LA FORME DU CIEL. — LA LUMIÈRE

SI l’Atmosphère remplit sur notre planète le rôle fondamental d’organisatrice de la vie, si tous les êtres, végétaux et animaux, sont constitués pour respirer dans son sein et construire à l’aide de ses molécules fluides le tissu solide des organismes, nous allons admirer maintenant que cette brillante Atmosphère est encore la grande joie de la nature; que non seulement le fond, mais encore la forme, sont dus à sa présence; que sans elle le monde se traînerait péniblement dans l’espace, triste et décoloré; que par elle il est joyeusement transporté dans les champs du ciel, au milieu des brises et des parfums, sur une couche éthérée de pourpre et d’azur, et sous l’éclat rayonnant d’un éternel sourire.

Voûte bleue d’un ciel calme et pur, douce coloration des aurores, magnificences des crépuscules, beauté charmante des paysages solitaires, perspectives vaporeuses des campagnes, et vous, miroirs limpides des lacs, qui reflétez si magnifiquement les grands cieux d’azur et montrez l’infini dans vos profondeurs, votre existence et votre beauté ne sont dues qu’à ce fluide léger et puissant étendu sur le globe terrestre. Sans lui, nulle de ces perspectives, nullede ces nuances n’existerait. Au lieu d’un ciel d’azur, nous n’aurions qu’un espace noir insondable ; au lieu des sublimes levers et couchers de Soleil, le jour et la nuit se succéderaient brusquement; au lieu de ces demi-teintes qui font régner une douce lumière partout où Phœbus ne lance pas directement ses flèches éblouissantes, il n’y aurait de clarté qu’aux points éclairés par l’astre brillant, et l’obscurité partout ailleurs : notre planète n’offrirait aucune demeure habitable. Mais, au contraire, la lumière répand la gaieté sur la Terre, se joue dans les paysages, se réfléchit dans le miroir des lacs, donne à la nature sa grâce et sa beauté.

Que le ciel soit pur ou couvert, il se présente toujours à nos yeux sous l’aspect d'une voûte surbaissée. Loin d’offrir la forme d’une circonférence, il paraît étendu, aplati au-dessus de nos têtes, et semble se prolonger insensiblement en descendant peu à peu jusqu’à l’horizon. Les anciens avaient pris cette voûte bleue au sérieux. Mais, comme le dit Voltaire, c’était aussi intelligent que si un ver à soie prenait sa coque pour les limites de l’univers. Les astronomes grecs la représentaient comme

L’ATMOSPHERE

formée d’une substance cristalline solide, et jusqu’à Copernic un grand nombre d’astronomes l’ont considérée comme aussi matérielle que du verre fondu et durci. Les poètes latins placèrent sur cette voûte, au-dessus des planètes et des étoiles fixes, ' les divinités de l’Olympe et l’élégante cour mythologique. Avant de savoir que la Terre est dans le ciel et que le ciel est partout, les théologiens avaient installé dans l’empyrée la Trinité, le corps glorifié de Jésus, celui de la vierge Marie, les hiérarchies angéliques, les saints et toute la milice céleste... Un naïf missionnaire du moyen âge raconte même que, dans un de ses voyages à la recherche du Paradis terrestre, il atteignit l’horizon où le ciel et la Terre se touchent, et qu’il trouva un certain point où ils n’étaient pas soudés, où il passa en pliant les épaules sous le couvercle des cieux... Or cette belle voûte n’existe pas! Déjà je me suis élevé en ballon plus haut que l’Olympe grec, sans être jamais parvenu à toucher cette tente qui fuit à mesure qu’on la poursuit, comme les pommes de Tantale.

Mais quel est donc ce bleu qui certainement existe, et dont le voile nous cache les étoiles pendant le jour ?

Cette voûte, que nos regards contemplent, est formée par les couches atmosphériques qui, en réiléchissant la lumière émanée du Soleil, interposent entre l’espace et nous une sorte de voile Iluide qui varie d’intensité et de hauteur suivant la densité variable des zones aériennes. On a été très longtemps à s’affranchir de cette illusion et à constater que la forme et les dimensions de la voûte céleste changent avec la constitution de l’Atmosphère, avec son état de transparence, avec son degré d’illumination.

Une partie tles rayons lumineux envoyés par le Soleil à notre planète est absorbée par l’air, l’autre réfléchie; l’air néanmoins n’agit pas également sur tous les rayons colorés dont se compose la lumière blanche : il se comporte comme un verre laiteux, laisse passer plutôt les rayons de l’extrémité rouge du spectre solaire, et réfléchit au contraire les rayons bleus ; mais cette différence n’est sensible que lorsque la lumière traverse de grandes masses d’air. Les montagnes lointaines se nuancent d’une teinte bleuâtre due à cette réflexion des particules de l’air et surtout de la vapeur d’eau qui s’interpose entre ces montagnes et l’observateur. Une expérience de Ilassenfratz prouve aussi que le rayon bleu est réfléchi avec plus de force. En effet, plus la couche atmosphérique qu’un rayon traverse est épaisse, plus les rayons bleus disparaissent pour laisser la place aux rouges; or, quand le Soleil est près de l’horizon, le l’ayon parcourt une plus grande épaisseur d’air : aussi cet astre nous paraît-il rouge, pourpre ou jaune. Les rayons bleus manquent souvent aussi dans les arcs-en-ciel qui apparaissent peu de temps avant le coucher du Soleil.

Nous verrons plus loin que c’est la vapeur d’eau répandue dans l’air qui joue le rôle ])rincipal dans cette réflexion de la lumière à laquelle est dû l’azur du ciel aussi bien f[ue la clarté diffuse du jour.

L’air atmosphérique est un des corps les plus transparents qui soient connus; quand il n’est point chargé de bi’ouillards ou obscurci par d’autres corps, nous pouvons voii’des objets placés à une très grande distance : les montagnes ne disparaissent

LE jour

à nos regards que lorsqu’elles se trouvent au-dessous de l’Iioi izon. Mais, malgré son

^ l'ig. 38. — La luiniorc sc joue dans les paysages el se rélléeliil dans le iiiii'uir des lacs ...

‘ ■ (Le lac du Miroir, vallée de Yüsémiti, d api'és une phologi'apliie '

' l’ailde pouvoir absorbant, l'air n’est cei)endant pas eomplètement transj)arent. Ses

molécules absorbent une portion de la lumieie (pi’elles r('çoivenl, (ui laissent passer

L’ATMOSPHERE

une partie et réfléchissent la troisième : de là vient qu'elles donnent naissance à une voûte apparente, illuminent les objets terrestres que le Soleil n’éclaire pas directement, et déterminent une transition insensible entre le jour et la nuit.

On peut s’assurer par des observations journalières de la variation de cette transparence, celle-ci étant plus grande avant et après la pluie. Si l’on considère pendant plusieurs jours un même objet situé à l’horizon, on constate cju’il est tantôt très visible, tantôt beaucoup moins. La distance à lacjuelle les détails disparaissent varie considérablement. suivant le mode d’éclairement des objets et avec le contraste de leur coloration. C’est là une affaire de lumière. Malgré leur imperceptible diamètre, les étoiles sont visibles sur la voûte du ciel. 11 en est de même des objets terrestres : on a de la peine à distinguer un homme lorsqu’il se projette sur des champs ou des surfaces noires, mais il est très visible s’il est placé sur une élévation de manière à se projeter sur un ciel éclairé : delà, les illusions d’optique si communes dans les pays de montagnes. Ainsi, tandis que la chaîne des Alpes vue de la plaine à une grande distance est nettement visible dans ses moindres contours, le spectateur placé sur un de ses sommets ne distingue presque rien dans la plaine. Tous ceux qui ont passé quelques mois sur les lacs et les montagnes de la Suisse ont fait la même observation sur la variation de la visibilité des objets. Un homme marchant est visible, pour de bons yeux, à trois kilomètres, s’il se projette avec contraste sur le fond. Parfois le mont Blanc est reconnaissable de Langres, à 240 kilomètres ; le mont Canigou est visible de ^Marseille, à 2.53 kilomètres ; l’Algérie est visible de l’Espagne, à 270 kilomètres, etc.

La contemplation seule du ciel nous prouve déjà que sa couleur n’est pas la même à tous les points d’une même verticale; elle est ordinairement plus foncée au zénith, puis s’éclaircit vers l’horizon, oû elle est souvent complètement blanche. Mais la couleur de la même partie du ciel change aussi assez régulièrement pendant le jour, en ce qu’elle devient plus foncée depuis le matin jusqu’à midi et redevient plus claire depuis ce moment jusqu’au soir. Dans nos climats, le ciel a la couleur bleue la plus foncée lorsejue après une pluie de plusieurs jours le vent d’est épure complètement l’Atmosjdière.

La couleur du ciel est modifiée par la combinaison de trois teintes ; le bleu qui est rélléchi par les molécules de l’air, le noir de l’espace infini, qui forme le fond de l’Atmosphère, et enfin le blanc des vésicules de brume, des particules glacées ou des poussières diverses, qui nagent dans les hauteurs. Quand nous nous élevons assez haut, nous laissons au-dessous de nous une grande partie de la vapeur d’eau, les rayons blancs arrivent à l’œil en moindre proportion, et le ciel étant couvert de moins de particules qui réfléchissent la lumière, sa couleur devient d’un bleu plus foncé.

(( Au-dessus de 3 000 mètres de hauteur, le ciel paraît obscur et impénétrable, disais-je dans une communication à l’Institut (juillet 18G8) sur mes Etudes météorologiques faites en ballon, sa nuance est un gris bleu foncé dans les régions qui avoisinent le zénith; il est bleu azur dans la zone élevée de l\o à 5o degrés, bleu pâle et blanchissant en a])prochant de l’horizon. L’obscurité du ciel supérieur est ordinairement proportionnelle à la décroissance de l’humidité. Lorsc[ue l’Atmosphère est très pure, il

LE JOUR

semble qu’un léger voile bleu transparent s’interpose au-dessous de nous, entre la nacelle et les intenses colorations de la surface terrestre. » De Saussure affirme, d’après les récits des guides, que certainement on voit parfois les étoiles pendant le jour au sommet du mont Blanc.

La nature du sol joue un rôle important dans ces effets de réflexion et de transparence atmosphérique.

Dans les régions où existent de vastes surfaces presque dénuées de végétation, comme dans une grande partie de l’Afrique, l’air est très sec et perd une partie de sa transparence, surtout à cause des poussières enlevées par les vents et de l’absence des grandes pluies pour nettoyer l’air. Dans les autres parties de la zone intertropicale, sur le continent américain, dans les îles de la mer du Sud et dans certaines régions de rinde, la vapeur d’eau à l’état de gaz transparent est abondamment mêlée à l’air et, au lieu de la couleur bleu grisâtre qu’ilpossède dans nos climats et dans les déserts sablonneux, le ciel présente une teinte d’un bleu d’azur vigoureusement accentué qui lui donne un caractère spécial.

La couleur du ciel est donc expliquée. Maintenant, quelle est la cause de la forme très sensible de voûte surbaissée offerte par le ciel soit couvert soit même affranchi de tout nuage ?

Pour moi, je m’explique ce surbaissement de la voûte apparente du ciel par un -simple effet de perspective.

Je suppose que nous ayons devant nous une avenue de peupliers d’égale hauteur. Tout le monde sait que cette hauteur ira en diminuant selon la distance, et que les peupliers de l’extrémité de l’avenue arriveront à se confondre même avec la surface générale du sol.

Les pieds des arbres restent sur une surface horizontale parce que nous sommes sur le sol. C’est par la ligne de faite que s’opère l’inclinaison vers la terre. Si nous étions perchés sur le premier arbre, les tètes resteraient au niveau de notre œil, et c’est /;«/’ le bas que la diminution perspective s’opérerait.

Le même raisonnement peut s’appliquer aux nuages. A partir de ceux qui sont à notre zénith, perpendiculairement au-dessus de nos têtes, ils vont en s’abaissant progressivement, selon leurs distances jusqu’à l’horizon. Directement au-dessus de nos têtes, c’est une sorte de plafond horizontal; mais ce plafond ne tarde pas à s’abaisser graduellement tout autour du zénith, et cet abaissement graduel ne peut que prendre à nos yeux la forme d’une voûte de four, puisque au zénith il nous paraît plat. Il n’y a ni angles nf arêtes. Au surplus, un effet analogue se })roduit lorsqu’on a dominé d’un kilomètre ou deux les nuages dans la nacelle de l’aérostat.

Lorsqu’on a dépassé les nuages en ballon, on ne les voit point s’abaisser comme une voûte sur la Terre, mais s’étendre comme la surface plane d’un immense océan de neige ou de laine cardée.

Lorsqu’on atteint une hauteur de quelques kilomètres au-dessus d’eux, on les voit •courbés en sens contraire. Il arrive souvent que les nuages inférieurs [cumuli) planent à 800 ou 1000 mètres environ de hauteur et s’étendent sur une couche de 200 mètres

L’A T MO s P II LUE

(l’épaisseiir, ]niis qii au-dessus, à i aoo ou 2000 mètres, plane une seconde couche de nuages, l^’aérostat vogue alors entre deux deux.

Par un ciel pur, la surface de la Terre, vue d’une grande hauteur, est creuse audessous de la nacelle et se relève lentement tout autour jusqu’à l’horizon circulaire. Loin de paraître bombée comme on pourrait s’y attendre en supposant qu’à une grande hauteur dans l’Atmosphère on reconnaîtrait déjà la sphéri(*ité du globe, la surface du sol se creuse au-dessous de nous, pour s’élever jusqu’à l’horizon, qui semble rester toujours à la hauteur de notre œil. Or, cette illusion s’exj)lique do la môme façon que la précédente.

Cet aspect de la Terre se creusant en cuvette m’a extraordinairement surpris la

Fig. 39. — Entre deux ciciix.

première fois que je l’ai remarqué en ballon, car, à la hauteur où je me trouvais, j’espérais, au contraire, la voir bombée.

Ainsi, l’abaissement de la voûte apparente du ciel au-dessus de nos têtes est dû à un effet de j^erspective, d’autant ])lus facile à justifier, que nos yeux ne jugent pas du tout les longueurs verticales de la même manière que les longueurs horizontales. Un arbre de i5 mètres de hauteur nous paraît beaucoup plus long couché que debout. La tour de 3oo mètres de hauteur nous paraîtrait beaucoup plus longue couchée sur le sol ([ue perdue dans l’air. Ayant l’habitude de marcher et non de nous élever, nous apprécions les longueurs à leur juste valeur, tandis que les hauteurs restent en dehors de notre jugement direct. Les oiseaux jugent ])rol)ablement les choses autrement.

Il résulte de cette l’orme apparente de la voûte céleste que les constellations nous ])araissent beaucouj) plus grandes vers l’horizon qu’au zénith (exemples : la Grande Ourse quand elle rase l’horizon et ürion à son lever), et que le Soleil et la Lune offrent

LE JOUR

un disque plus large à leur lever et à leur coucher qu’au moment de leur culmination.

11 en résulte encore que nous nous trompons constamment dans l’évaluation directe de la hauteur des astres au-dessus de l’horizon.

Ainsi s’expliquent, par les jeux multiples de la lumière, l’état du jour à la surface de notre planète, l’aspect variable du ciel et la diversité optique de l’Atmosphère suivant les lieux et les heures.

Nous n’apprécions pas la beauté ni l’importance pratique de la lumière diffuse, parce que nous avons l’habitude de nous en servir sans cesse. Un séjour do quelques heures sur notre voisine la Lune serait suffisant pour nous montrer toute l’extrême distance qui sépare un jour atmosphérique d’un jour sans air.

Si l’Atmosphère n’existait pas, chaque point de la surface terrestre no recevrait do la lumière que celle qui lui arriverait directement du Soleil. Quand on cesserait de regarder cet astre ou les objets éclairés par ses rayons, on se trouverait aussitôt dans les ténèbres : aucune demeure habitable! monde sans villes et sans habitations. Les rayons solaires réfléchis par la Terre iraient se perdre dans l’espace, et l’on éprouverait toujours un froid excessif. Le Soleil, quoique très près de l’horizon, brillerait de toute sa lumière ; et, immédiatement après son coucher, nous serions plongés dans une obscurité absolue. Le matin, lorsque cet astre reparaîtrait sur l’horizon, le jour succéderait à la nuit avec la même soudaineté.

L’effet étrange de l’absence d’Atmosphère serait bien plus complet et bien plus saisissant, s’il nous était donné cfe nous transporter sur notre satellite. Comparons le riant spectacle que nous offre la Terre, en partie couverte de son manteau humide et ondoyant, sillonnée de Üeuves, comparons, dis-je, ce spectacle à l’aspect morne de la Lune, avec son sol de pierre ou de métal déchiré, crevassé et si durement bouleversé dans ses vastes déserts montagneux, avec ses volcans éteints et ses pics semblables à de gigantesques tombeaux, avec son ciel noir invariable et sans forme dans lequel régnent jour et nuit des étoiles non scintillantes, le Soleil et la Terre. Là, les jours ne sont en quelque sorte que des nuits éclairées par un soleil sans rayons. Point d’aurore le matin, point de crépuscule le soir. Les nuits sont absolument noires. Celles de l’hémisphère lunaire qui nous regarde sont éclairées par un clair de Terre dont le premier quartier coïncide avec le coucher du Soleil, la pleine Terre avec minuit, et la nouvelle Terre avec le lever. Le jour, les rayons solaires viennent se briser, se couper aux arêtes tranchantes, aux pointes aigues des rochers, ou s’arrêter court aux bords abrupts de ses abîmes, dessinant, çà et là, de bizarres figures noires aux eontours anguleux et tranchés, et ne frappant les surfaces exposées à leur action que pour se rélléchir et se perdre aussitôt dans l’espace, ombres fantastiques dressées au milieu d’un monde sépulcral, éternellement muet et silencieux. '

11 vaut encore mieux habiter la Terre que la Lune.