ENTRE L'ÉMISSION ET L'ABSORPTION

11 reste à considérer la qualité des rayons émis par la

source. 11 y a d'abord les souicos obscures, telles (ju'une

plaque de métal chauffée à 400 degrés ou un vase plein d'e^iu

Iwuillaiile ; de pareilles sources émettent des rayons obscurs

^ui traversent le sel gemme, mais qui sont arrêtés |>ar le

verre. Il y a ensuite les sources lumineuses qui envoient des

ï^yons obscurs mêlés de rayons lumineux ; ces derniers sont

transmis par le verre, tandis cjîie les premiers sont arrêtés. La

imposition des rayons émis dépend donc de la nature de la

•*ource et avec elle changent les propriétés de ces rayons.

C'est surtout la couche superficielle des corps servant de

source de chaleur qui modifie leur émission. Prenons un cube

de cuivre plein d'eau et faisons bouillir cette eau au moyen

d'une lampe à alcool (fig. 52) , les quatre faces du cube sont à la

température de l'eau bouillante; mais elles diflerent par l'état

de leurs surfaces extérieures. La première est noircie à la

fumée: la seconde est blanchie à la céruse ; la troisième est en

cuivre dépoli, et la quatrième en cuivre çolv. Towcwaw^ <i\v

IIS lA ClIALEl».

c6l^ d'uti tliei'niomùlrc successivement cliacutie des face cube, en ayant soin d'empèclier par un écran le rayonne) de la lampe vers le thermomètre ; celui-ci sera échauffé gaiement par les diverses faces, et si nous suivons i'ordn diqué, nous verrons réchauffen diminuer. Le noir de fumée per la plus forte émission ; le p<jis^ rend au contraire l'émission 1 faible. La dilfûrence d'émisùon vant l'élat de la surface se const sans appareil de physique, pai comparaison d'un poêle de font surface rugueuse avec un po^ fer bien poli. Le premier éch; plus les corps voisins que le sec Et encore, mettez le même p d'eau bouillante dans deux vase vredotit l'un est bien poh et l'a r /'?"!*'.. recouvert de noir de fumée, '

Cul.e Je Le>!ie. . . ...

verrez le premier se refroidir m vile que le second, et vous en conclurez que l'émis par la surface noire est plus grande que par la surface pi Inversement, si vous mettez devant le feu les mêmes v pleins d'eau froide, celui qui est noirci s'écliaufTera plus que l'autre. Vous en concluiez que l'absorption de la clia est plus grande par le premier ijue par le second, de s que vous éles conduits à penser que les eoi ps les plus ab bantssontaussi ccnx(iuiémeltent le plus facilement la ( leur. Cette corrélation entre l'émission et l'absorption est elfet établie par de uonibi'euses expériences, et elle s'applii non-seulement î'i la quantité de elialour. mais encore à quali é. Ainsi lorsqu'une substance émet tel groupe de raya caractérise par leur réfrangibilité, ce sont justement ■

RAYONNEMENT DE L\ GIIÂLEUU.

rayons qu'elle a la faculté d'absorber. Nous devons admettre, d'après notre théorie de l'identité de la cba'eur et de la lumière, que la même loi régit l'absorption et l'émission de la lumière, et c'est en effet ce qui a été vérifié dans les expériences modernes faites sur le spectre solaire. Voici un exemple. Mettez du sodium dans la viTe lumière que l'électricité d'une pile produit entre deux charbons et qu'on appelle arcToltaïque (fig. 53). La vapeur de sodium ▼a devenir source de lumière, et elle émettra en abondance certains rayons jaunes d'une intensité toute particulière ; en faisant passer les rayons de cette lumière à travers un prisme, on a un spectre qui présente une ™e jaune caractéristique. Au heu de mettre fe sodium dans l'arc voltaïque, réduisez-le en vapeur à quelque distance, de sorte que 'es rayons qui vont former le spectre soient obligés de traverser cette vapeur, et le spec- Iw prendra l'aspect de la figure 34 ^ Les fuyons jaunes sont absorbés par la vapeur, et à leur place dans le spectre , nous avons une bande 'ïoire, indiquant l'absence de ces rayons. Telle est l'expérience fondamentale qui a conduit les physiciens à créer ^ méthode d'observation, à l'aide de laquelle on peut 'ficonnaître, d'après le spectre d'une flamme, soit la Mure des vapeurs qui s'y trouvent, soit la nature des substances que les rayons émis par une flamme ont traversées ^^nt de former le spectre. C'est par cette méthode que ^. Kirchhoff et Bunsen ont trouvé que l'atmosphère du so- 'eil contient du fer, du magnésium, du sodium, du ca'cium ^ quelques autres métaux.

* Voir la plnnche en couleurs, au fronl\sç\ec.

Fijr. 53.

Arc voltaïquo.

114 l\ CHALEUR.

Quand ou étudie la chaleur émise d'une source versii corps, il y a tncore à tenir compte de la distance. Si le corj s'éloigne de la source à une distance successivement doubli triple, etc., la chaleur émise vers lui est quatre fois, nei fois, etc., plus petite. La raison de cette loi est la mèn que pour le son, dont l'intensité suit la même loi. Le cor reçoit une certaine quantité de rayons sur la partie de sa su lace qui est tournée vers la source. Imaginons une spht creuse, dont le centre serait à la source, et dont la surfa passerait par le corps. On peut, pour simplifier, supposer q Celui-ci a la forme d'une plaque posée sur la surface de sphère, et que la totalité de la sphère a une superficie mi fois plus grande que la portion de la plaque tournée vers source. La sphère recevra donc mille lois plus de rayons f| le corps.

Prenons maintenant une sphère concentrique d'un raj double et plaçons sur elle le corps. La surface de cette m velle sphère sera (fuatre mille fois celle du corps ; or le me nombre de rayons arrivera sur la grande sphère et sur petite ; la grande sphère recevra quatre mille fois plus rayons que le corps ; donc ce dernier en recevra quatre f moins que précédemment. Ainsi notre loi se trouve déni< trée par ce raisonnement.

8. APPLICATIONS DIVERSES DES PRINCIPES PRÉCÉDENTS. — LA ROSÉE* LA VAPEUR D'EAU ATMOSPHÉRIQUE.

Les lois du rayonnement expliquent un grand nombre fl /aj'ts que nous pouvons observer iournellement.

Notre corps est soumis, pendant le jour, à Faction échauffante du soleil et, pendant la nuit, à l'action refroidissante des espaces célestes. Il ne peut passer brusquement d'une chaleur excessive à un froid intense, sans qu'il y ait danger pour notre santé ; aussi la nature met-elle à notre disposition tonte sorte de moyens préservatifs. Au nègre qui vit dans les régions brûlées par le soleil, elle donne une peau noire, afin cpe l'émission abondante de sa chaleur propre le refroidisse. D un autre côté, comme l'absorption des rayons solaires pourrait être trop forte et empocher le bénéfice de cette émission, une sueur huileuse lubrifie la peau, afin que les rayons soient fortement réfléchis à sa surface. L'homme d'ailleurs trouve far son intelligence les ressources qui lui sont nécessaires. L'Arabe s'enveloppe de laine blanche pour parcourir le désert, Wn de tout ombrage. C'est qu'en effet cette étoffe absorbe nioms que tout autre les rayons solaires ; elle les réfléchit dans tous les sens, elle lesdifluse. Chez nous l'usage du linge hianc a pour effet de conserver la chaleur de notre corps, parce qu'elle est réfléchie intérieurement par les parties du Knge qui ne sont séparées de la peau que par une couche d'air. Nos vêtements noirs sont en général nuisibles parce îu'au soleil ils absorbent fortement sa chaleur, et qu'à Tombre ds émettent au contraire celle de notre corps ; ils contribuent donc à rendre brusque le changement de température, au ueu de le retarder. Les vêtements blancs conviennent mieux, étant susceptibles d'une absorption et d'une émission assez faibles.

C'est pour empêcher l'émission que la nature donne aux animaux des régions polaires un pelage blanc ; et dans les autres* régions où l'hiver est rigoureux, elle blanchit le pelage Pendant cette saison seulement.

• Bien souvent nous trouvons à appliquer dans la vie ces rb- Sles bien simples.

Pour présen'er un corps du rayonnement de la cbak donnez-lui une surface polie, métallique, si cela est possi M. Tyndall cite un très-curieux exemple de ce moyen de ] servation. Une planche de bois, sur laquelle étaient ins( des caractères d'or, avait été soumise au rayonnement ( grand feu ; le bois était carbonisé partout autour des lelt mais il était intact au-dessous d'elles. C'est qu'en effet rayons de chaleur avaient été absorbés par le bois nu, et fléchis par la dorure.

Au contraire, pour augmenter Tabsorption de la cha rayonnante, donnez au corps une surface noire. C'est | cela que les jardiniers peignent en noir les murs des € liers, afin que les rayons solaires soient absorbés, et qi mur échauffé rayonne ensuite vers les fruits ; ceux-ci reçoi ainsi à la fois cette chaleur et celle qui arrive dîrectemen soleil.

Nous utilisons fréquemment la propriété que possèd verre d'absorber les rayons obscurs, et de laisser passeï rayons lumineux. Dans les fonderies, les ouvriers regar la coulée de métal incandescent à travers des plaques de Vi Il n'y a que les rayons lumineux qui atteignent leurs y et ils sont les moins ardents. Ce sont surtout les paup qu'il faut ainsi préserver; l'œil lui-même est moins ex] car ses liquides arrêtent les rayons obscurs, et cmpêcbc fond de l'œil d'être brûlé. Dans nos jardins, la clocli verre qui recouvre une jeune pousse a pour but d'augmi son échauffement au soleil. Les rayons lumineux qui ont ] à travers le verre sont absorbés par la terre et par la plîi celles-ci n'émettent que des rayons obscurs qui ne pei traverser la cloche. L'air confiné autour de la pousse donc atteindre une température supérieure à celle de extérieur. La même chose se passe dans nos serres, à tr.' Je vitrage exposé au soleil.

RAYONNEMENT DE LA ClIALEUU. 117

Si nous voulons prendre des exemples sur un plus grand llicâlre, nous n'avons qu'à jeter un coup d'œil sur notre globe, en l'envisageant soit comme corps rayonnant, soit comme corps absorbant.

Pendant la nuit, les corps terrestres ])erdent peu à peu la chaleur qu'ils ont reçue du soleil pendant le jour. Si le ciel est nuageux, les rayons émis par la surface de la terre sont absorbés par les nuages qui sont plus froids, et cette émission est d'autant moindre que la température des nuages est moins basse. Si le ciel est entièrement découvert, l'émission de la chaleur terrestre est beaucoup plus intense, ])arce que la température des espaces célestes est excessivement basse; mais elle n'est pas la même pour tous les corps. Les eaux émettent plus de chaleur que la lerrc nue ou couverte de ^ure; parmi divers corps placés sur le sol, les uns rayonïïent moins que les autres, suivant leur nature et leur ex|)osition. Ceux, par exemple, auxquels une i>artiedu ciel est ca- 'îhée par des murs, ])ar des arbres, ])ar des élévations de terfïin, par des abris quelconques, ont une émission plus faible loesices abris n'existaient pas. Avec la môme exposition, le ^yonnement des métaux est inférieur à celui des pierres, et ^dernier est inférieur à celui des parties vertes des végétaux. Evidemment plus le rayonnement d'un corps est grand, plus ^ température s'abaisse. On voit donc que pendant la nuit le ^ût)idisscment des corps terrestres est très-inégal.

L'atmosphère est formée principalement d'air, mélange ^'oxygène, d'azote et d'eau à l'état de gaz transparent et invisible, qu'il ne faut ])as confondre avec les brouillards, qui ^nt formés d'eau liquide c-ondensée en petites gouttelettes ^les. L'atmosphère absorbe peu de clialeur obscure, et ^^^^'ïséquemment son émission est très-faible ; elle conserve "onc à partir d'une certaine hauteur, une tem\)érature suyé- '"'««w k celle du sol ; mais près du so\ eWe %^ \eîttav&\. w\ wiw

118 LA CIIALEUIU

tact des corps terrestres, et sa vapeur d*eau se condense sur la surface même de ces corps, quand leur température est assez basse. De là la rosée que nous voyons pendant les belles nuits d'été inégalement déposée sur les corps, suivant leur nature et leur exposition. Un morceau de fer posé sur une pierre dans une prairie restera sec, tandis que la pierre sera un peu humide, et que Therbe sera couverte de rosée. Au printemps, la tem])érature du jolir étant moins élevée que pendant l'été, le refroidissement nocturne peut abaisser audessous de zéro la température de certains corps terrestres, tels que les parties vertes, les jeunes pousses des plantes; leau qu'elles contiennent se solidifie en brisant les tissus, et les plantes gèlent. Ce phénomène s'appelle la geléeblanche. La rosée ne se dépose plus alors à l'état de gouttelettes liquides, mais à Tétat d'aiguilles de glace, qui forment le givre.

Au Bengale, où la température diurne est très-élevée, on peut pourtant obtenir delà glace par le rayonnement nocturne, en ayant recours à quelques artifices. On remplit de paille, corps mauvais conducteur de la chaleur, des fossés peu profonds, et on dispose sur cette paille des vases plats et découverts, qui contiennent de l'eau purgée d'air par l'ébullitibn. L'eau a une émission assez forte ; la paille la préserve contn* la chaleur du sol, et la glace se forme. On a remarqué que les nuits les plus propices à la production de la glace sont celles pendant lesquelles il y a peu de rosée, le ciel étant d'ailleurs pur et sans nuages. Évidemment, s'il y a peu de rosée, c'est que l'atmosphère est peu humide. Donc l'absence de la vapeur d'eau dans l'air favorise le rayonnement nocturne. On sait, en effet, depuis les recherches de M. Tyndall, queJa vapeur d'eau absorbe plus de chaleur que l'air sec avec lequel elle est mélangée. Les rayons émis par la terre traversent donc plus /ibrement l'air sec que YîàvWTttv^^^^lkrefroi-

RAYONKEUEKT DE LA CIIALELR. iiO

dissement nocturne augmente avec la séclieresse de l'air.

Les gelées blanches du printemps sont fatales aux cultivateurs; et ignorant leurs véritables causes, ils ont souvent accusé les astres d'exercer sur la terre une influence qu'ils ne peuvent avoir. Gomme la gelée blanche a lieu quand l'air est très-pur et très-sec, la lune brille dans le ciel du plus ^^f éclat, cl elle attire naturellement notre attention; mais il n'y a pas plus de raisons pour lui attribuer une action refroidissante qu'une action putréfiante, comme on l'a aussi fait, parce ([u*on voyait les substances animales se putréfier plus rapidement dans ces mômes circonstances : on ne remjirquait pas que ces substances se couvrent abondamment de rosée, eî; que c'est Teau qui cause là putréfaction. Bien loin de refroidir la terre, la lune lui envoie par réflexion la chaleur du so- M, comme Ta reconnu Melloni à l'aide d'instruments trèsdélicats.

Maintenant que la gelée blanche est expliquée par le rayonnement, on-cômprend bien l'effet des abris, tels que les minces paillassons avec lesquels les jardiniers protègent les plantes délicates, et celui des nuages de fumée dont on recouvre les ^^Jgnes, en allumant des feux de matières résineuses à une heure déjà avancée de la nuit, au moment où la température peut atteindre zéro. Cette pratique, qui devrait se répandre paf toute la France, est connue et mise en usage depuis long- **empsdans plusieurs pays, particulièrement au Pérou.

Les corps qui se refroidissent le ])lus pendant la nuit sont î^ussi réchauffés le plus fortement pendant le jour, dès que ^ rayons solaires les atteignent. Les végétaux paraissent ^î^re exception ; mais il faut observer que l'eau qu'ils contiennent s'évapore, et que l'évaporation consomme de la chaleur, qui ne peut alors servir à élever la température. La *^^ sèche exposée au soleil peut acquérir 20 à 40 degrés de phsque Vajr, et ks corps n)irs pvcnwowV, \\\\ e^vi^.^ ^v\ Vfc^sv-

120 LA CUALEUR.

pératurc encore plus grand ; ces faits montrent bien la coiTélation qui existe entre rémission et Tabsorption de la chaleur.

En hiver, les rayons solaires déterminent la fusion partielle de la neige qui couvre la terre ; cette fusion empêche la température du sol de s'élever, et donne au sol une humidité l'avorable aux plantes qu'il renferme. La fusion est très-lente, à cause de la faible absorption des rayons. Pour s'en convaincre, il suffît de jeter sur la neige de la poussière de charbon; la fusion devient rapide autour de chaque grain de ce charbon, parce qu'il absorbe beaucoup de chaleur, et la traînée de poussière est bientôt dessinée sur la neige par un sillon profond. La neige absorbe mieux lés rayons obscurs que les rayons lumineux : voilà pourquoi elle fond plus vite sous les arbres. Quand les arbres ont été échauffés par les rayons solaires, ils rayonnent à leur tour de la chaleur obscure vers la neige qui est à leur pied.

Le rôle préservateur de la neige se retrouve là nuit, quand le ciel est limpide. Le tapis blanc qui couvre nos cliamp^ rayonne faiblement vers les espaces célestes ; sa température s'abaisse peu au-dessous de zéro, et il empêche les plantes enfouies dans la terre d'être trop vivement refroidies.

Nous aurons souvent encore l'occasion d'admirer le rôle physique de l'eau à la surface de la terre. Mais nous ne devons le considérer en ce moment qu'au point de vue de 'a chaleur rayonnante, et nous terminerons ce chapitre par quelques observations sur la vapeur d'eau atmosphérique destinées à jeter un nouveau jour sur la physique du globe-

Rappelons que d'après les expériences de M. Tyndall, la vapeur d'eau atmosphérique absorbe et émet beaucoup plus de chaleur que l'air sec qui la contient.

Au fond d'une vallée, là où coule une rivière, l'air est m'ccssaii'cmcnt \)]w<> humide que sur \eï^ ^^î^Vevxw^ ^\c.\^§ et sur

les montagnes. Le soir, après un beau jour d'été, lorsque le soleil disparaît derrière les collines, la vallée est plongée dans l'obscurité et privée des rayons solaires avant les sommités ^vironoantes. L*air humide qu'elle contient commence aussitôt à rayonner vers les espaces célestes, et la vapeur d'eau surtout rend ce rayonnement très-intense. De là un refroidissement brusque, et la condensation de la vapeur en petites gouttes imperceptibles qui tombent comme une pluie fine, sins qu'il y ait aucun nuage. C'est le serein.

A mesure qu'on s*élève dans les pays de montagnes, on rencontre des couches d'air plus sèches, et elles absorbent HKïins les rayons solaires. Le voyageur qui parcourt au soleil lc8 glaciers des Alpes éprouve les effets de cette faible absorption. Les pieds sur la glace, il ressent dans tout son corps une chaleur insupportable. Les rayons solaires traversent li- ^ment Tatmosphcre sèche, et sont absorbés par les vetenientsqui deviennent brûlants. Mais l'air est froid, justement pwte qu'il n'y a pas assez de vapeur pour retenir la chaleur, *l quand le voyageur se met à l'ombre il ressent le froid excessif de cet air. On comprend aisément d'après cela pourquoi les miroirs et les verres ardents sont plus puissants sur les montagnes, ou plus généralement dans une atmosphère sèche.

La sécheresse de l'air est donc favorable à réchauffement ^les corps terrestres pendant le jour, et à leur refroidissement pendant la nuit. Aussi les coutrées les plus sèches sont ^lles où la température subit les plus lortes variations. Au Sahara, le sable est brûlant, l'almosphèrc est de feu pen- "ftnt le jour et le froid de la nuit est excessif; la glace s'y ^orme même. On trouve dans le récit d'un voyage exécuté ré- ^mment en Asie et en Océanic, par le comte Henry Russel- Killough *■ les plus curieux détails sur les températures ex-

« Paris, Uhnirie Hachette, 1864.

122 LA CIIALEUU.

ccssivcs delà Sibérie, du Thibel et de l'Austra la sécheresse est très-grande à certaines époq

On jour à Kaïnsk, en Sibérie, la températu 4 heures de zéro à 15 degrés au-dessous; après, le mercure du thermomètre rentra dans la boule, qui parut à moitié \idc, et pc veau s'était arrêté au bas du tube, il y aurait grés au-dessous de zéro ; ce jour-là l'eau-de-^ foin et les fourrures; « tout cela, dit l'auteur, le plus éblouissant soleil ; il n'y a pas de nua uiïe température oîi toute vapeur devient p sang s'arrête dans les veines. »

En Australie, l'excursion diui*ne du therm quelquefois 50 degrés. Notre voyageur a obser l'ombre, et 64 au soleil. « La mortalité, dit-i les enfants, devint alarmante; les oiseaux ton bres, foudroyés, pendant que d'autres se laiss la main, ou venaient se désaltérer dans les tli rieur des maisons. Les plantes furent calciné< tomber, lorsqu'on les touchait, comme la c gare. » Le capitaine Sturt a observé dans le c tralie, 54 degrés M'ombre et 71 au soleil.