CHAPITRE VIII

Physique {a).

Les agents chimiques impondérables sont au nombre de quatre, savoir : la lumière, la chaleur, Félectricité et le magnétisme. Commençons par le plus beau et le plus merveilleux.

La lumière était regardée par Descartes comme traversant d'un seul trait, pour arriver jusqu'à nos yeux , tout l'espace céleste. Huygens démontra le mouvement progressif de la lumière : il conçut un fluide universel dont les vibrations

Produisaient la lumière par un mouvement semlable à celui qui propage le son dans l'air ; il assimila la clarté au bruit , l'ombre au silence , les

(a) Je prie le lecteur de se souvenir que je me borne à faire mention des plus importantes découvertes et des progrès les plus notables. Il ne s'agit pas ici d'une histoire des sciences physiques.

nuances des couleurs à la variété des sons. Selon cette ingénieuse théorie , à laquelle on est revenu de nos jours sur les pas de M. Young, les corps lumineux qui brillent au firmament vibrent dans leurs particules, comme un instrument dans ses cordes. Il est une gamme de couleurs résultant de l'agitation plus ou moins grande des molécules incandescentes : ainsi le violet est du au plus vif mouvement de celles-ci; le rouge, à leur vibration plus lente.

M. Herschel a prouvé que les rayons solaires ne donnaient pas tous la même clarté ni la même chaleur, et que les rayons qui possédaient la plus grande lumière se trouvaient au milieu du spectre, tandis que les plus échauffants sont compris entre le violet et le rouge , et vont même au-delà de cette couleur.

Parmi les cristaux qui réfractent la lumière , les uns réfractent deux fois, les autres une fois , le rayon qui les traverse : ainsi , à travers le diamant , un objet parait double , tandis que la topaze blanche du Brésil et le cristal d'Islande ne reproduiraient que la simple image de ce même objet. Mais une propriété singulière du rayon lumineux , c'est que si Ton place au-dessous l'un de l'autre, deux cristaux dislande , le rayon qui sortira double du premier cristal ne se réfracte

1)as quatre fois dans le second. On a reconnu que a non-réfraction dans le second cas tenait à la position du cristal inférieur, et que si , par exemple, au lieu de diriger la section principale du second cristal du Nord au Midi, on la dirigeait de l'Ouest à l'Est, les effets de la réfraction et de la non-réfraction dans le second cristal se produisaient en sens inverse. On a donc attribué des propriétés diverses aux rayons, suivant qu'ils sont

coupés selon une ligne Mord-Sud ou une ligne Est-Ouest : d*où la merveilleuse sagacité de rhomme a inféré qu'un rayon de soleil a un pôle Nord-Sud eivaipôle Est-Ouest. Ainsi, la lumière,en changeant de route, change de nature. MM. Ma* las et Fresnel (a) ont mis hors de doute par leurs belles expériences la polarisation de la lumière.

M. Arago a fait une belle découverte touchant les couleurs des rayons polarisés. Il a remarqué que le rayon réfléchi n'était jamais blanc comme le rayon incideut, mais qu'il se réfléchissait sous telle ou telle couleur, suivant le côté par lequel le miroir lui était présenté ; de sorte qu^il a trouvé le moyen de décomposer la lumière par voie de réflexion. Cette découverte lui a permis de constater la nature de la lumière qui nous vient des astres. On sait par lui que les comètes ne brillent que d'une lumière empruntée, et nous la renvoient. La clarté du soleil lui a paru exempte de toute polarisation.

D'autres expériences sur la lumière ont fait reconnaître que les rayons pouvaient, en certains cas, s'éteindre mutuellement. Grimaldi Hooke avait entrevu ce phénomène; mais le docteur Young, et après lui le savant Fresnel, ont agrandi et fécondé cette branche de l'optique. Il résulte de leurs recherches que deux rayons de même couleur et de même réfrangibilité sont susceptibles de se détruire, c'est-à-dire que si ces deux rayons frappent ensemble un coips blanc, au lieu de le rendre lumineux en se mêlant, ils le rendront obscur. Ce qui semblerait devoir augmenter la lumière aura produit les ténèbres.

(a) Jeune savant français dout la science déplore la perte prématurée.

iQO UvilE QUATRIÈME.

Cette rencontre de rayons qui s'éteignent mutuellement a étë nommée interférence. Un si étrange phénomène est attribué à l'inégalité des routes parcourues par les rayons , ou plutôt à la différence du nombre de vibrations qui produisent chaque jet de lumière. En effet, si Ton se représente le fluide universel ou 1 ether mis en mouvement par deux impulsions opposées , le résultat sera le même qu'à la surface de Feau où deux ondulations contraires se détruisent en se rencontrant.

Quelquefois les rayons ne se détruisent pas entièrement, mais se combattent et s'affaiblissent: ce qui fait naître d'innombrables changements de couleur. La bulle de savon ne doit qu'à une multitude d'interférences de cette nature la magie de son éclat. De même s'expliquent tous les effets d'ombre et de lumière qui se produisent avec des variétés infinies dans l'espace, et cet admirable croisement de teintes qui ajoutent, le matin et le soir, à la beauté de l'univers.

Fresnel a complété ces recherches en étudiant les interférences dans leurs rapports avec la polarisation; il a montré que les rayons conservaient ou perdaient la faculté, soit de se redoubler ou de se détruire, selon le sens dans lequel ils étaient polarisés, ou suivant l'ordre suivi dans les réfractions successives qu'on leur aura feit subir, s'ils ont été polarisés plusieurs fois.

L'explication donnée par Huygens pour rendre compte de l'émission de la lumière est appliquée aujourd'hui à la production de la chaleur. On attribue les effets calorifiques à un mouvement vibratile, qui, dans les molécules, est trop faible pour faire jaillir la lumière, et assez fort pour produire la chaleur. Cette opinion a été fortifiée par

les expériences de MM. le comte de Rumford et Becquerel : Fun a montré que le frottement était une source inépuisable de chaleur; l'autre a soumis au calcul la chaleur produite par le frottement. Grâce aux instruments perfectionnés de Nobili et deMelloni, M. Becquerel a pu déterminer la manière dont se partar;eait la chaleur entre deux corps frottés Fun contre Fautre.

Les lois de la transmission de la chaleur n'ont pas été étudiés avec moins de sollicitude.

MM. Rumford et Leslie ont prouvé que plus un corps était propre par les qualités de sa surface à réfléchir la chaleur, moins il Fêtait à la communiquer ou à la recevoir.

M. Fourier a déterminé la loi de Fémission du calorique. Nous avons apprécié, en parlant des progrès des mathématiques, cette théorie qui a fait sa gloire. La chaleur rayonnante est celle qui ne se transmet pas par contact, mais de loin, et en ligne droite , comme la chaleur du soleil. Or, toutes les observations faites sur la lumière ont pu s'appliquer à la chaleur rayonnante avec une parfaite régularité. Celle-ci, se réfléchissant comme celle-là à la surface des corps polis, fait aussi Fangle de réflexion égal à Fangle d'incidence; Fune et Fautre, soumises à la réfraction, présentent les mêmes phénomènes. M. Bérard a prouvé que la chaleur se polarisait comme la lumière. Enfin, M. Arago a reconnu qu'elle avait également la propriété d'interférer, c'est-à-dire que de la chaleur ajoutée à de la chaleur pouvait produire du froid, comme de la lumière réunie à de la lumière pouvait donner de l'ombre. Ce»

belles découvertes, toutes récentes, semblent démontrer l'identité des principes de la chaleur et de la lumière.

192 LIVRE QUATRIÈltfE.

M. Melloni a inventé un appareil propre à manifester et à mesurer les modifications que la chaleur rayonnante subit dans l'intérieur des corps. Cet instrument, en mettant en évidence les élévations de température et les effets chimiques qui en résultent, a prouvé que la constitution des jets lumineux était diverse. Il a même indiqué avec tant de précision la composition des rayons calorifiques, qu'on a pu l'exprimer numériquement (a).

Les expériences sur la dilatabilité des corps par la chaleur sont déjà un peu anciennes.

M. Gray-Lussac a observé les lois des dilatabilités des liquides, en comparant les dilatations du mercure à celles de Tair. 11 a prouvé en outre que tout fluide, quelle que soit sa nature, se dilate d'une quantité égale, et qu'il acquiert en prenant . la température de l'eau bouillante un peu plus du tiers de son volume primitif. Les phénomènes produits par la chaleur latente , c'est-à-dire par celle qui se cache dans les molécules des corps fondus ou vaporisés, ont été observés et approfondis. On a cherché à déterminer la capacité des corps pour la chaleur, savoir : la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température des différents corps. On conçoit que cette quantité est fort inégale : elle a été nommée chaleur spécifique.

C'est en 1 800 que le célèbre Volta fit l'admirable découverte qui l'a immortalisé, et qui lui procura l'honneur d'être couronné par l'Institut sous les yeux de Napoléon. Galvani avait dû au hasard la connaissance de l'étrange propriété qu'a la grenouille d'entrer en convulsion si l'on

(a) Mémoire de l'Àcad. des sciences, t. XIV, p. 433*

SCIENCIË D£ LA NATURE. igS

place deux lames métalliques de diverse nature entre ses muscles et ses nerfs. Volta tira des observations faites par Galvani une conséquence qui ne pouvait être aperçue que par Toeil du génie : c est que Télectricité était le principe des convulsions, et que son développement provenait du contact de deux métaux dissemblables entre eux. Bientôt il mit cette assertion neuve et hardie hors de toute contestation, en inventant la pile^ sorte de longue colonne formée par la superposition plusieurs fois répétée d'une rondelle de cuivre, d une rondelle de zinc et d'une rondelle de drap mouillé. Un fil métallique fut attaché à chacune des deux extrémités, ou, pour mieux dire, des deux pôles de la pile. Alors, la science posséda un instrument doué d'une puissance que rimagination la plus audacieuse n'aurait jamais pu rêver. Cette machine s'électrisait elle-même; son énergie était intarissable. Il suffisait de toucher en même temps les deux fils pour recevoir la commotion. Si ces fils se rencontraient, ils se brûlaient mutuellement, et, après avoir été feu et lumière, se fondaient ou se vaporisaient. Deux charbons placés aux extrémités de ces fils devenaient deux petits globes de lumière,

£ui brillaient comme le soleil sans se consumer. es mêmes fils plongés dans l'eau la décomposaient. Alais nous parlerons ailleurs, avec plus d'étendue, des effets chimiques de la pile de Volta.

Peu à peu toutes les principales causes du développement de TélecCricité furent connues et exposées. M. Pouillet montra l'influe née des végétaux sur Télectricité atmosphérique ; mais on n'a pas encore pu déterminer la vitesse de ce principe impondérable. Il paraît aussi rapide que

ijJ4 LIVRE QUATRIEME.

la lumière. L'étude de sa vitesse de transmissioa est un champ tout neuf ouvert à Tobservation.

La plus belle découverte qui ait été faite, depuis celle de Volta, sur la nature de ce fluide est due à M. Oersted. Ce savant a constaté raction dti courant électrique sur l'aiguille aimantée ; en d'autres mots, il a fait entrevoir qu'en électrisant un barreau d'acier, on Faimantait. Tous les effets magnétiques des courants de la pile ont obtenu une grande attention. M. Becquerel a démontré qu'il n'y avait jamais d'action chimique sans production de courant électrique.

Par magnétisme on entend la propriété de laimant d'attirer le fer, etc. M. Ampère, guidé par la découverte de M. Oersted sur les courants électriques, a démontré l'identité du magnétisme et de l'électricité, Ses travaux, dont on ne saurait faire un trop grand éloge, ont arraché le voile dont la nature couvrait l'un de ses plus importants mystères : ils ont éclairci la nature même des propriétés de la boussole. M. Ampère a reconnu qu'il devait y avoir dans la terre des courants électriques qui se dirigeaient dans le sens d'Est-Ouest, et que ces courants agissaient toujours transversalement sur l'aiguille aimantée, de sorte que la direction de l'aimant Nord-Sud était l'effet de ces courants mobiles qui traversent incessamment le globe d'Orient en Occident.

Maintenant, qui imprime à ces courants une si constante direction? La réponse à cette question est digne d'être cherchée par la science, et répandrait une vive lumière sur la théorie de la terre. Ce qu'il y a de certain, c'est que l'impulsion donnée à ces courants ne peut venir que de certains corps doués de la faculté conductrice pour l'électricité. M. Delambre a pensé que le

SCIENCE DE LA NATURE. igS

changement successif de température quî a lieu dans la direction de FOrient à l'Occident, à mesure que le soleil passe d'un méridien à un autre, pouvait être Tune des causes des courants électriques de la terre; il a suggéré aussi Fidée que ces courants pouvaient être produits par Faction de la lumière qui communique à Facier la propriété magnétique. Dans ce cas, les courants électriques ne traverseraient que les couches les plus extérieures du globe terrestre (a).

Déjà Fidentité de la lumière et de la chaleur, celle de Félectricité et du magnétisme, étaient constatées, comme nous Favons fait voir, par des expériences pleines d'autorité , lorsque les savants ont commencé à reconnaître également une frappante similitude entre la chaleur et Félectricité. En s'appliquant à découvrir quels sont les corps qui jouissent au plus haut degré de la propriété électrique, ils ont trouvé que ces corps étaient ceux qui avaient le plus de tendance à s'unir à Foxygène. Or, qu'est-ce que Foxygène, sinon le gaz comburent par excellence? S'il en est ainsi, les corps doués de la plus haute propriété électrique doivent être ceux qui ont la plus grande capacité pour recevoir la chaleur. Ce résultat a été confirmé par les expériences de M. Becquerel, qui a montré que ceux des métaux qui étaient les meilleurs conducteurs électriques, étaient aussi les meilleurs véhicules de la chaleur.

L'analogie entre Félectricité et la chaleur a été en outre démontrée par les effets de la pile : plus Faction chimique qu'elle a produite a d'énergie, plus Félectricité dégagée est accompagnée

(a) Mém. de TAcad. des Sciences, t. IV, p. i43.

de lumière et de chaleur. Nous ne dissimulons pas que d'autres expériences plus décisives encore sont nécessaires pour nous donner le droit d^affirmer que Télectricité et la chaleur ne sont qu'une seule et même chose. Mais tout porte] à faire croire qu'elles ne se feront point attendre. Alors, Fexistence d'un agent simple et universel sera démontrée.

La météorologie est une des branches des sciences naturelles qui ont fait le moins de pro-

frès. On en est encore réduit aux conjectures sur origine des météores lumineux, et sur les causes de la production instantanée des trombes , des ouragans, et en général des grandes variations de Fair.

Les astronomes et les physiciens ont longtemps combattu Fopinion populaire qui attribue aux phases de la lune quelque influence sur notre atmosphère. M. Delamarck avait formé des annuaires météorologiques qui auraient pu donner à cet égard quelques indications utiles, s'ils eussent contenu un nombre suffisant de données. Depuis, M. Schûbler, résidant à Âugsbourg , a résumé seize années d'observations qui comprennent cent quatre-vingt-dix-huit révolutions lunaires. lien résulterait que la partie du mois lunaire pendant laquelle il pleut davantage est placée entre le premier quartier et la pleine lune, ou, en termes astronomiques, vers le deuxième octant. D'autres observations faites en France par M. Flaugergues sur une période de vingt années confirment le résultat auquel est

Earvenu M. Schûbler. Il a constaté, en prenant la auteur moyenne du baromètre pendant les diverses phases de la lune, que le mouvement de cet astre avait une influence marquée sur les

phénomènes de notre atmosphère. M. Arago a reconnu qu il n V avait plus d*incertitude possible à ce sujet. Plusieurs météorologistes , qui par* tagent cette opinion, ont pensé que la lune agissait par voie d*attraction sur les vapeurs du globe comme sur les eaux de la mer, et que latmosphère avait une marée à Fimage de FOccan. M. Arago n'adopte pas cette explication : il attribue les pressions exercées sur le baromètre à quelque cause d'une nature encore inconnue, mais certainement dépendante de la lune.

On s'est beaucoup occupé depuis quelque temps des pierres atmosphériques nommées aérolithes. Ces corps, analysés par MM. Vauquelin, Tbénard et Laugier, ont été reconnus composés de sicile et de fer. Plusieurs chimistes ont pensé

3ue les éléments de ces corps étaient suspendus ans les hautes régions de l'air. Aujourd faui, le système qui prévaut à l'égard des aérolithes, les considère comme de petites planètes qui sont disséminées dans l'espace, en tant que restes de la formation des planètes et des satellites. Ces petits noyaux, circulant autour de la terre, viendraient tout-à-coup s'y réunir par une cause inconnue, qui détruirait l'équilibre entre l'impulsion première qu'elles auraient reçue et l'attraction exercée par notre planète. L'illustre Laplace a prêté l'autorité de son génie à ce système.

Les étoiles filantes paraissent des corps de même nature que les aérolithes. Ces météores atmosphériques ont fixé l'attention du monde savant. Le professeur Brandes a faitenAUemagne des observations comparatives qui ont assignéune hauteur de cinq cent milles (deux cents lieues) à quelques-unes de ces étoiles. S'il en est ainsi, elles ne prennent pas naissance dans notre atmos-

phère. On a cru reconnaître en outre que le sens fe plus [habituel dans lequel se meuvent ces météores lumineux ne s'accordait pas avec le mouvement de translation de la terre dans son orbite. Il n'y a pas longtemps que Ton a cru à la périodicité de la chute d'une sorte de pluie de feu formée par ces nombreux astéroïdes. Les observations récentes, faites sur tous les points du globe, plaçaient l'apparition de ce phénomène vers le milieu du mois de novembre (a). Le professeur Olmsted, de New-Haven, aux Etats-Unis, a publié îin intéressant travail sur le retour périodique des étoiles filantes : il a démontré que le point rayonnant de ces étoiles n'accompagnait pas la terre dans sa rotation d'Occident en Orient, mais obéissait, comme les étoiles, à la révolution diurne apparente d'Orient en Occident. M. Olmsted pense que le centre de ceux de ces météores au'il a observés était à environ mille lieues e notre globe. Les conclusions de son Mémoire sont que le corps] d'où jaillissaient cesMuétéores circulait autour du soleil à côté de la terre, et que ce corps accomplit sa révolution en six mois dans un orbite peu incliné au mouvement de l'axe terrestre. D'après cette explication, le nuage météorique se montrerait tous les six mois dans les régions terrestres, et pourrait verser sur la terre sa pluie de feu en avril et en novembre. Il n'appartient qu'au temps de prononcer sur cette théorie nouvelle, qui agrandirait le domaine de la physique céleste.

(a) Annuaire des longitudes pour Tannée iB36.