquefois la propriété des aimants naturels et renverse leurs pôles ; Franklin a obtenu le même résultat avec de l’électricité. Souvent il a donné, au moyen de la décharge de la bouteille de Leyde, la direction polaire à des aiguilles de fer.

Mais Franklin ne se borna pas à signaler ces divers points de ressemblance entre les elfets de l’électricité et ceux du tonnerre. Il alla plus loin, car il mit en avant cette hypothèse, (fn’nno verge de fer pointue élevée dans les airs, et commnniquaijt avec un conducteur métalliipie, en contact

LE PARATONNERRE

lui-même avec le sol, aurait peut-être le pouvoir de faire écouler sileucieusement dans la terre l’électricité des nuages, et donnerait ainsi un- moyen de s’opposer à la production de la foudre. Comment Franklin fut-il conduit presque d’emblée à une idée si hardie et si nouvelle ? C’est là un point important à éclaircir.

Franklin a, le premier, mis bien en évidence par des expériences positives, ce fait capital, que les corps pointus ont le pouvoir do dissiper les elfets électriques, c'est-à-dire ce que l’on désigne aujourd’hui en physique sous le nom de pouvoir des pointes. Il avait été amené sur la voie de cette découverte par une observation due à Jallabert, physicien suisse.

C’est à Genève, en 1748, que Jallabert observa pour la première fois le fait dont il s’agit. Pendant un séjour qu’il lit bientôt après à Paris, il répéta son expérience devant l’abbé Nollet, qui la publia, la même année, avec le consentement de l’auteur. Dans ses Recherches sur les causes particulières des phénomènes électriques, Nollet rapporte, comme il suit, cette expérience de Jallabert.

« Nouveau phénomène observé par M. Jallabert. — Oh met eu équilibre, sur un pivot, une petite verge de bois, qui peut avoir quinze ou seize pouces de longueur, pointue par un bout et armée par l’autre d’une petite boule de bois, de un pouce de diamètre ou environ ; on met cet instrument ainsi préparé à portée d’un homme qu’on électrise et qui tient en sa main un morceau de bois tourné, gros et arrondi par un bout, comme une demi-boule de un pouce de diamètre, et pointu par l’autre extrémité. 9i cet homme présente ce morceau de bois par le gros bout à la boule A, qui est à l’une des extrémités de l’aiguille, le plus souvent cette boute est repoussée ; il l’attire au contraire presque toujours, s’il présente le morceau de bois par la pointe. On voit tout le contraire, si l’on fait l’expérience par l’autre côté de l’aiguille; le morceau de bois électrisé et présenté par le gros bout l’attire, et si c’est la pointe du morceau de bois que l’on présente, il est fort ordinaire que la partie H soit repoussée. »

Il résultait de celle expérience que les phénomcOies électriques d’attraction et de répulsion élaien l fort différents selon que l’on présentait à un corps un conducteur taillé en pointe, ou le même conducteur terminé par une surface mousse ou arrondie.

Il y avait là le germe de la découverte du pouvoir des pointes. Mais il n’y avait pas autre chose, car telle qu’elle était exécutée par Jallabert ou l’abbé Nollet, cette expérience ne réussissait pas toujours.

Nollet essaya d’expliquer l’expérience de Jallabert par la théorie générale qu’il avait imaginée pour l’interprétation des phénomènes électriques, c'est-à-dire par son système des affluences et influences simultanées. Mais il ne faisait ainsi qu’ajouter une difficulté à une autre, car à une expérience confuse il appliquait une théorie inexacte. Aussi ne put-on parvenir à rien tirer de clair de cette expérience du physicien de Genève.

C’est à Franklin que revient le mérite d’avoir mis dans tout son jour le phénomène du pouvoir des pointes, c’est-àdire l’action qu’exerce un corps conducteur effilé en pointe pour faire disparaître, par sa seule approche, l’électricité qui existe à la surface d’un corps.

Les observations faites par Franklin sur cet important sujet sont exposées dans sa Deuxième lettre à Collinson. Nous les citerons textuellement :

« Je vous ai appris dans ma dernière lettre, dit Franklin, qu’en continuant nos recherches électriques, nous avions observé quelques phénomènes singuliers, que nous avons regardés comme nouveaux : je me suis engagé à vous en rendre compte, quoique j’appréhende qu’ils n’aient pas pour vous le mérite de la nouveauté. Tant de personnes ont travaillé dans votre pays sur les expériences électriques, que quelqu’un se sera probablement rencontré avec nous sûr les mômes observations.

« Le premier phénomène est l’étonnant effet des corps

LE PARATONNERRE

pointus, tant pour tirer que pour pousser le feu (électrique.

Placez un boulet de fer de trois ou quatre pouces de diamètre sur rorifice d’une bouteille de verre bien nette et bien sèche: par un fil de soie attaché au lambris précisément audessus de l’orifice de la bouteille, suspendez une petite boule de liège environ de la grosseur d’une halle de mousquet; que le fil soit de longueur convenable pour que la boule de liège vienne s’arrêter à côté du boulet. Électrisez le boulet, et le liège sera repoussé à la distance de quatre ou cinq pouces, plus ou

moins, suivant la quantité d’électricité Dans cet état, si vous

présentez au boulet la pointe d’un poinçon long et délié, à six ou huit pouces de distance, la répulsion sera détruite sur-lechamp, ét le liège volera vers le boulet. Pour qu’un corps émoussé produise le même effet, il faut qu’il soit approché à un pouce de distance et qu’il lire une étincelle. Afin de prouver que le feu électrique est tiré par la pointe, si vous Otez de son manche le côté aplati du poinçon et que vous le fixiez sur un biTton de cire à cacheter, vous présenterez en vain le poinçon à la môme distance, ou l’approcherez encore de plus près, le môme effet n’en résultera point. Mais glissez le doigt le long de la cire, jusqu’à ce que vous touchiez le côté aplati, le liège

alors volera sur-le-champ vers le boulet Si vous présentez

cette pointe dans l’obscurité, vous y verrez, quelquefois à un pied (le distance et plus, une lumière brillante, semblable à un feu follet ou à un ver luisant. Moins la pointe est aiguô, plus il faut l’approcher pour apercevoir la lumière, et à quelque distance que vous voyiez la lumière, vous pouvez tirer le feu électrique et détruire la répulsion Si une boule de liège ainsi

suspendue est repoussée par le tube, et que la pointe lui soit brusquement présentée, môme à une distance considérable, vous serez étonné de voir avec quelle rapidité le liège revoie vers le tube. Des pointes de bois feraient le môme effet que celles do fer, pourvu que le bois ne fût pas sec ; car un bois parfaitement sec n’est pas meilleur conducteur d’électricité qu'c la cire d'Espagne.

a Pour montrer que les pointes poussent aussi bien qu’elles tirent le feu électrique, couchez une longue aiguille pointue sur le boulet, et vous ne pourrez assez électriser le boulet pour lui faire repousser la boule de liège ou bien, faites tenir à l’ex-

trémité d’un canon de fusil suspendu, ou d’une verge de fer, une aiguille qui pointe en avant comme une espèce de pelile baïon-

nette ; dans cet état le canon de fusil ou la verge ne saurait, par l’application du tube à l’autre extrémité, être électrisé au point de donner une étincelle, le feu courant continuellement s’échappe en silence à la pointe. Dans l’obscurité vous pouvez lui voir produire le même effet que dans le cas dont nous venons de parler (l). »

Le physicien de Philadelphie se mit inutilement en frais de méditations pour découvrir la cause du pouvoir des pointes. II hasarda, à ce sujet, une théorie ; mais il avoue ingénument qu’il en était médiocrement satisfait. Il essaya d’expliquer cet effet « en supposant que la base sur laquelle « pesait le fluide électrique à la pointe d’un corps électrisé « étant petite, l’attraction par laquelle le fluide était tiré vers « le corps était légère ; et que, par la même raison, la ré- « sistance à l’entrée du fluide était à proportion plus faible « en cet endroit que là où la surface était plate. »

Franklin n’avait pas tort de n’accorder qu’une faible conflance à son explication. Mais si cette théorie était mauvaise, l’application qu’il tira du fait était d’une tout autre portée. Après avoir constaté la propriété dont jouit un conducteur terminé en pointe, d’anéantir, par son approche, l’état électrique des corps, le physicien américain songea tout aussitôt à tirer parti de cette propriété, en se servant d’un corps conducteur pointu dressé en l’air pour enlever l’électricité aux nuages orageux, si toutefois la foudre était réellement un phénomène électrique.

Pour la netteté de cet exposé historique, il sera nécessaire de rapporter ici les termes dans lesquels Franklin, après avoir, par deux expériences faciles à répéter, démontré une fois de plus l’existence du phénomène du pouvoir di^s pointes, propose tout aussitôt de l’appliquer à la construction d’un paratonnerre.

D) Œuvres de Franklin, traduites par M. Barieu Dubourg, \nA", t. I«M). .3-5.

LE PARATONNERRE

« Le plus important pour nous, dit Franklin, n’est pas de savoir de quelle manière la nature exécute ses lois, il nous suffit de connaître les lois elles-mêmes. C'est un avantage réel de savoir qu’une porcelaine abandonnée en l’air sans être soutenue tombera et se brisera immanquablement; mais de savoir comment elle tombe et pourquoi elle se brise, c’est une matière de pure spéculation : ces connaissances sont agréables à la vérité, mais sans elles nous pouvons garantir notre porcelaine.

« Ainsi, dans le cas présent, il pourrait être de quelque usage pour le genre humain de connaître le pouvoir des pointes, quoique nous ne fussions jamais en état d’en donner une explication précise. Les expériences suivantes, aussi bien que celles de mes premières lettres, montrent ce pouvoir. »

Franklin décrit ici deux expériences, qui prouvent manifestement la vertu des conducteurs terminés en pointe pour dissiper l’électricité des corps. II s’agit, dans la première, d’un large conducteur formé d’un tube de carton doré, de dix pieds de longueur et de un pied de diamètre. Quand ce conducteur isolé est électrisé au moyen d’une machine, il suffit d’en rapprocher, à un pied de distance, la pointe d’une aiguille, pour faire disparaître en un instant toute l’électricité qui réside à sa surface. Dans la seconde expérience, il est question d’une grande balance de cuivre dont les plateaux sont supportés par des cordes de soie, afin de les isoler. On électrise ces plateaux au moyen d’une machine électrique, suspendue au plafond, la balance peut osciller autour d’un poinçon planté sur une table ou sur le plancher. Or, si l’on place sur ce poinçon une aiguille, cette aiguille suffit pour dépouiller à une assez grande distance le plateau de la balance de toute son électricité.

Franklin continue alors en ces termes :

« Maintenant, si le feu de l’électricité et celui de la foudre est le même, comme j’ai tâché de le montrer au long dans un écrit précédent, ce tube de carton et ces bassins peuvent représenter les nuages éleclri-és. Si un tube long seulement de dix pieds

frappe et dtVliarge son feu sur le poinçon à deux ou trois pouces de distance, un nuage électrisé qui eSt peutétre de dix mille acres, peut frapper et décharger son feu sur la terre à une distance proportionnellement plus grande. Le mouvement horizontal des bassins sur le plancher peut représenter le mouvement des nuages sur la ferre et le poinçon élevé les montagnes et les plus hauts édifices, et alors nous voyons comment les nuages électrisés, passant sur les montagnes et sur les bâtiments à une trop grande hauteur pour les frapper, peuvent être attirés en bas jusque dans la distance qui leur est nécessaire pour cet effet. Et enfin, si une aiguille est fixée sur un poinçon, la pointe en haut, ou même sur le plancher au-dessous du poinçon, elle tirera le feu du bassin en silence à une distance beaucoup plus grande que la distance requise pour frapper, et préviendra ainsi sa descente vers le poinçon ; ou si dans sa course le bassin était venu assez près pour frapper, il ne le pourrait parce qu’il aurait été d’abord privé de son feu, et par là le poinçon est garanti du choc. Je demande, celte supposition admise, si la connaissance du pouvoir des pointes ne pourrait pas être de quelque avantage aux hommes, pour préserver les maisons, les églises, les vaisseaux, etc., des coups de la foudre, en nous engageant à fixer perpendiculairement sur les parties les plus élevées de ces édifices des verges de fer faites en forme d’aiguilles et dorées pour prévenir la rouille, et du pied de ces verges un fil d’archal abaissé vers l’extérieur du bâtiment dans la terre, ou autour d’un des haubans d’un vaisseau, ou sur le bord jusqu’à ce qu’il touche l’eau ? Ces verges de fer ne tireraient-elles pas probablement le feu électrique en silence hors du nuage, avant qu’il vînt assez près pour frapper? Et par ce moyen ne pourrions-nous pas être préservés de tant de désastres soudains et effroyables?

« Pour décider cette question, savoir si les nuages qui contiennent la foudre sont électrisés ou non, j’ai imaginé de proposer une expérience à tenter en milieu convenable à cet effet. Sur le sommet d’une haute tour ou d’un clocher, placez une espèce de guérite (comme dans la figure ft) assez grande pour contenir un homme et un tabouret électrique; du milieu du tabouret élevez une verge de fer, qui passe en se courbant hors de la porte, et de là se relève perpendiculairement à la hauteur de vingt ou trente pieds et qui se termine en une pointe fort aiguë. Si le tabouret électrique est propre et sec, un homme qui y sera placé, lorsque des nuages électrisés y passeront un

LE PARATONNERRE

peu bas, peut Cire électrist' et donner des étincelles, la verge de fer y attirant le feu du nuage. S’il y avait quelque danger à craindre pour l’homme (quoique je sois persuadé qu’il n’y en a aucun), qu’il se place sur le plancher de la guérite et que de temps en temps il approche de la verge le tenon d’un fil d’archal qui a une extrémité attachée aux plombs, le tenant par un manche de cire ; de cette sorte les étincelles, si la verge est électrisée, frapperont de la verge au fil d’archal et ne toucheront point l’homme (1). »

Nous avons dû citer textuellement ce passage de Franklin, afin de mettre dans son jour les véritables vues du physicien de Philadelphie, et de modifier une opinion depuis trop longtemps accréditée sur ce sujet. On voit par les paroles de Franklin, qu’il ne parle du paratonnerre que comme d’une expérience à exécuter, comme d’une hypothèse que l’observation doit vérifier plus tard. Le moyen qu’il propose est subordonné à la vérité de cette hypothèse, non démontrée encore, à savoir, que le tonnerre a une origine électrique.

Il résulte donc des citations qui précèdent, et nous insistons sur ce point, que lorsque Franklin mit en avant l’idée de l’analogie de la foudre et de l’électricité, et quand il songea au paratonnerre, comme conséquence de cette idée, il n’avait fait encore aucune expérience pour vérifier l’existence de l’électricité au sein de l’atmosphère. Tout ce qu’il dit à ce sujet repose sur des considérations purement théoriques et sur la connaissance du pouvoir des pointes. Lorsqu’il parle, à la fin du passage qui précède, de placer sur une guérite une barre de fer pointue et fixée à un tabouret isolé, c’est une expérience qu’il propose aux physiciens d’exécuter, comme un moyen de vérifier la justesse de ses conjectures ; mais cette expérience, il ne l’a

(1) Œuvres de Frmddin, traduifes par M. hnrheu Duboury, in-'i®, t . br, p. 6I-fi 5.

pas faite lui-même. Nous allons voir, par la suite de ce récit, que l’expérience proposée par le physicien de Philadelphie, et qui devait confirmer ou renverser cette vue théorique, fut accomplie par d’autres mains que les siennes. La démonstration expérimentale du grand fait de l’existence de l’électricité dans l’air, fut donnée pour la première fois, non en Amérique, mais en Europe, et par les soins des physiciens français.