CHAPITRE VIII

L'Atmosphère ne produit pas seulement de singuliers phénomènes optiques dans les hauteurs aériennes où se joue le monde ^eieux des météores; elle manifeste sa fantaisie jusque dans cette région vulgaire où noire poids organique nous enchaîne tous^ et la surface même du sol et des eaux est parfois illustrée de métamorphoses étranges dues au jeu des rayons de la lumière dans lair qui baigne cette surface terrestre.

On désigne sous le nom de mirage des apparences optiques causées par un état particulier des densités des couches atmosphériques, état faisant varier les réfractions ordinaires dont nous avons parlé dans un chapitre précédent.

Par suite de cette variation^ les objets lointains paraissent soit déformés eux-mêmes^ soit transportés aune certaine distance^ soit renversés ou réfléchis, suivant la déviation qu'imprime aux rayons lumineux la densité anormale de Tair.

Ce n'est pas d'aujourd'hui qu'on observe le mirage. En relisant il y a quelques mois la Bibliothèque historique^ toujours si instructive, de Diodore de Sicile, je trouvai une description du phénomène, qui date de 2000 ans, et qui ne manquera pas d'intéresser mes lecteurs. La voici :

(( Il se passe un phénomène extraordinaire en Afrique. A certaines époques, surtout pendant les calmes, l'air y est rempli d'images de toutes sortes d'animaux, les unes immobiles, et les autres flottantes. Tantôt elles paraissent fuir, tantôt elles semblent poursuivre; elles sont toutes d'une grandeur démesurée, et ce spectacle remplit de terreur et d'épouvante ceux qui n'y 8ont pas

habitués. Quand ces figures atteignent les passants qu elles poursuivent, elles leur entourent le corps, froides et tremblotantes. Les étrangers, qui ne sont point accoutumés à cet étrange phéDOmène, sont saisis de frayeur; mais les habitants du pays, qui y sont souvent exposés, ne s'en mettent point en peine.

« Quelques physiciens essayent d expliquer les véritables causes de ce phénomène, qui semble extraordinaire et fabuleux. 11 ne souffle, disent-ils, point de vent dans ce pays, ou seulement un vent faible et léger. Les masses d*air condensées produisent en Libye ce que produisent chez nous quelquefois les nuages dans les jours de pluie, savoir, des images de toute forme qui suivissent de tout côté dans Tair. Ces couches d*air, suspendues par des brises légères, se confondent avec d'autres couches en exécutant des mouvements oscillatoires très-rapides; tandis que le calme se fait, elles s'abaissent sur le sol par leur poids et en conservant leurs figures qu'elles tenaient du hasard; si aucune cause ne les disperse, elles s'appliquent spontanément sur les premiers animaux qui se présentent. Les mouvements qu'elles paraissent avoir ne sont pas l'effet d'une volonté; car il est impossible qu'un être inanimé puisse marcher en avant ou reculer. Mais ce sont les êtres animés qui, à leur insu, produisent ces mouvements de vibration; car en s'avançant, ils font violemment reculer les images qui semblent fuir devant eux. Par une raison inversé, ceux qui reculent paraissent, en produisant un vide et un relâchement dans les couches d'air, être poursuivis par des spectres aériens. Les fuyards lorsqu'ils se retournent ou qu'ils s'arrêtent sont probablement atteints par la matière de ces images, qui se brise sur eux et produit, au moment du choc, la sensation du froid. »

On voit que si, dès avant l'époque de Diodore, on observait le mirage, on était toutefois loin d'en avoir l'explication scientifique, quoique déjà cependant on la supposait dans un jeu de densité des couches d'air.

Ce même phénomène (dont Quinte-Curce a également parlé) a été remarqué depuis longtemps par les Arabes, et il en est question à plusieurs reprises dans les écrivains de l'Orient. On trouve entre autres dans le Coran que 9 les actions de l'incrédule sont semblables au sérab (mirage) de la plaine : celui qui a soif le prend pour de l'eau jusqu'à ce qu'il s'en approche, et il trouve que ce n'est rien. »

C'est surtout dans le milieu du dix-septième siècle que le mirage a commencé à attirer l'attention des physiciens. La découverte des

lunettes a permis de faire un grand nombre d*observations qui n'eussent pas été possibles à l*œil nu; la connaissance des lois de la réfraction de la lumière^ celle des variations de la densité de Tair par suite des changements de sa température^ sont venues de leur côté préparer les voies à l'explication théorique de ces bizarres apparences.

IlÊtut arriver à Tannée 1783 pour trouver le premier travail véritablement scientifique qui ait été publié sur le mirage. Ce travail est dû au professeur Busch^ qui Ta observé sur TElbe, auprès de Hambourg^ et sur les côtes de la mer du Nord et de la Baltique. Il s'est seni souvent d'une lunette^ et l'emploi de ce procédé a mis en évidence pour lui des détails jusque-là inconnus. Il a vu en diverses occasions ce miroir des eaux, ce faux rivage en dessous duquel paraissent se peindre les images renversées; il a vu des navires suspendus dans les airs, et portant sous leur carène i 'image renversée de leurs mâts et de leurs voiles. Le 5 octobre 1779, il apercevait, à 2 milles allemands de distance de la ville de Brème, limage ordinaire de cette ville et une deuxième image trèsnette et renversée; entre la ville et lui s'étendait une vaste et verte prairie; les circonstances principales du phénomène sont clairement indiquées dans ce travail, sans toutefois d'explication théorique.

C'est pendant l'expédition de Bonaparte en Egypte que cette explication théorique a été donnée.

Le sol de la basse Egypte forme une vaste plaine parfaitement horizontale; son uniformité n'est interrompue que par de petites éminences, sur lesquelles s'élèvent des villages qui se trouvent ainsi à l'abri des inondations du Nil. Le matin et le soir, rien n est changé dans l'aspect de la contrée ; mais lorsque le soleil a échauffé la surface du sol, celui-ci semble terminé à une certaine distance par une inondation. Les villages paraissent comme des îles au milieu d'un lac immense, et au-dessous de chaque village on en voit Timage renversée. Pour compléter l'illusion, le sol s'efface et la voûte du firmament se réfléchit dans une eau tranquille. On comprend les déceptions cruelles que dut éprouver l'armée française. Accablée de fatigue, dévorée par la soif sous un ciel embrasé, elle croyait toucher à cette grande nappe d'eau transparente dans laquelle se dessine l'ombre des villages et des palmiers; mais à mesure que l'on approche, les limitesde celte inondation apparente s'éloignent; le lac imaginaire qui semblait entourer le village se retire; enfin il disparaît entièrement, et

l'illusion se reproduit pour un auti^e village plus éloigné. Témoins de ce phénomène^ les savants attachés à l'expédition n'éprouvèrent pas moins de surprise que le reste de Tarmée; mais Monge en donna Texplication.

La théorie du mirage demande^ pour être exactement compri&e, une attention toute particulière. Ce phénomène se produit lorsque les rayons lumineux^ grâce auxquels nous voyons les objets, subissent avant d'arriver à notre œil une déviation causée par la différence de densité des couches d'air quils traversent. Nous avons vu, à propos des crépuscules, que lorsqu'un rayon lumineux pénètre (F un milieu moins dense dans un milieu plus dense, il subit une déviation qui le courbe vers le sol. Or, lorsqu'il passe au contraire d un milieu plus dense dans un milieu moins dense, il subit une déviation qui le relève vers le ciel.

De plus, Tangle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence, et il arrive un moment où tel rayon produit en se réfractant un angle de 90®, ou angle droit avec la verticale. Cet angle s'appelle ï angle limite.

Au delà de Tangle limite, les rayons sont réfléchis et remontent. (]'est ce qu'on désigne en physique sous le nom de réflexion totale.

On peut prendre un exemple de ce fait en remplissant d'eau un verre que Ton tient de manière à voir la surface du liquide par en dessous. Cette surface se comporte comme un miroir. Ine cuiller plongée s'y réfléchit. Autre exemple : un prisme de vern^ placé à l'ouverture d'une chambre obscure peut intercepter entièrement le passage de la lumière par ce même fait de réflexion toUile. En résumé, lorsqu'un rayon lumineux tend à sortir d'un milieu plus réfringent dans un milieu moins réfringent, sous^ un angle plus grand que l'angle limite, le rayon est totalement réfléchi .

Cela posé^ nous pouvons dire maintenant que le mirage est un phénomène de réflexion totale.

Par Tefl'et des rayons solaires, lorsque l'Atmosphère est calme, les couches d'air qui sont en contact avec le sol s'échauffent beaucoup, et il peut arriver que dans une petite épaisseur leur densité soit décroissante à mesure qu'elles s'approchent du sol lui-même. C'est un fait purement accidentel, qui dépend de diverses circonstances propres au lieu où on l'observe, qui ne s*étend que très-peu et ne porte aucune atteinte, par conséquent^ à la loi générale du décroissement de la densité à mesure qu'on s'élève. Dans le cas où