LA COULEUR DU CIEL

identité par un numéro correspondant à Tun des rectangles^ et tout se réduit à dresser l^écbelie de Tinstrument.

Humboldt a perfectionné Tappareil de Saussure et l'a mis en état de donner des mesures très-délicates de la teinte bleue. (On peut même se souvenir à ce propos de la boutade de lord Byron^ qiii avait proposé de s*en servir, pour apprécier la nuance exacte des bas-bleu.)

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 zénitb , puis s'éclaircit ver& rhorizon, où elle est souvent complètement blanche. Le contraste devient encore plus frappant par Tusage du cyanomètre. Ainsi^ on trouve parfois que la couleur correspond au numéro 23^ dans le voisinage du zénith^ et au numéro 4 près de Thorizon. 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 lorsqu'après une pluie de plusieurs jours le vent d'est chasse les nuages.

La couleur du ciel est modifiée par la combinaison de trois teintes : le bleu qui est réfléchi par les particules aériennes^ le noir de l'espace infini^ qui forme le fond de l'Atmosphère^ et enfin le blanc des vésicules de brouillard et des flocons de neige^ qui nagent dans les hauteurs. Quand nous nous élevons assez haut dans 1 Atmosphère^ nous laissons une grande partie des vésicules de vapeur au dessous de nous. Ainsi les rayons blancs arrivent à l'œil en moindre proportion^ et^ le ciel étant couvert de moins de particides qui réfléchissent la lumière^ sa couleur devient d'un bleu plus foncé. « Au-dessus de 3000 mètres de hauteur^ le ciel parait obscur et impénétrable^ disais-je dans une communication à Tlnstitut (juillet 1 868 j sur mes Études météorologiques faites en ballon^ sa nuance est un gris- bleu foncé dans les régions qui avoisinent le zi'Qith; il est bleu-azur dans la zone élevée de 40 à 50 degrés^ bleu pâle et blanchissant en approchant de l'horizon. L'obscurité du ciel supérieur est ordinairement proportionnelle à la décroissance de rhumidité. Lorsque l'Atmosphère est très-pure^ il semble qu'un léger voile bleu transparent s'interpose au-dessous de nous^ entre la nacelle et les intenses colorations de la surface terrestre. »

La nature du sol joue un rôle important dans ces efi'ets de réfleiionet de transparence atmosphérique.

Dans les régions où existent de vastes surfaces presque dénuées

de végétation^ comme dans une grande partie de TAfrique^ Tair est très-sec et perd une partie de sa transparence^ à cause surtout des poussières enlevées par les vents et de l'absence des grandes pluies pour nettoyer r air. Dans les autres parties de la zone intertropicale, sur TAtlantique, sur le continent américain, dans les îles de la mer dû Sud et dans certaines régions de Flnde, la vapeur d*eau à Tétat de gaz transparent est abondamment mêlée à l'air, et au lieu de la couleur bleu grisâtre qu'il possède 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 dans la région du zénith, et même parfois jusqu'à l'horizon.

La surface courbe qui limite l'Atmosphère étant parallèle à celle de la Terre, et son épaisseur étant nulle, comparée à la masse du sphéroïde terrestre, nous pouvons admettre que le plan de la portion de l'Atmosphère que l'œil peut embrasser est sensiblement parallèle à Thorizon. Si le soleil était au zénith, ses rayons parcourraient le chemin le plus court pour arriver jusqu'à nous; plus le soleil s'approche de l'horizon, plus l'épaisseur aérienne que les rayons ont à parcourir devient considérable, et par conséquent plus l'éclat des rayons s'affaiblit : c'est ce que l'expérience prouve tous les jours. La lumière du soleil ou de la lune à leur passage au méridien est éblouissante, tandis qu'on peut regarder ces astres, à l'œil nu lorsqu'ils sont rapprochés de l'horizon; par la même raison les régions situées près de Thorizon paraissent toujours dépourvues d'étoiles.

La couleur du ciel est donc expliquée par la réflexion de la lumière sur les molécules de la vapeur d'eau invisiblement répandue dans l'air. Maintenant, comment expliquerons-nous la forme

Fig. 50. — Premier e!îetde perspective.

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.

LA VOUTE CÉLESTE

Je suppose que nous ayons devant nous une avenue de peupliers d'^e hauteur (fig. 50). Tout le monde sait que cette hauteur Ta aller en diminuant selon la distance^ et que les peupliers de l'extrémité de Tavenue arriveront à se confondre même avec la sarbee 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 sopëre Tinclinaison vers la terre. Si nous étions perchés

Fig. 51 . — Second effet de perspective.

sur le premier arbre, les têtes resteraient au niveau de notre œil, et c est par le bas que la diminution perspective s'opérerait fig. 51).

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.

Lorsqu'on a dépassé les nuages en ballon, on ne les voit point 8*abaisser comme une voûte sur la terre, mais s'étendre comme la surface plane d'un immense océan de neige.

Lorsqu'on atteint une hauteur de quelques kilomètres seulement au-dessus d'eux, on les voit courbés en sens contraire.

Par un ciel pur, la surface de la terre, vue d'une grande hauteur, est creuse au-desspus 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 sphéricité du globe, la surface du sol se creuse au-dessous de nous, pour s Vlever jusqu'à l'horizon qui semble rester toujours à la hauteur de notre œil. Cette illusion s'explique de la même faron que la précédente. Supposons qu'une centaine de ballons soi«*nt retenus captifs chacun par un câble à une égale hauteur ( par

î Tï n n ''

Fig. 53. — La perspective.

exemple mille mètres}, et que nous soyons dans le premier

de ces aérostats alignés en file. Us se tiennent tous à la hauteur de notre œil. Mais les lignes qui les rattachent à la terre vont diminuer de — longueur apparente suivant leurs distances à notre œil. Le câble situé à deux kilomètres de nous, nous paraîtra moitié plus petit que celui situé à un kilomètre. Or c'est par le. bas que les longueurs diminueront de plus en plus, puisque tous les aérostats sont au niveau de notre œil ; et comme le raisonnement est applicable à quelque direction que ce soit, on voit que la surface visible entière de la terre se relève par la perspective jusqu'au plan horizontal passant par Tœil de robser>ateur.

Cet aspect de la terre se creusant en cuvette m'a extraordinairement surpris la première fois que je Tai remarqué en ballon,

car à la hauteur où je

Y -^ me trouvais , j espérais

la voir bombée.

Ainsi l'abaissement de la voûte apparente du ciel au-dessus de nos têtes est dû à un effet de perspective, d'autant plus 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 quinze mètres de hauteur nous paraît beaucoup plus long couché que debout. Une tour de cent mètres de hauteur nous paraîtrait beaucoup plus longue couchée sur le sol que perdue dans Tair. Ayant T 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.

Il résulte de cette forme apparente de la voûte céleste que les constellations nous paraissent beaucoup plus grandes vers Fhorizon quau zénith (exemples : la Grande-Ourse quand elle rase rhorizon et Orion à son lever}, et que le soleil et la lune offrent un disque plus large à leur lever et à leur couclier qu'au moment de leur culmination.

11 en résulte encore que nous nous trompons constamment dans lévaluation directe de la hauteur des astres au-dessus de Thorizon.

Fig. 53. — La surface de la terre, vue d'un baUon.

LA VOUTE CÉLESTE

Une étoife qui est à 45® de hauteur, c'est-à-dire juste au milieu du chemin entre Thorizon et le zénith, nous paraît singulièrement plus haute, et lorsque nous montrons du doigt une étoile que nous jugeons à 45®, il se trouve qu'elle n'est qu'à 30*.

Les traités modernes de physique et de météorologie ne se sont pas occupés de cette curieuse question de l'aspect du ciel. Je la trouve discutée dans quelques ouvrages des dix-septième et dix-huitième siècles, mais plutôt sous un certain aspect philosophique que dans son explication purement géométrique. Après une grande querelle de Mallebranche et Régis sur ce point, Robert Smith l'examina dans son optique (1728), et conclut que le diamètre horizontal de la voûte céleste doit nous paraître six fois plus long que le diamètre vertical. Il pense que cet effet est dû à ce que ff notre vue ne s'étend distinctement que jusqu'au point où les objets font^ dans notre œil, un angle de la huit millième partie d'un pouce, de sorte que tous les objets s'abaissent pour

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Fi^. 54. — Explication de la voûte apparente du ciel et de ses effets.

nous à l'horizon à la distance de 25000 pieds, ou une lieue et deux tiers. » Voltaire, dans son édition de la Philosophie de Nrw ton et dans son Dictionnaire philosophique, développe ce sujet controversé. « Les lois de l'optique, dit-il, fondées sur la nature, des choses, ont ordonné que de notre petit globe nous verrons toujours le ciel matériel comme si nous en étions le centre, quoique nous soyons loin d'être centre; que nous le verrons toujours comme une voûte surbaissée, quoiqu'il n'y ait d'autre voûte que celle de notre atmosphère, laquelle n'est point surbaissée;

« Que nous verrons toujours les astres roulant sur cette voûte, et comme dans un m^me cercle, quoiqu'il n'y ait que les planètes qui marchent ainsi que nous dans l'espace;

« Que notre soleil et notre lune nous paraîtront toujours d un tiers plus grands à riiorizon qu'au zénith^ quoiqu'ils soient plus près de l'observateur au zénith qu'à l'horizon. »

Puis traçant une courbe analogue à la précédente^ il ajoute : « Voici en quelle proportion le soleil et la lune doivent être aperçus dans la courbe  B, et comment les astres doivent paraître plus rapprochés les uns des autres dans la même courbe :

« Telles sont les lois de l'optique^ telle est la nature de nos yeux^ que le ciel matériel^ les nuages^ la lune^ le soleil qui est si loin de nous^ les planètes qui en sont encore plus loin^ tous les astres placés à des distances encore plus immenses, comètes, météores, tout doit nous paraître dans cette voûte surbaissée composée de notre atmosphère.

« Pour moins compliquer cette vérité, observons seulement ici le soleil, qui semble parcourir le cercle A B. Il doit nous paraître au zénith plus petit qu'à quinze degrés au-dessous, à trente degrés encore plus gros, et enfin à l'horizon encore davantage; tellement que ses dimensions dans le ciel inférieur décroissent en raison de ses hauteurs dans la progression suivante :

A rhorizon 100

A quinze degrés 68

A trente degrés 50

A quaraiite-i'inq degrés 40

cf Ses grandeurs apparentes dans la voûte surbaissée sont comme ses hauteurs apparentes; et il en est de même de la lune et d'une comète. Obser\ons les deux étoiles qui, étant à une prodigieuse distance Tune de l'autre et à des profondeurs très- différentes dans l'immensité de l'espace, sont considérées ici comme placées dans le cercle que le soleil semble parcourir. Nous les voyons distantes l'une de l'autre dans le grand cercle, se rapprochant dans le petit par les mêmes lois. »

Voltaire ne s'est pas donné la peine d'expliquer la cause de celte apparence. Le mathématicien Euler, dans ses « Lettres à une princesse d'Allemagne » (1762;, consacre plusieurs chapitres à cette explication. Elle peut se résumer en quelques mots : Tla lumière des astres qui se trouvent vers Thorizon est beaucoup affaiblie, parce que leurs rayons ont un plus grand chemin à parcourir dans notre basse atmosphère que lorsque les astres se trouvent à une certaine hauteur; 2'' étant moins lumineux, nous les jugeons plus loin, car nous jugeons plus proches les objets les plus éclairés; ex. : un incendie, une lumière de nuit, nous pa-

Pig. M. — Jour lunaire.

LA VOUTE CÉLESTE. 149

raissent plu8 proches qu*ils ne le sont; tout l'art de la peinture qui représente une perspective sur une toile plate est fondé sur la différence d'intensité des- tons ; 3^ cet éloignement apparent des objets célestes près de l'horizon donne naissance à la voûte imaginaire surbaissée du ciel.

L'arrangement logique de ces deux derniers points paratt inverse de la théorie exposée plus haut. On peut voir cependant que ces deux £siits ne dérivent pas successivement l'un de l'autre^ mais sont simultanés dans notre observation. La perspective est due à la distance et à l'affaiblissement de la clarté^ et elle rend parfaitement compte de la forme apparente offerte par les couches atmosphériques^ et des variations de grandeurs suivant l'élévation au-dessus de l'horizon. C'est là un double effet de perspective géométrique et de perspective lumineuse.

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 de quelques heures dans notre voisine la Lune serait suffisant pour nous montrer toute l'extrême distance qui sépare un jour atmosphérique d'un jour sans air.

Comme l'exprimait J. B. Biot dans une image fort juste^ l'air est autour de la Terre comme une sorte de voile brillant^ qui multiplie et propage la lumière du soleil par une infinité de répercussioas. C'est par lui que nous avons le jour lorsque le soleil ne parait pas encore sur l'horizon. Après le lever de oet astre, il n'y a pas de lieu si retiré, poui*vu que l'air puisse s'y introduire, qui n'en reçoive de la lumière, quoique les rayons du soleil n'y arri- Tontpas directement. Si l'Atmosphère n'existait pas, chaque point de la surface terrestre ne recevrait de lumière que celle qui lui tiendrait 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 1a nuit avec la même rapidité.

L'efîet étrange de Tabseoce d'Atmosphère serait bien plus complet et bien plus saisissant^ s*il nous était donné de 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 fleuves; comparons, dis-je, ce spectacle à laspect morne de la Lune, avec son sol de pierre ou de métal déchiré, crevassé et si rudement 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, tes nuits sont absolument noires. Celles de Thémisphère 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 aiguës des rochers, ou s'arrêter court aux bords abrupts de ses abîmes, dessinant ça et là de bizarres figures noires aux contours anguleux et tranchés, et ne frappant les surfaces exposées à leur action que pour se réfléchir et se perdre aussitôt dans Tespace, ombres fantastiques dressées au milieu d'un monde sépulcral, éternellement muet et silencieux.

La peinture qui précède a été destinée à nous rappeler les magnificences du jour tpnrstre varié de mille nuances, de mille réflexions, théâtre de Tactivité et de la vie. J'ai placé en contraste le jour lunaire. C'est un paysage pris dans la Lune au milieu de la région montagneuse d'Aristarque. Il n'y a que du blanc et du noir. Les roches reflètent passivement la lumière du soleil; les cratères restent en partie ensevelis dans l'ombre; des clochers fantastiques demeurent dressés comme d'éternels fantômes sur ce cimetière glacé; Tabsenee d'Atmosphère laisse l'espace noir du ciel étoile dominer constamment ce lugubre théâtre, auquel la terre ne pourrait heureusement rien comparer d'analogue.