L’AIR ET LES MÉTAMORPHOSES

Le globe que nous venons de contempler circulant dans l’espace sur l’aile de la gravitation universelle, est enveloppé d’un duvet gazeux adhérant à sa surface sphérique tout entière. Cette couche aérienne est uniformément répandue autour du globe et l’environne de toutes |)arts. Nous avons comparé la Terre dans l’espace à un boulet de canon lancé dans le vide; en supposant ce boulet enveloppé d’une mince couche de vapeur, qui ne mesurerait même pas i millimètre d’épaisseur, et serait adhérente à sa surface, nous nous formerons une image de la situation de l’Atmosphère tout autour du globe. C’est précisément de cette situation que dérive le nom môme de l’Atmosphère [df/iws, vapeur, sp/iaira, sphère); c’est en effet comme une seconde sphère, de vapeur, concentrique à la sphère solide du globe terrestre.

On ne songe pas assez, en général, à la valeur, à l’importance de cette enveloppe atmosphérique. C’est elle qui nous fait vivre. C’est par elle que la Terre entière respire. Plantes, animaux, hommes, puisent en elle leur première condition d’existence. L’organisation terrestre est ainsi construite, que l’Atmosphère est la souveraine de toutes choses, et que le savant peut dire d’elle ce que le théologien disait de Dieu lui-même ; En elle nous vivons, nous nous mouvons et nous sommes. Condition suprême des existences terrestres, elle ne constitue pas seulement la force virtuelle de la Terre, mais elle en est encore la parure et le parfum. Comme une caresse éternelle enveloppant notre planète voyageuse dans une affection inaltérable, elle porte doucement la Terre dans les champs glacés du ciel, la réchauffant avec une sollicitude incessante, charmant son voyage solitaire par les doux sourires de la lumière et par les fantaisies des météores, bille n’a pas seulement pour objet, de nourrir toutes les poitrines et de vivifier tous les cœurs, mais son action la plus générale est encore de garder précieusement à la surface terrestre la tiède chaleur venue du lointain Soleil, de veiller à ce (ju’elle ne s’éteigne jamais, et de conserver à notre planète le degré normal delà vie qui lui est attril)uéc: fonction qui se manifeste dans les courants réguliers, dans les vents, les j^luies, les orages et les tenqiètcs. Ce travail infatigable, elle le voile ordinairement sous un air de fête, sous une coquetterie, qui ne laissent point deviner sa puissance. Ici, les merveilles optiques de l’air décèlent les préparatifs delà

L’ENVKLüPPE ATMOSPHERIQUE

vapeur d'eau et produisent les plus singuliers effets de lumière ; là, les magnifieences d’un coucher de soleil captivent le regard étonné ; plus loin, les palpitations électriques de l’aurore boréale animent les nuits polaires, ouïes étoiles lîlantes glissent à travers l'esjiace silencieux ; et au-dessus de toutes ces broderies domine la mystérieuse et indescriptible transparence d'une belle nuit étoilée. Si quebjué loi siq)rèmenous privait un jour de cette douce atmosphère, la Terre roulerait bientôt glacée dans les déserts de l’immensité, n’emportant désormais avec elle que des cadavres immobiles et des

Fig’. 6. — Les plus singuliers ell'ets de lumière (D'après un croquis de M. Schweinl'ui lli .)

paysages muets, un sépulcre immense tombant silencieusement dans le lugubre espace.

L’air est le premier lien des sociétés. Si l’Atmosphère s’évanouissait dans l’espace, un silence éternel planant sur un sinistre séjour d’inaltérable immobilité, tel serait le sort de la surface terrestre décorée aujourd’bui de l’activité luxuriante de la vie. Nous n’}' songeons j)as, dans notre oubli de la natui-e, mais l’air est le grand médium du son, le milieu fluide où voyagent nos paroles, le véhicule du langage, des idées, des relations sociales. Que serait le mondes’il demeurait éternellement sans bruits, sans voix, sans paroles ? N’eùt-elle cpie le chant de l’oiseau, le cri du grillon caché dans l’herbe, ou même seulement le bruit du vent dans le feuillage, la Terre ne seiaitdéjà |)lussans vie et semblerait préparée j)our l’intelligence contenq)lativc.

L’air est aussi le premier élément du tissu de nos corps. Nous sommes de l’air organisé. La respiration nous nouirit aux trois quarts; le dernier quart, nous le puisons dans les aliments, solides ou liquides, dans lescpiels dominent encore l’oxygène, la vapeur d’eau, l’azote, l’acide carboni([ue. Déplus, telle molécule qui est maintenant incorporée dans notre organisme, va s’en é(dia])per par rex[)iration, la transpiration, etc...

L'ATMOSPIIKUE

appartenir à rAtinosplicre pendant un temps plus ou moins long, puis être incorporée dans un autre organisme, plante, animal ou homme. Les atomes qui constituent actuellement votre corps, ô lecteur ou lectrice qui tournez cette page, n’étaient pas tous hier intégrés à votre personne, et aucun n’y était il y â quelques mois. Où étaient-ils ? — Soit dans l’air, soit dans un autre corps, tous les atomes qui forment maintenant vos tissus organiques, vos poumons, vos yeux, votre cerveau, vos jambes, etc., ont déjà servi à former d’autres tissus organiques... Nous sommes tous des morts ressuscités, fabriqués de la poussière de nos ancêtres. Si tous les hommes qui ont vécu jusqu’à cette année ressuscitaient, il y en aurait cinq par pied carré, sur toute la surface des continents, obligés [)our se tenir de monter sur les épaules les uns des autres; mais ils ne pourraient ressusciter tous intégralement, car bien des molécules ont successivement servi à plusieurs corps. De même nos organes actuels, divisés un jour en leurs dernières particules, se trouveront incorporés dans nos successeurs, et je sais que ma main droite, qui écrit en ce moment ces lignes, sera dans une époque prochaine absolument dissoute, et que les éléments qui la constituent fleuriront dans la plante, voleront dans l’oiseau, agiront dans un nouvel homme. Véhicule sans cesse renouvelé des émigrations des atomes terrestres, l’air établit ainsi une fraternité universelle et indissoluble entre tous les hommes, entre tous les êtres.

Métamorphose incessante des êtres et des choses : entre les produits de la nature et les flots mobiles de l’Atmosphère, il s’opère incessamment un échange, en vertu duquel les gaz de l’air se fixent dans l’animal, la plante ou la pierre, tandis que les éléments primitifs, un instant incorporés dans un organisme ou dans les couches terrestres, se dégagent et recomposent le fluide aérien. Chaque atome d’air passe donc éternellement de vie en vie et s’en échapj)e de mort en mort ; tour à tour vent, flot, terre, animal ou fleur, il est successivement incorporé à la substance des innombrables organismes. Source inépuisable où tout ce qui vit prend son haleine, l’air est encore un réservoir immense, où tout ce qui meurt verse son dernier souffle : sous son absorption, végétaux et animaux, organismes divers naissent, puis dépérissent. La vie, la mort sont également dans l’air que nous respirons, et se succèdent perpétuellement l’une à l’autre par l’échange des molécules gazeuses ; l’atome d’oxygène qui s’exhale de ce vieux chêne va s’envoler aux poumons de l’enfant au berceau ; les derniers soupirs d’un mourant vont tisser la brillante corolle de la fleur, ou se répandre comme un sourire sur la verdoyante prairie. La brise qui caresse doucement les tiges des herbes va plus loin se transformer en tempête, déraciner les arbres séculaires, donner naissance à des tiomhes fantasti(pies, soulever les flots et faire sombrer les navii-es; et ainsi, j)ar un enchaînement iidlni de morts })articlles, l’Atmosphère alimente incessamment la vie universelle déployée à la surface de la Terre.

C’est l’incessante activité de l’enveloppe gazeuse aérienne qui forme, nourrit et entretient le tapis végétal déployé à la surlace des continents. Du brin d’herbe au colossal baobab, ce tapis riche et varié puise dans l’air ses conditions d’existence, et enveloppe d’une parure sans cesse renouvelée le squelette géologique du globe, qui resterait dans sa froide et rude nudité, comme on le voit sur certaines roches dépouillées.

sans riuinuis végétal formé de saisons en saisons par l’action de l’Atmosphère. Tout en entretenant la circulation ^ italc de la Terre par les échanges incessants

l' ig. 7- — Ecs pjilpitatioiis électriques de 1 aurore boréale aniinenl les nuits polaires.

dont elle est le véhicule, l’Atmosphère est encore le laboratoire aérien et léger du monde splendide des coideurs qui égayent la sui face de notre planète. C’est grâce à ht

1/ATMOSPllKRE

léilexioii des rayons bleus que le ciel et les hauteurs lointaines de l’iiorizon jn-ennent cette belle parure azurée, qui varie avec l’altitude des lieux, l'abondance de la vapeur d’eau, le contraste des nuages; c’est à cause de la réfraction, subie par les rayons lumineux en passant obliquement à travers les couches aériennes que le Soleil se fait annoncer chaf[ue matin par la mélodie suave et pure de l’aurore grandissante, et se montre lui-même avant l’heure astronomique de son lever ; c’est à un phénomène analogue qu’il doit, le soir, de ralentir en apparence sa descente au-dessous de l’horizon, puis, Jorsqu’il a disparu, de laisser flotter dans les hauteurs du couchant les lambeaux fantastiques de sa couche incendiée.

Sans l’enveloppe gazeuse de notre })lanète, nous n’aurions jamais ces jeux de lumière si variés, ces harmonies changeantes de couleur, ces transformations graduelles de nuances délicates c[ui éclairent le monde, depuis l’ardeur étincelante du soleil d’été jusqu’à l’ombre dont les voiles discrets s’étendent au fond des bois silencieux. Nous en avons dans l’astronomie des exemples variés, qui nous offrent autant de types d’illuminations atmosphériques différentes. Tandis que sur Mars, par exemple, nous distinguons facilement, sur les méridiens du levant ou du couchant, l’aube et le déclin du jour suivant la rotation de cette planète dont la journée est presque égale à la nôtre, sur la Lune, au contraire, nous ne voyons ni crépuscules ni pénombres, car le ciel de ce monde voisin est constamment noir, étoilé de jour comme de nuit, et dépourvu, aussi bien que le sol lunaire, des colorations vaporeuses qui sont la beauté de nos paysages.

L’étude de l’Atmosphère embrasse donc, comme on le devine dès ces premières pages, l’ensemble des conditions de la vie terrestre. La notion de la vie est tellement unie, dans toutes nos conceptions, à celle des forces que nous voyons incessamment à l’œuvre dans la nature, soit pour créer, soit pour détruire, que les mythes des peuples primitifs ont toujours attribué à ces forces l’engendrement des plantes et des animaux, et [)résenté l’époque antérieure à la vie comme celle du chaos primitif et delà lutte des éléments. « Si l’on ne considère pas l’étude des phénomènes physiques dans ses rapports avec nos besoins matériels, dit A. de Ilumboldt, mais dans son influence générale sur les [)rogrès intellectuels de l’humanité, on trouve, comme résultat le plus élevé et le plus important de cette investigation, la connaissance de la connexité des forces de la nature, le sentiment intime de leur dépendanee mutuelle. C’est l’intuition de ces rapports epu agrandit les vues et ennoblit nos jouissances. Cet agrandissement des vues est l’œuvre de l’observation, de la méditation et de l’esprit du temps dans lequel se concentrent toutes les directions de la pensée. L’histoire révèle à quiconque sait remonter, à travers les couches des siècles antérieurs, jusqu’aux racines profondes de nos connaissances, comment depuis des milliers d’années le genre humain a travaillé à saisir, dans des mutations sans cesse renaissantes, l’invariabilité des lois delà nature, et à conquérir progressivement une grande partie du monde physique par la force de rintelligcnce. »

Nous })ouvons maintenant contemj)ler notre planète voguant dans l’espace en gardant autour d’elle l’enveloppe aérienne (jui lui est adhérente. Notre pensée voit claire-

l/l':XVRLOPPE ATM0SP1IÉ1\IQUI'^

ment la ronnc généialc de celte sphère gazeuse enveloppant le globe solide, et

l'ijj. 8. — La brise se li-ansforine en tempête et (loiiiie naissance à des trombes f'anlasti([ues (D api-ès un crofpiis pris sur nature par M. Coliiuières de Aordcck.)

relativement mince et légère. Des atiditeurs de cours d'astronomie et de conférences m’ont souvent confié qu’à leur idée, avant d’étre éclairés sur ce point, la Terre s’a[)-

L’ATMOSPHERE

puj-ait sur l’air remplissant l’espace, était portée par lui. 11 n’en est rien. C’est l’Atmosphère, au contraire,, qui est supportée par le globe. Le globe est soutenu dans l’immensité par la puissance invisible de la gravitation universelle.

La surface extérieure de l’Atmosphère est donc courbe, comme celle de la mer ; car, de même que l’eau, l’air tend sans cesse à être de niveau, à égale distance du centre. Aux yeux des commençants dans la géométrie, il paraît dilïicile de concilier l’idée de surface sj)hérique avec celle de niveau ; l’idée que l’air a un niveau horizontal comme l’eau, et que, semblable à un océan aérien, ce niveau tend sans cesse à s’équilibrer, semble d’abord un peu obscure. Cependant, non seulement l’air possède tontes les propriétés d’élasticité et de mobilité, à un degré illimité, comme fluide tendant vers l’équilibre, mais encore il est au plus haut degré compressible, et proportionnellement susceptible d’une extrême expansion. Ce sont là des laits qu’il faut avoir constamment présents à l’esprit, car ils aideront à l’intelligence d’un grand nombre de conditions atmosphériques étudiées dans les chapitres suivants.

Quelle est l’épaisseur de cette couche gazeuse qui envelopj^e notre globe de douze mille kilomètres de diamètre? A mesure que l’on s’élève, l’air devient plus rare, et, arrivé aux dernières couches, rien ne presse sur celles-ci ; cependant, l’Atmosphère étant limitée, il est nécessaire que ces couches ne se ])erdent 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. Laplace a indiqué cette condition indispensable ; Poisson l’a spécifiée, en montrant que l’équilibre serait encore possible avec une densité limite très considérable, pourvu que le fluide ne fût pas expansible ; enfin J. -B. Biot, f[ui a résumé ces conditions, indique très bien cet état des dernières couches atmosphériques non expansibles, en disant qu’elles doivent être comme un « lirpiide non évaporable ». Nous allons, dans le chapitre suivant, examiner les conditions mécaniques et physiques de cette enveloppe aérienne, apprécier sa forme extérieure et mesurer sa hauteur.

CILVPITHE III

HAUTEUR DE L’ ATIVIOSPH ÈRE

FORME DE L’E.NVELOPPE AÉRIENNE AUTOUR DE LA TERRE; SES CONDITIONS ; SON ORIGINE

PLisQUE la Terre, astre rapide, vogue dans l’iinmensité, emportée par une vitesse vertigineuse, et entraîne adhérente à sa surface la couche gazeuse ({ui l’enveloppe, il en résulte que cette couche gazeuse ne s’étend pas à l’infini dans l’immensité, mais cesse d’exister à une certaine distance de la surface.

Jusqu’à quelle distance peut-elle s’étendre ? La rotation du globe l’entraînant dans son mouvement diurne, nous pouvons remarquer d’abord qu’à une certaine hauteur au-dessus du sol, le mouvement de l'Atmosphère est si rapide, que la force centrifuge déployée par lui jetterait dans l’espace les molécules d’air extérieures, ipii cesseraient d’être adhérentes et par cela môme de continuer l’Atmosphère.

Certains inventeurs de procédés de navigation aérienne s’étaient vaguement imaginé que l’Atmosphère ne tourne pas entièrement avec la Terre, qu’en s’élevant à une certaine hauteur on verrait le globe rouler sous soi, et que l’on n’aurait qu’à attendre que le méridien où l’on veut descendre passe sous la nacelle pour s’y trouver transporté par la rotation du globe.

Exposer cette hy[)othèse, c’est la réfuter. Tout ce qui environne la Terre lui est soumis. L’Atmosphère tourne avec le globe, jusqu’à ses dernières limites.

La fo rce centrifuge créée par la rotation du globe s’accroît en raison du carré do la vitesse. A l'équateur, elle est le 28()® de la pesanteur. Or, remarque curieuse, si la Terre tournait 17 fois plus vite comme 17x17 = 289, les corps ne pèseraient plus rien à l’équateur! un objet, une pierre, détaché du sol par la main n’y retoml)erait plus. On serait si léger, qu’en dansant à la surface on serait semblable à des sylphes aériens déplacés [)ar le vent. Les circonférences étant entre elles comme les rayons, à 17 fois la distance d’ici au centre de la Terre, à 108 307 kilomètres du centre, ou ioi93Gde hauteur, toutes choses restant égales d’ailleurs, l’ALmos])hère cesserait de se tenir. Mais, d’autre paît, la pesanteur diminue à mesure ipi’on s’éloigne du centre d’attraction.

En combinant cette diminution avec l’accroissement de la force centrifuge, j’ai calculé que c’est à six fois et demie environ (G,Gj) le rayon du globe, c’est-à-dire à 42 3oo kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, que ^attraction égale la pesan-

L’ATMOSPHERE

tcur, et que par conséquent les molécules aériennes qui pourraient encore se trouver clans CCS espaces doivent forcément s’écliaj)per. C’est la distance à lacjuelle graviterait un satellite précisément en ^3 h. 56, durée de la rotation de notre })lanète. C’est la limite théorique maximum de l’Atmosphère. Celle-ci est bien loin de s’étendre jusejuelà, comme nous allons le voir, mais mathématic{uement elle le pourrait, et ce n’est c|u’à cette énorme distance cpie la force centrifuge serait assez grande pour s’opposer à l’existence d’une atmosphère.

Peut-être, dans ces régions élevées, aux limites memes des sphères d’attraction des astres, s’opère-t-il un échange de leurs molécules gazeuses.

Telle est la limite extrême maximum de l’Atmosphère; mais c’est à une hauteur incomparablement moindre que s’arrête le Iluide respirable pour l’homme. Ainsi à la hauteur de 3 3oo mètres, cjue j’ai souvent atteinte en ballon (c’est la hauteur de l’Etna), on a déjà sous les pieds près du tiers de la masse aérienne ; à 5 aoo mètres, hauteur au-dessus de lac|uelle un grand nombre de montagnes élèvent encore leurs cimes, la colonne d’air c|ui pèse sur le sol a perdu la moitié de son poids ; par conséc[uent, toute la masse gazeuse cjui s’étend au loin dans le ciel, jusqu’à des distances immesurées, est simplement égale aux couches aériennes comprimées au-dessous dans les régions inférieures.

En vertu de ces forces, la forme de l’Atmosphère n’est pas absolument sphérique, mais gonllée à l’équateur, où elle est plus élevée qu’aux pôles. La limite maximum de cette ligure, dans le cas oîi l’aplatissement est le })lus grand, a été donnée par Laplace : le diamètre de l’Atmosphère dans le sens de l’équateur est d’un tiers plus grand que le diamètre dans le sens du pôle. Mais elle n’a pas cette forme exagérée, quoique en réalité elle soit sensiblement plus épaisse à l’équateur qu’aux pôles. Ajoutons que l’état moyen d’équilibre varie constamment par suite des marées atmosphériques, dues à l’attraction variable de la Lune et du Soleil.

Le poids décroissant des couches atmosphériques nous offre le premier procédé pour calculer une limite minimum de la hauteur de l’Atmosphère ; de même que tout à l’heure la mécanique vient de nous présenter une limite maximum, ici c’est la physique qui va nous servir.

Chaque molécule de l’air exerce, en vertu de son poids, une pression sur les molécules situées au-dessous d’elle ; de haut en bas, cette pression s’ajoute au poids de chaque comdie successive et contribue, en se combinant avec l’attraction du globe terrestre, à les retenir autour do lui. Dans une colonne d’air verticale, on trouve près du sol les couches les ])lus denses ; cette densité diminue à mesure qu’on s’élève, parce que la portion d'atniosphère placée au-dessous de l’observateur n’exerce plus aucune ])ression sarcelles qui sont placées à son niveau. Le baromètre, qui mesure cette j)ression, se tient plus bas au sommet qu’au pied d’une montagne ; et le rapport qui existe entre la pi-ession et la hauteur est tellement intime, (pi'on peut déduire la différence de niveau de deux points de la différence de longueur des colonnes barométricpies observées simultanément à ces deux stations. Le baromètre descend (en moyenne dans les régions inférieures de l’Atmosphère) de i millimètre par lo mètres

HAUTEUR DE L’ATMOSPHÈRE

et demi d ascension : un ol^servatenr exercé peut, à l’aide d’un instrument Lien cons-

9- “ L aiii'ore annonce longtemps à l'avaucc le retour du Soleil.

truit, mesurer une hauteur de mètre en mètre, par dixièmes de millimètre d’abaissement barométrique.

L’ATMOSPHÈRE

Par ce procédé, le minimun a été fixé à 4^^ kilomètres, et le maximum est de 428 000. \'^oilà deux limites certaines, mais l)ien écartées l’une de l’autre. N’existe-t-il pas d’autres méthodes d’approcher davantage de la réalité ?

En effet, on a essayé de mesurer opticpiement la hauteur de l’Atmosphère, en étudiant la durée des crépuscules, le temps que les rayons solaires continuent à atteindre

les régions aériennes pendant que l’astre lui-même est descendu sous l’horizon.

Si l’Atmosphère terrestre était illimitée, le phénomèae de la nuit nous serait complètement inconnu ; la lumière du Soleil, en atteignant à des couches d’air suffisamment éloignées delà Terre, pourrait toujours nous être renvoyée parla réilexion que ces couclies lui feraient subir. D’un autre côté, l’absence de toute enveloppe aérienne aurait pour résultat de nous donner une nuit succédant brusquement au coucher du Soleil, et la lumière du jour se déployant à l’instant même du lever. Or tout le monde sait ([ue le créjmscule du soir et l’aurore du matin allongent la durée du temps pendant lequel on est éclairé parla lumière solaire. L’aurore annonce longtemps d’avance le retour du soleil et le crépuscule prolonge le jour dans les hauteurs de l’Atmosphère à l’heure où les silhouettes se détachent dans la clarté crépusculaire. On conçoit que l’observation de ces phénomènes a dù faire naître de bonne heure l’idée d’y chercher la mesure de la hauteur de l’Atmosphère.

Dans nos climats, on aperçoit difficilement avec netteté la limite de séparation entre la partie de l’Atmosphère éclairée par le Soleil et celle qui ne reçoit pas ses rayons directs. Cependant cette courbe crépusculaire est visible pendant nos soirées d’été. Sous les tropiques cette observation est fréquente.

Au xviii® siècle, Lacaille, dans son voyage au Cap de Bonne-Espérance, a constaté toutes les ])hases du [)hénomène. « Les iGet 17 aviil 1751, écrit-il, étant en mer et en calme, par un ciel extrêmement calme et serein, où je distinguais N'énus à l’horizon comme une étoile de seconde grandeur, je vis la lumière crépusculaire terminée en arc de cercle, aussi régulièrement que

. . Fig. II. — Liuiito uiallioiiialii[ue

possible. Ayant réglé ma montre à 1 heure vraie, au cou-, de rAimosplièrc.

cher du Soleil, je vis cet arc confondu avec l’horizon ; et

je calculai, par l’heure où je fis cette observation, que le Soleil était abaissé le 16 avril de le 17, tle i7“i3k » D’autres observations ont été faites depuis, comme nous

le verrons plus loin.

On comprend que, connaissant le cercle diurne apparent décrit parle Soleil un jour donné et la jiosition de rt)bservateur sur la Terre, on puisse calculer, par le temj)s écoulé entre riieure du coucher et celle de la disparition de 1 arc crépusculaire, l’angle |)arcouru par l’astre radieux au-dessous de l’horizon. Or, le tenqis pendant letpiel le Soleil, après être descendu au-dessous de l’horizon d \in lieu, continue à

rique maximum de 1 Almosphère.

HAUTEUR DE L’ATMOSPHERE

éclairer directement une’ partie de l’Atmosphère visible de ce lieu, dépend de l’épaisseur des couches aériennes qui enveloppent la Terre,

Telle est la méthode imaginée par Képler pour conclure des phénomènes crépusculaires la hauteur de l’Atmosphère, Les résultats qu’elle a fournis diffèrent selon les observations.

En étudiant au sommet du Faulhorn, dans les Alpes, la marche des arcs crépusculaires, l’habile météorologiste Bravais a obtenu pour résultat ii5 kilomètres.

Fig. 12. — Ombre transparente, bordant l'ombre de la Terre, observée pendant les éclipses de Lune.

Par l’observation de la durée du crépuscule et de la courbe crépusetdaire qui colore le ciel de cette ravissante teinte rose si remarquable surtout dans les pays du Sud, études faites d’une part sur l’Atlantique dans une traversée de France à Bio de Janeiro, d’autre part dans la baie de cette capitale, M, Liais a trouvé le chilfre, presque trois fois plus élevé, de 33o kilomètres. D’après ces observations, les particules atmosphériques situées à cette hauteur seraient encore assez denses pour l’éfléchir la lumière solaire !

Signalons encore une autre méthode, celle-ci astronomif[ue [)lutôt f[uc météorologique, qui me paiaît pouvoir être demandée à l’aspect de l’ombre tle l’Atmosphère terrestre pendant les éclipses de Lune. Notre satellite traverse alors le cône d’ombre que la Terre forme constamment derrière elle, à l’opposé du Soleil. Ce cône d’ond)re

L'ATMOSPIIKRE

varie en longueur, suivant la distance de la Terre au Soleil, depuis i 35^ ooo jusqu’à I /jooooo kilomètres, du périhélie à l’aphélie, et à sa base, tout près de la Terre, il a naturellement pour largeur le diamètre même de notre planète, c’est-à-dire 12 742 kilomètres ; il se termine en pointe à son extrémité.

Cette ombre de la Terre est entourée par une pénombre très large, due au diamètre du Soleil. Tous les points qui, autour de l’ombre totale produite par la Terre voient une partie du Soleil, sont dans cette pénombre, dont la largeur égale presque le tiers du diamètre de l’ombre, et qui va s’épaississant graduellement depuis le bord, insensible, jusqu’à l’ombre. Dans une éclipse totale de Lune qui dure, par exemple, trois ou quatre heures, le passage à travers la pénombre ne dure pas moins d’une heure, avant et après l’éclipse totale.

Si l’on examine avec soin Vomhrc de la Terre à mesure qu’elle s’avance sur le disque lunaire, on s’aperçoit que cette ombre se termine par une bordure moins foncée que l’ensemble de l’ombre, bordure vaporeuse, transparente et d’une faible largeur. Cette ombre transparente ne serait-elle pas celle de l’Atmosphère terrestre? Le 4 octobre 1884, observant l’éclipse totale de Lune à l’observatoire de Juvisy, près Paris, j’ai trouvé la largeur de cette bordure d’ombre égale à 2 minutes d’arc. Or, à la distance de la Lune (384 000 kilomètres), Tombre de la Terre mesure 69 minutes d’arc environ. Une minute correspond donc à 182 kilomètres du diamètre terrestre ; si cette ombre transparente est bien celle de l’Atmosphère (et cette explication nous paraît la plus simple), nous pouvons en conclure que jusqu'à 364 kilomètres de hauteur, l’Atmosphère terrestre est assez dense pour porter ombre et former contraste avec la complète transparence de l’espace. Au surplus, le « vide » de nos machines pneumatiques est du « plein » en comparaison de l’espace interplanétaire.

La transparence de l’air le plus pur est loin d’être absolue. Nous en avons tous les jours une preuve immédiate par la différence de visibilité du Soleil à l’horizon et au méridien. A sa plus grande hauteur dans le ciel, le Soleil est éblouissant, tandis qu’à l’horizon chacun peut le regarder sans fatigue, même par l’atmosphère la plus transparente.

L’éclipse totale de Lune, dont nous venons de parler, a suivi de près le cataclysme de Java et la fameuse éruption de Rrakatoa qui lança jusqu’à une hauteur considérable des kilomètres cubes de vapeur d’eau et de poussière, dont rextension dans l’Atmosphère produisit les remarquables illuminations crépusculaires qui ont frappé l’attention du monde entier pendant les derniers mois de l’année i883 et toute l’année 1884.

Ces lueurs crépusculaires ont fourni, de leur côté, des éléments d’observation suffisants pour permettre de déterminer leur hauteur. Un observateur délicat et consciencieux, le professeur Dufour, de Morges, a trouvé, par une série concordante de calculs, (|uc ces lueurs planaient à 70000 mètres de hauteur. Il y avait donc à cette élévation des particules assez denses })our réfléchir fortement la lumière solaire.

Cette lantastique éruption, le plus grand phénomène géologique de l’histoire entière, arrivée le 26 août i883, a lancé dans les airs un panache qui s’étendait à 20 000 mètres de hauteur, a bouleversé la mer de telle sorte que la commotion

HAUTEUR DE L’ATMOSPHERE

océanique a traversé l'Océan tout entier, a sillonné l’Atmosphère de vagues qui ont fait trois fois le tour du monde avant de s’éteindre, a projeté dans les hauteurs aériennes dix-huit kilomètres cubes (dix-huit milliards de mètres cubes) de poussière et de vapeur d’eau, trente-six milliards de kilogrammes !!... Elle a été entendue jusqu’à ses antipodes, à travers le globe terrestre tout entier ! Quoi de surprenant qu’elle ait produit ces voiles atmosphériques et ces lumières crépusculaires qui, commencées précisément le lendemain du cataclysme de Java, ont duré près de deux ans ?

Le cataclysme de la Martinique (8 mai 1902) a donné naissance à des lueurs crépusculaires analogues et à des couronnes autour du Soleil.

Les aurores boréales, les étoiles fdantes et les bolides fournissent encofe d’autres méthodes de mesure pour la hauteur de l’Atmosphère.

D’après les observations faites par Nordenskiold lors de l’hivernage de la Véga dans les mers polaires (1879), aurores étudiées pendant cette expédition seraient dues à un anneau lumineux entourant le pôle Nord à une grande distance, anneau arrivant à 200 kilomètres au zénith du 80® parallèle de latitude boréale. H y a des aurores plus basses, souvent à 100 kilomètres et au-dessous ; mais, d’autre part, on en a mesuré de plus élevées. Les discussions faites sur l’aurore du 20 septembre 1870 ont indiqué 25o kilomètres.

Les étoiles fdantes et les bolides donnent de leur côté des hauteurs non moins grandes. Citons, entre autres, pour les bolides, les deux exemples suivants :

Le 5 septembre 1868, à 8 heures 3o minutes du soir, un énorme bolide, se dirigeant de l’est à l’ouest, a traversé l’Autriche et la France. D’après les calculs de M. Tissot, fondés sur de nombreuses observations, le bolide s’est trouvé à sa plus courte distance de la terre à iii kilomètres de hauteur au zénith de Belgrade (Serbie), est passé une seconde après, à 112 kilomètres de là, au zénith d’Oukava (Slavonie); quatre secondes plus tard, à 34o kilomètres plus loin, au zénith de Laybach (Carniole), à 126 kilomètres de hauteur; dix secondes plus tard, à 8G2 kilomètres, au zénith de Saulieu (Côte-d’Or), à 242 kilomètres de hauteur; trois secondes après, à 292 kilomètres au delà, au zénith de Mettray (Indre-et-Loire), à 367 kilomètres de hauteur. On le vit encore de Clermont-Ferrand, puis il disparut à l’horizon occidental. En dix-sept secondes, le bolide avait parcouru une distance de i 493 kilomètres, sa vitesse était de 79 kilomètres par seconde. Le bolide arrivait de V infini et y retournait.

Le i4 juin 1877, à 8 heures 02 minutes du soir, un bolide non moins remarquable que le précédent est venu éclater entre Bordeaux et Angoulême, à 202 kilomètres de hauteur. Sa vitesse était de G8 kilomètres par seconde. Ce bolide, arrivant de l’infini, comme le précédent, traversait le système solaire presque en ligne droite.

La hauteur des étoiles filantes peut être déterminée par des considérations géométriques fort simples.

Supposons que deux observateurs, situés à 20 kilomètres l’un de l’autre par exemple, voient la même étoile filante et marquent son tracé sur une carte céleste : ce tracé ne sera pas le même pour les deux observateurs. Si l’un, par exemple, est au nord et l’autre au sud, le premier aura vu l'étoile plus au sud que le second ; la diffé-

L’ATMOSPHERE

rence entre les deux positions sera d’autant plus grande que l’étoile filante sera moins éloignée. Si la distance entre les deux tracés n’était que de i degré (le double environ du diamètre de la Lune), il en résulterait pour la hauteur du bolide 67 fois la base, c’est-à-dire 07 fois 20 kilomètres, attendu qu’une différence de i degré correspond à 57 fois la distance des observateurs. Mais aucun météore n’a été vu à une telle distance. Si la différence des deux séries de positions observées était de 2 degrés, la hauteur serait de 28 fois i /2 la base ; 3 degrés indiqueraient 19 fois cette même base ; /[ degrés, j ] fois ; o degrés, i r fois 1/2 ; G degrés, 9 fois 1/2 ; 7 degrés, 8 fois ; 8 degrés, 7 fois; 9 degrés, (3 fois, etc. 10 degrés de parallaxe indiquent 0,73 pour la distance ; Il degrés, 0,21 ; 12 degrés, /jiyd et ainsi de suite. Si donc deux observateurs éloignés à 20 kilomètres l’un de l’autre trouvent 12 degrés de différence dans leurs tracés de la route d’une même étoile filante (fig. i3), c’est que cette étoile est à /|,78X2o, ou ()j kilomètres de hauteur environ, ioo kilomètres produisent une parallaxe de 1 1“ 1/2. Cette dernièie hauteur a été fréquemment observée, notamment dans les expériences que j’ai instituées il y a quelques années entre Juvisy et plusieurs stations voisines.

l^es premières recherches sur ce point datent de 1798. Deux jeunes étudiants de l’université de Gœttingue, Ifrandes et Benzenberg, constatant que l’on ne savait encore rien sur ce cliapitre-là, résoluient de chercher eux-mêmes et observèrent d’abord à 9 kilomètres de distance. Comme ils n’avaient pas trouvé de parallaxes sensibles, ils s’écartèrent à i j kilomètres et observèrent en même temps, ayant une carte du ciel, une lanterne })our marquer les observations sur la carte, et leurs montres mises d’accord pour ne pas se tromper dans l’identification des météores. Ils trouvèrent des hauteurs variant de[)uis 52 jusqu’à 170 kilomètres.

f]n moyenne les étoiles filantes s’endamment à 120 kilomètres de liaute.ur et s’éteignent à 80 kilomètres. (On sait que les étoiles filantes ne brillent pas par elles-mêmes : ce sont des coiqniscules cosmiques qui gravitent dans l’espace et qui, rencontrant la 'ferre dans leur cours, jiénètrent dans notre Atmosphère et s’enllamment par suite du frottement et de la transformation de leur mouvement en chaleur. La plupart de celles ipii rencontrent la Terre s’évaporent dans notre Atmosphère et tombent sur la lierre à l’état de poussièies ferrugineuses impalpables. Ce sont de grands courants, analogues aux orbites cométaires, qui gravitent autour du Soleil le long d’ellipses très allongées L) C’est ainsi que les étoiles fdantes témoignent, par le fait même de leur visibilité, que notre Atmosphère s’étend à plus de 120 kilomètres au-dessus du sol. Un observateur distingué, Ileiss, a même trouvé, lors de la pluie d’étoiles fdantes du 10 août i8()(), 290 kilomètres pour la hauteur initiale de l’une des plus remarquables et 12 j kilomètres j^our la disparition. On en a même signalé une, vue de Berlin et de Breslau, cpii a donné 4G0 et 3io kilomètres. En i855, des étoiles filantes observées à la fois de Paris et d’Orléans ont donné /joo kilomètres. — Un météore qui passe au zénith d’un lieu, à 100 kilomètres de hauteur, est à l’horizon pour un observateur éloigné de i 129 kilomètres.

^ Voyez noire Astronomie populaire .

HAUTEUR DE L’ATMOSPHÈRE !i

D’après ce qui précède, nous pouvons conclure que l’Atmosplièrc n’est pas encore nulle à 3oo, 35o, 4oo kilomètres de hauteur, et j^eut-être môme davantage : mais rien ne prouve qu’elle garde jusqu’en ces régions ultimes la même composition qu’ici-bas. L’Atmosphère supérieure doit èti'eéthéi'ée^ extrêmement rare et d’une nature difléientc de celle de l’Atmosphère terrestre dans laquelle nous vivons. C’est la région où l’on

t'ig. i3. — Mesure de la liautcur de l'Atmosplière par les éloiles lilaules.

voit spécialement les étoiles fdantes, qui disparaissen t ensuite en |)énétrant pins profondément dans l’atmosphère dense qui les ahsorhc. Toute étoile lilant(‘ ('st éteinte avant d'arriver à 12 kilomètres de hauteur. Sous un ciel couvert, lors mènu' (pic la couche de nuages se trouve à 4 000 ou 0000 mètres de hauteui', (jn n’en voit pas une: seuls les bolides et les uranolithes ariivcnt lumineux juscpic dans les cajuches inféiicurcs, parfois même jusqu'au sol.

L’ATMOSPHÈRE

Donc, l’Atmosphère supérieure serait stable-, l’inférieure instable et sans cesse agitée. Les mouvements spéciaux, causés par l’action des vents et des tempêtes, seraient limités dans leur hauteur par l’effet des saisons, et ne paraissent pas s’étendre, du reste, au delà de 12 à i5 kilomètres d’élévation en hiver, et du double peut-être en été. Les régions aériennes situées au delà ne doivent éprouver qu’un mouvement très affaibli et à peine sensible, provenant de la base mobile sur laquelle elles reposent.

Quant à la base de l’Atmosphère, nous pouvons nous demander maintenant si elle s’arrête à la surface du sol et ne descend pas dans l’intérieur du globe lui-même.

Pesant sur tous les corps situés à la surface de la Terre, elle tend à pénétrer ])artout, entre les molécules des liquides comme dans les interstices des roches ; l’eau en contient, de même que les végétaux et tous les composés organiques ; la terre, les pierres poreuses en sont imprégnées, et cela d’autant plus que la pression est plus considérable. Ainsi l'on voit que l’air ne doit ])as être limité à la portion qui est à l’état d’enveloppe gazeuse, et qu’une fraction notable de ses éléments constituants a pénétré les eaux de l’Océan et les interstices des terrains. Quelques savants ont supposé que l’air qui compose l’Atmosphère n’était qu’un prolongement d’une atmosphère intérieure; mais l’élévation de température due à la chaleur centrale s’oppose à la condensation des gaz, et doit limiter la présence de l’air dans les couches profondes.

On peut avoir une valeur approchée de la quantité d'air qui est ainsi engagée dans les eaux de l’Océan par la mesure de l’absorption des gaz par les liquides : à la pression ordinaire, l’eau absorbe de deux à trois centièmes de son volume d’air.

A'oilà donc cette Atmosphère terrestre complètement déterminée pour nous dans sa hauteur et dans sa forme. Mais quelles sont les causes de l'existence de cette enveloppe, respiration de la Terre entière.

L’origine de l’Atmosphère doit être cherchée dans les périodes primitives, où le globe, encore incandescent et liquide, se couvrait lentement d’une mince pellicule solide, et développait à sa surface des quantités indescriptibles de gaz et de vapeurs se livrant des batailles incessantes. L’eau, combinaison d’oxygène et d’hydrogène, prit naissance au sein de ce gigantesque laboratoire primordial. L’air, mélange d’oxygène et d’azote, ne dut arriver qu’après mille variations à sa composition actuelle.

Qui pourrait dire les combats tumultueux, livrés jadis sur ce globe par les éléments primitifs ? Qui pourrait dire à quelles conllagrations épouvantables nous devons aujourd’hui cette eau pure et souriante des ruisseaux, cet air azuré du ciel? Arrivés tard sur ce globe anti(pie, il nous est diflicile de remonter à cette origine mystérieuse, à ces transformations étranges du monde antédiluvien.

Les pluies chaudes sur les métaux incandescents ont dû décomposer et former bien des corps.

Des précipitations chimiques, des dégagements de gaz et de vapeurs, des réactions énergiques, ont commencé l’Atmosphère sous l’aspect de tourbillons immenses, de pluies universelles, d’évaporations sans fin. La Mer et l’Atmosphère n’ont pendant longtemps formé qu’un seul élément. La prédominance du sel marin donne lieu de penser que parmi les gaz qui entraient dans la composition de ces vapeurs primi-

IIAUÏI'UU DE L’AT>[0SP1IERE

tlves, le cliloi’c n'était pas le moins abondant. Ampère suppose qu'après un relroidissement nouveau, une nouvelle mer s’étant lormée, elle ne recouvrit plus toute la sur-

ritr. I __ L Almospliôro s'c'pnra. . . [.es pri'micrs rayons (!<> Soleil voi-sèi-enl leiii- luinicro

à travers les éclaircies des lorèls.

face du noyau soliile ; que dos îles apparurent au-dessus des eaux, et ([iie la surface

L’ATMOSPHERE

du g'iüljc fut entourée d’une enveloppe formée, comme la nôtre, de Iluides élastiques permanents, mais dans des proportions probablement fort différentes. A ces époques reculées, cette enveloppe contenait beaucoup plus d’acide carbonique qu’aujourd’hui. Elle était impropre à la respiration des animaux, mais très favorable à la végétation. Aussi la Terre se couvrit-elle de plantes qui trouvèrent dans l’air riche en carbone une nourriture abondante et féconde ; il en résulta un développement beaucoup plus considérable, que favorisait en outre un haut degré de température. C’est de cette époque que datent les houilles, immenses dépôts de végétaux carbonisés.

L’absorption et la destruction continuelles de l’acide carbonique par les végétaux purifièrent l’Atmosphère. Cependant l’enveloppe gazeuse n’était pas encore propre à entretenir la vie des animaux qui respirent l’air directement. Ce fut en effet dans l’eau qu’ajiparurent les premiers êtres appartenant au règne animal : les rayonnés et les mollusques. La première jiopulation des mers fut uniquement composée d’invertébrés ; puis vinrent les poissons, et plus tard les reptiles marins. Après l’époque des poissons, après celle des sauriens féroces et monstrueux, vinrent les mammifères ; l’Atmosphère se constitua peu à peu dans ses éléments chimiques et physiques cpii la caractérisent aujourd’hui, et les organismes plus parfaits dominèrent le globe dont la conquête appartient aujourd’hui à l’espèce humaine... Le vent qui mugissait dans ces forêts antédiluviennes, les foudres qui grondaient, les illuminations des crépuscules, les parfums des plantes sauvages et les panoramas solitaires des grands paysages, n’avaient alors aucun œil humain pour les contempler, aucune oreille pour les entendre, aucune pensée pour les connaître... ; mais de siècle en siècle se préparaient les conditions de l’existence humaine sur notre planète habitée, et le jour vint, après les siècles et les siècles de tourmentes primordiales, où l’Atmosphère lourde et chaude des premiers âges s’épura et se rafraîchit, où les premiers rayons de soleil pur versèrent leur lumière céleste à travers les éclaircies des forêts, où la Heur, l’abeille, l’oiseau apparurent, où la Terre fut prête pour la contemplation, pour la raison et pour la pensée. C’était à l’époque tertiaire. L’humanité sortit de la chrysalide animale et inaugura le règne de l’intelligence sur notre })lanète.