LES COURANTS ÉLECTRIQUES DE L'AIR

LV R1:PR1:SEXTATI0X expérimentale de L aurore BORKALE. EXPERIENCES DK l'expédition FINLANDAISE POLAIRE.

Les courants électriques de l'air étudiés avec l'appareil d'écoulement.

Réflexions sur les mesures de V électricité atmosphérique . — La connaissance de la charge électrique, ou la quantité d'électricité qui existe en un point de l'atinosphèi'e, ne nous donne pas encore une idée nette des phénomènes électriques qui se passent en elle^ mais la connaissance des variations qu'elle subit en différentes directions peut nous fournir une idée des jnouvemeiits de l'électricité ou des courants électriques.

Lorsque nous savons par expérience que la plupart des effets, et des plus importants que produit l'électi'icité, proviennent de courants électriques, nous comprenons facilement que l'étude de l'électricité atmosphérique doit surtout avoir pour but de montrer ces courants et d'expliquer les lois qui les régissent.

La raison pour laquelle la question n'a pas été traitée de cette manière, c'est qu'on regardait l'air comme un milieu Isolant, dans lequel ne pouvaient se produire que des décliarges électriques momentanées et jamais de courants électriques.

L'aurore boréale donnait une preuve éclatante de l'existence de ces courants, mais jusqu'à nos jours on a parfois, comme nous l'avons vu, cherché la cause ailleurs.

Expériences de 1871 et i88a. — Après avoir acquis, dans l'expédition polaire suédoise de i8()8, la connaissance de certaines singularités, au point de vue électrique dans les régions arctiques, nous

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avons fait, pendant l'expédition de 18-1, près du preslntère d'Enare, quelques essais pour voir s'il était possible d'examiner, avec le peu de moyens que nous avions à notre disposition, le courant électrique dont nous supposions Texistence. Nous avons réussi alors à constater, avec un tout petit appareil d'écoulement, la présence du courant et à produire un phénomène de lumière en forme de rayon ; mais, à cause des difficultés extérieures, que nous ne pouvions alors surmonter, les résultats gardèrent nne certaine incertitude.

Pendant l'année 1882-88, l'expédition finlandaise eut l'occasion de faire des recherches beaucoup plus étendues, qui donnèrent des résultats plus satisfaisants. On constata l'existence d'un courant électrique de l'atmosphère allant vers la Terre. Près du village de Sodankylâ, on put produire, avec un grand appareil d'écoulement placé sur le sommet le plus élevé d'Oratunturi (3oo'" de hauteur), une lumière diO'use jaunâtre qui donnait dans le speetroscope la raie caractéristique de l'aurore polaire, et, ])lus tard, on fit apparaître un véritable rayon d'aurore polaire sur le Piélarintunturi, près de Kultala {PL V).

Expériences de 1 883- 1884. — Dans ces deux occasions, le courant électrique fut mesuré. Les résultats de ces expériences étaient d'une grande importance; mais ils avaient cependant besoin d'être confirmés, parce que l'on rencontrait pour l'exécution des difficultés de toutes sortes.

Dans toutes les expériences, l'appareil d'écoulement était réuni à la terre par un fil conduisant à une ])laque de zinc placée dans un fdet d'eau.

Comme il se produit au contact de la plaque de zinc avec l'eau une force électromotrice, on pouvait croire que le courant accusé ])ar le galvanomètre avait peut-être sa seule et unique cause dans cette force.

L'expédition de i883-84 possédait les moyens nécessaires pour répondre à ces olijections, ainsi qu'à bien d'autres, et pouvait vérifier autant que possible les lois auxquelles ce courant obéissait.

Au milieu du mois de septembre, un appareil provisoire fut installé sur la montagne de Kommattiwaara, située à (J'"" de la station Sodankylâ et haute de 129'", 7. Un fil conducteur, supporté

LES COURANTS ÉLECTRIQUES DE L'AIIL iGg

par des isolateurs Mascart (à acide siiiriiri([ii('), nlhiil dcTappai-eil à la station, où il communiquait avec un galvanomètre, et du galvanomètre lin autre fil était réuni à une plaque de zinc amalgamée, plongée dans la rivière voisine. Après (pieKpies essais préliminaires iaits avec cet appareil et qui montrèrent que, malgré le jieu de liauteur de la montagne, le courant de Talmosplière jiouvait être étudié, on construisit un appareil d'écoulement reposant sur une construction solide en l)ois qui lut prèle le k) octobre.

. i ppareil cl' ccoiileine n l . — L'appareil d'écoulement se compose iWxn fil de fer de o"',ool>, de diamètre, portant des pointes soudées à o"',5o les nnes des autres.

l^e fd formait des s|)ires en carreau, où cluupie tour se lrou\ait à la dislance de i"',5o du suivant, et le tout était supporté, avec des pointes en l'air, par des poteaux de 2'",5o de hauteur, munis iiisolateurs à acide sulfurique. I^e lil à ponites occuj)ait une surface de 36i""'.

On chercha avec cet appareil la cause perturbatiice qui pouvait amener Tinfluence des divers métaux qui formaient les plaques enfouies dans la terre. On reconnut, en général, qu'une plaque de /.inc amalgamé plongée dans l'eau était la meilleure, parce qu'elle donnait la force éleclromotrice la plus faible.

Méthode de mesures. — Le galvanomètre indiqua un courant <le la terre vers l'atmosphère, c'est-à-dire de la plaque de zinc vers l'appareil d'écoulement.

Nous appellerons dorénavant celte direction du courant négathe et la direction contraire, de l'atmosphère vers la lèvre, positÏK'e.

Les déviations du galvanomètre étaient très variables et ces variations se caractérisaient par des mouveincnls brusques, tantôt dans l'une, tantôt dans l'autre direction.

Avec cet appareil, les observations se firent à Sodaidv\là pendant l'automne et l'hiver de la manière suivante :

i" Les déviations directes du galvanomètre par le courant furent observées ;

•>." On introduisit dans le circuit nn élément de Leclanché, en plaçant d'abord le pôle positif tourné vers la terre, puis ensuite vers la montagne.

l'ar ce procédé, on connaissait, pour chaque expérience, la force

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élecLromolrice du courant. Cette force électromolrice se composait de deux parties: l'une, produite par la plaque de zinc et l'eau; l'antre, par l'action de l'électricité de l'atmosphère sur l'appareil d'écoulement.

La force électromotrice de la plaque de zinc et de l'eau est presque constante^ de sorte que les variations observées sur le galvanomètre résultent du changement des forces électromotrices de Tair, ainsi (pie du changement de la résistance du conducteur. La méthode d'observation donne une mesure relative de cette résistance, de sorte que, par ce procédé, on peut déterminer les varia-

Fig. i5.

h 33-f mèlrr'fi D

h 3-4 mèfj-e.s

NORd

Q Cabane d'oôser

h 253 métros D

A 24G métros.

tions dans la force électromotrice qui provient de l'électricité de l'air. Quant aux ojjservations de Sodankjlà, on a à remarquer qu'elles montraient, comme nous l'avons dit, un courant négatif, mais qui^ déjà aux mois d'octobre et de novembre, devenait quelquefois positif, surtout lorsque l'aurore boréale apparaissait.

Les appareils et les expériences à Kultala. — Les examens plus étendus, sur l'utilité des appareils d'écoulement pour étudier les courants électriques de l'atmosphère, se firent à la station de Kultala, qui était sous tous les rapports plus propre à ce but. A cause de la douceur de l'hiver, l'expédition ne put s'y rendre que le 19 décembre, après avoir pris quelques arrangements pour