DATES

28 Juin.

28 Juillet.

22 Septembre.

4 Mai.

11 Mai.

Soleil d'hiver.

« Il en résulte, dit Pouillet, que dans le trajet vertical, Tatmosphère absorbe au moins les 0,21 de la chaleur incidente, et au plus les 0,27, sans que le ciel cesse d'être serein. Je dois ajouter cependant que le 28 juin, auquel correspond labsorption de 0,28, on distinguait un léger voile blanc sur la voûte du ciel. D'ailleurs, d autres observations, pour lesquelles les séries n'ont pas pu être complètes ne m^ont accusé qu'une absorption de 0,18. Ainsi, Ton peut dire que l'absorption atmosphérique est comprise entre 18 et 24 ou 25 centièmes, sans qu'il soit possible de distinguer dans le ciel des vapeurs qui en troublent la transparence. »

La valeur moyenne de P trouvée par Pouillet, en supposant le soleil au zénith de Paris, est 0,759 ; c'est-à-dire que sur 1,000 rayons entrant verticalement dans l'atmosphère terrestre, il en arrive en moyenne 759 au sol de Paris.

Après Pouillet, M. le comte de Gasparin s'est proposé de déterminer au profit de l'agriculture, «non-seulement |a quantité de chaleur solaire qui frappe les corps opaques,

mais encore celle qui peut s accumuler dans ces corps : en un mot Tétat variable de la température de ces corps exposés au soleil aux différents jours de Tannée et aux différentes heures du jour > (Comptes rendus deFAcadémie des sciences pour 1853). L'instrument dont le savant agronome s*est servi dans cette circonstance est d une extrême simplicité. Il consiste en « une sphère de cuivre mince de 10 centimètres de diamètre, pesant au plus de 90 à 100 grammes, portant à son sommet une ouverture dans laquelle on engage un thermomètre dont la boule se soutient au centre à peu près de la sphère. L'ouverture est lutée ensuite par de la gomme laque ou de la cire. Cette sphère, portée sur un pied fortement fixé pour que le vent ne la renverse pas, placée à Tabri du rayonnement des corps environnants, et, autant que possible sur un poteau isolé, est peinte avec deux couches de noir de fumée appliquées au moyen d une huile siccative. »

(c Nous avons, dit M. de Gasparin, employé la boule à déterminer la chaleur qui vient du soleil dans un temps donné, et le résultat de douze expériences faites au. mois de février 1853, au château de Pomerols, près de Tarascon-sur-Rhône, nous a donné une valeur moyenne de 0,680 pour rde chaleur solaire qui traversait latmosphère à cette époque.

« A Versailles, M. Haëghens, seservantdu mêmemoyen, trouvait le 1*' mai, à 8 h. 50 m. du matin, 0,431 ; à 11 h. 60 m., 0,7276 ; enfin, à 6 heures du soir, 0,8346. La radiation avait augmenté pendant toute la journée.

«( M. Pouillet avait obtenu à Paris une valeur moyenne de 0,759. En nous servant de son pyrhéllomètre, nous avons eu au mois de juillet et d août 1842, à Orange,

une moyenne de 0,6759, un maximum de 0,8720 et un minimum dé 0,4904. »

M. de Gasparin considère également, dans ces sortes d'expériences, ce qu*il appelle la faculté d'accumulation de la boule, faculté qui dépend de la diaphanéité de lair, de sa température et de son état d'humidité. Il trouve, par exemple, que :

« A Versailles, pendant le mois d'août 1852, de 2 à 3 heures, la faculté d'accumulation a été exprimée par le chiffre 5,756 ;

« Dans le même mois, à Orange, par le chiffre 7,132 ;

« Enfin, au grand Saint-Bernard, par le chiffre 13,267 ;

(( Cette grande quantité de chaleur du Saint-Bernard, ajoute-t-il, n'a rien qui doive étonner, si Ion pense que cette station est élevée de 2,491 mètres au-dessus delà mer ; que la moyenne de la pression barométrique y est de 563™°,77, et qu'ainsi l'épaisseur de l'atmosphère au zénith étant 1 , le baromètre au niveau de la mer a 262"°',34 ; la couche d'air qui surmonte le point n'est que les 0,7395 de celle qui pèse sur la mer.

« U est facile de concevoir aussi que les rayons solaires éprouvent bien moins d'obstacles dans un air moins dense, plus froid et par conséquent moins chargé de vapeurs aqueuses ; car la tension des vapeurs décroît plus rapidement que le poids de l'air ; ainsi à Marseille, pour 14*^,1 de température moyenne, la tension de saturation est de 11™,99, et, au grand Saint-Bernard^ pour une température moyenne de 2*,66, cette tension n'est plus que de 3°*,75 ; c'est-à-dire que, pour une pression atmosphérique des trois quarts de celle de Marseille, la tension de la vapeur n'est plus que d'un tiers. »

C'est à de Saussure que l'on doit la première idée de comparer les intensités de la radiation solaire à deux hau • teurs différentes. On avait remarqué de son temps qu'un verre ardent perd de sa force au sommet d'une montagne élevée, mais au lieu d'assigner à ce phénomène sa véritable cause, en observant que la combustion des corps est d'autant moins vive qu'ils brûlent dans un air plus rare, ^ on s'était hâté d'eu conclure que les rayons solaires ne / sont pas chauds par eux-mêmes et qu'ils ont besoin pour engendrer la chaleur de se combiner à quelque principe subtil exhalé par la surface terrestre. Pour combattre cette manière de voir, de Saussure n'eut qu'à relever les indications de son héliothermomètre à deux stations dont la différence de niveau était de 1,514 mètres environ.

(( Dans l'intention dit-il, de faire avec cette boite deux expériences comparatives et bien parallèles entre elles, je la fis porter ^urla cime du Cramont, le 16 juillet 1774 ; là je la réchauffai lentement au soleil, jusqu'à ce que le thermomètre, qui était au fond, eût atteint le SO"" degré : dès lors je la tins exposée directement aux rayons du soleil pendant une heure précise, c'est-à-dire depuis 2 h. 12 m. jusqu'à 3 h. 12 m. ; et dans cette heure le thermomètre monta de 50^ à 70^. Un thermomètre semblable, appliqué sur le liège noirci au dehors de la boite, était monté à 21 degrés, et un troisième thermomètre, à boule nue, exposé en plein aux rayons du soleil, à 4 pieds au-dessus du g^* ron, ne se soutenait qu'à 5®.

. « Le lendemain, au retour de Gourmayeur, où j'eus le bonheur d'avoir un temps clair, parfaitement semblable à celui de la veille, je choisis une prairie découverte dans laquelle j'établis mon appareil : je fis en sorte.

— sien le réchauffant lentement au soleil, qu*à 2 lu 12 m. précises le thermomètre au fond de la boite se trouvât exactement à 50^, et dès lors je tins ma boite constamment exposée au soleil pendant une heure précise, en la retournant aux mêmes périodes et le même nombre de f<ns que sur le Cramont. Cependant le thermomètre renfermé dans la boîte ne monta qu'à 60"*, c'est-à-dire moins haut d'un degré que sur le Cramont, quoique celui qui était placé sur le liège en dehors de la boîte montât de 6*^ plus haut qu'au Cramont, savoir à 27**, et celui qui était en plein air, à 14** de plus que sur la montagne, savoir à 19*.

(( - Donc , dans les circonstances les plus semblables qu'il soit, à ce que je crois, possible de choisir, uue différence de 777 toises, dont la cime du Cramont est plus élevée que Courmayeur, diminua de 14® la chaleur que les rayons du soleil étaient capables de donner à ua corps entièrement exposé à l'action de l'air extérieur; de 6®, seulement, celle d'un corps qui était en partie à l'abri de cette action, et elle augmenta, au contraire, d'un degré , celle d'un troisième corps qui en était entièrement garanti. »

Les expériences de de Saussure ont été reprises dans notre siècle et poursuivies, de 1832 à 1842, par Forbe» et Kaemtz. Ces deux observateurs , en opérant à Brientz et sur le Faulhorn, avec une différence de niveau de 2,119 mètres , ont trouvé que :

1® La radiation solaire est, comme l'avait constaté <ie Saussure , plus; forte sur les montagnes que dans les plaines.

2^ Tout faisceau de chaleur solaire est formé de deux sortes de rayons : les uns facilement absorbables par

Tatmosphère et formant à peu près les 0,8 du nombre total, les autres se refusant absolument à toute extinction.

3^ Le nombre des rayons de premier ordre décroit en progression géométrique, et se réduit de 80 à 33 pour 100 dans le trajet vertical à travers latmosphère.

Forbes conclut de ces résultats remarquables que la portion de chaleur solaire qui , dans nos climats , arrive jusqua la sur&ce du sol, n*est pas aussi grande que I*avait pensé Pouillet, et quau lieu de former les 0,75 du nombre des rayons extra-atmosphériques, elle n'en est que les 0,53.

Ajoutons enfin, pour achever de caractériser Tinfluence de latmosphère sur les radiations calorifiques du soleil, que, d'après Melloni et Yolpicelli, un faisceau de chaleur solaire ne traverse pas une plaque diathermane avec une égale facilité aux différentes heures du jour, et que^ par suite, la composition du faisceau varie avec I épaisseur d'air qu'il a traversée.

Les mêmes circonstances qui favorisent l'intensité de la radiation solaire à la cime des montagnes élevées empêchent l'air de s'y échauffer : aussi, sans compter la fraîcheur des nuits, le moindre vent suffit -il pour y amener un abaissement notable de température. Il ne faut donc pas s'étonner que les explorateurs de ces hautes régions éprouvent ordinairement au soleil une chaleur accablante, tandis qu'il leur suffit de se mettre à l'ombre pour ressentir aussitôt le froid glacial de l'atmosphère. L^occasion s'offrit souvent à Bouguer d'étudier ce phénomène sur le plateau de Quito ; mais il était réservé à de Saussure de l'observer dans des conditions encore plu^

remarquables, puisque ce fut après une aecensiou périlleuse à travers les neiges que Tintrépide naturalisle , parvenu à la cime du Mont-Blanc, y trouva, malgré le froid de ces régions, 1 ardeur des rayons du soleil insupportable quand ils frappaient directement les mains ou le visage. Un illustre physicien anglais, M. Tyndall, est venu confirmer, sur ce point , le témoignage de de Saussure.

« L'air, sur les hautes montagnes, dit -il dans son Traité de la chaleur , peut être excessivement froid , quoique le soleil darde ses rayons brûlants. Les rayons solaires , qui , dans leur contact avec la peau humaine , sont presque douloureux, restent impuissants à échauffer lair d'une manière sensible ; il suffit de se mettre parfaitement à Tombre pour sentir le froid de l'atmosphère. Jamais, dans aucune circonstance, je nai tant souffert de la chaleur solaire qu en descendant du corridor^ au grand plateau du Mont-Blanc, le 13 août 1857 ; pendant que je m'enfonçais dans la neige jusqu'aux reins, le soleil dardait ses rayons sur moi avec une force intolérable. Mon immersion dans l'ombre du dôme du Goûté changea à l'instant même mes impressions; car là l'air était à la température de la glace. Il n'était pourtant pas sensiblement plus froid que l'air traversé par les rayons du soleil; et je souffrais, non pas du contact de l'air chaud, mais du choc des rayons calorifiques lancés contre moi à travers un milieu froid comme la glace. » (Traduction de M. l'abbé Moigno.)

Plus on s'élève, d'ailleurs, dans l'atmosphère, plus le contraste entre l'ardeur du soleil et la température de l'air est frappant; nous en trouvons diverses preuves

dans les récits* des aéronautes , mais la suivante suffira : elle est extraite des rapports de M. Camille Flammaribû sur son ascension du 15 avril 1868 :

(( Quoique le soleil soit ardent sur notre visage, dit l'infatigable observateur, la température décroît constamment. A 3,000 mètres, nous avons déjà 7 degrés au-dessous de zéro. A 4,150 mètres, point de notre plus grande élévation, nous avons eu 12 degrés de froid, tan* dis que le soleil était d'une chaleur intolérable pour nos têtes. »

La série d'ascensions périodiques que vient d'inaugurer M. Flammarion promet, comme on voit, à la météorologie tout entière une riche moisson de faits intéressants.

Si la sécheresse est, en quelque sorte, permanente dans les hautes régions de l'atmosphère, l'air des plaines ou des montagnes peu élevées est généralement humide, ce qui en diminue plus ou moins la transmission calorifique. Ce fut P. Prévost qui, dans son Traité du calorique rayonnant^ publié en 1809, avança le premier que l'air humide perd de sa transparence par la chaleur; cette manière de voir fut confirmée depuis par les expériences de M. Tyndall, qui regarde la chaleur absorbée par la vapeur d'eau répandue dans l'air comme étant égale à 72 fois environ celle qu'absorberait cet air s^il était sec. D'après ce même physicien, l'atmosphère peut\être saturée de vapeur d'eau sans que l'azur du ciel en soit altéré; de sorte qu'une grande transparence pour la lumière serait compatible avec une grande opacité pour la chaleur. Mais un autre observateur, qui s'est beaucoup occupé de cette question, M. Poey, trouve, au contraire, que plus lair est sec , plus on est frappé de la. pureté du

ciel, et que la première annonce d*un cbangement de temps est Tapparitioa d*un voile de vapeur qui vient en ternir Tazur. On peut, d'ailleurs, à Tappui de cette dernière opinion, citer une remarque déjà ancienne, puisqu'elle remonte à Tannée 1774 : elle est due à Maoquer (1718-1784) , célèbre chimiste français, qui, dans le compte rendu de ses ess£us au moyen de verres ardents , s exprime ainsi :

« Une circonstance dont il est très-essentiel d*être prévenu, et que tous ceux qui se sont servis avant nous de ces instruments ont éprouvée, ainsi que nous, avec beaucoup de désagrément, c est que, dans un climat tel que celui-ci, et peut^tre même dans tous les climats, à peine, pendant le cours de toute Tannée, se trouve-t-il sept ou huit jours entièrement favorables aux expériences, il ne suffit pas pour cela qu'il fasse du soleil, et ce que tout le monde appelle un beau temps ; il faut encore que Tair soit très-pur et entièrement exempt de poussière et de vapeurs de quelque genre que ce soit. L'expérience ne nous a démontré que trop souvent que cette circonstance influe plus qu'on ne pourrait l'imaginer sur la force et les effets du foyer. Le moyen qui m'a paru le plus sûr pour reconnaître les temps les plus favorables au travail, ça été de considérer, soit à la vue simple, soit encore mieux avec une lunette, l'objet le plus éloigné qu'on peut apercevoir : plus on voit cet objet bi^i nettement et bien distinctement , plus il est certain que Tair est bien disposé pour les expériences ; mais ce qu'il y a de bien fâcheux, à cause de l'incertitude que cela jette sur les résultats des expériences, c'est que Tair est sujet, à cet égard, à des vicissitudes fréquentes et souvent très -promptes. Il m'est arrivé

nombce de fois de voir, dans le cours d'une expérience qui ne durait que quelques minutes, des matières qui, par leur fonte parfaite et tous les autres phénomènes de la plus violente chaleur, éprouvaient la plus forte action du foyer se refroidir presque instantanément jusqu'à se figer, sans qu'il parût dans lair aucun changement sensible ; et, dans ce cas, lorsque j'avais eu la précaution de m'assurer de l'état de l^air par l'épreuve de la lumière en commençant l'expérience, si je réitérais la même épreuve lorsque le foyer me paraissait moins actif, je ne manquais guère d'observer que l'objet éloigné me paraissait sensiblement moins net. »

11 est juste de reconnaître d'ailleurs que, dès l'année 1702, Homberg (1652-1715), médecin du duc d'Orléans, avait fait la plupart des remarques précédentes en se servant du verre ardent du Palais-Royal. Il avait même observé que les rayons solaires n'ont jamais plus de force qu'après une pluie abondante, quand le soleil apparaît entre deux nu^es ; et la raison en est sans doute que l'air se trouve alors momentanément débarrassé des poussières qu'il tient en suspension et d'une partie de sa vapeur d'eau. Homberg reconnut enfin que le foyer de son verre ardent n'avait qu'une faible énergie pendant les chaleurs extraordinaires de l'été de 1705, tandis qu'il produisait durant les froids les plus vigoureux des effets calorifiques remarquables ; mais l'influence de la densité de l'air sur la combustion jouait probablement le principal rôle dans cett0 circonstance. Au reste, on a déjà vu que Flàugergues avait été conduit par des observations précises à reconnaître que l'intensité de la chaleur solaire est la même en hiver qu'en été ; et tel est aussi le résultat des

expériences que vient de publier le P. Secchi, directeur de l'observatoire romain. Cet astronome ayant en effet essayé de mesurer avec un appareil de son invention Tintensité calorifique de la radiation solaire^ a trouvé non-seulement qu'elle n'est pas moindre au solstice d'hiver qu'au solstice d'été, mais encore que pour une même hauteur du soleil au dessus de l'horizon elle est deux fois plus grande à la première époque qu'à la seconde. De tous ces faits on est donc forcé à conclure que l'air humide est beaucoup moins perméable que l'air sec aux rayons du soleil , et que le froid en ménageant à ces rayons un passage plus facile dans l'atmosphère leur conserve une partie de leur ardeur.

Cette dernière influence n'est sans doute pas à négliger dans les zones glaciales ; mais, ce qui contribue surtout à rendre excessive la chaleur des étés de ces régions, c'est que la durée du jour peut y varier de vingt-quatre heures à six mois. Aussi, entre 70 et 80 degrés de latitude nord, le soleil est-il parfois assez ardent pour fondre comme à l'équateur le goudron des vaisseaux. Le voyageur Acerbi dit avoir souvent relevé en Laponie des températures de 40 à 45 degrés au soleil ; il se plaint à diverses reprises de la chaleur accablante dont il avait à souffrir durant ses excursions à travers ce pays. Voici d'ailleurs une des plus curieuses observations qu'il fit à ce sujet :

«c Cherchant, dit-il, à établir quelle pouvait être la chaleur du soleil à minuit, temps où le soleil est élevé à l'horizon d'environ deux ou trois de ses diamètres, nous voulûmes tenter si nous pourrions allumer nos pipes au foyer d'un verre ponvexe. A peine avions-nous commencé l'expérience, q^e la fumée en indiqua le succès. »

Cependant il peut se &ire que le vent, la sécheresse de

Fair et la réverbération produite par les neiges des rayons solaires vers l'espaoe amènent dans les régions boréales de grands abaissements de température. C'est ainsi que le comte Henry Russell, voyageant en Sibérie, a vu par un soleil radieux, l'eau-de-vie geler sous le foin, et le thermomètre descendre à plus de 35 degrés au-dessous de zéro. Disons cependant que dans cette circonstance, lexposition d'un thermomètre ordinaire à Tair libre ne pouvait fournir que des indications erronées relativement à Tintensité de la radiation solaire, et qu'il eût été préférable, ou de mettre rinstrument à labri du vent comme le recommande Flaugergues, ou de se servir d'appareils plus exacts, tels que ceux de de Saussure ou de Pouillet.

L'air étant également très-sec dans les lieux éloignés des mers et privés d*eau, Tardeur du soleil y devient le plus souvent insupportable pendant presque toute la durée du jour, tandis que le froid des nuits y est toujours trèsvif. C'est ce qu'on remarque, en particulier sur les plateaux de l'Asie centrale, et surtout dans certaines parties de la zone torride, telles que le Sahara, l'intérieur de l'Australie, etc. Afin de donner une idée des écarts de température observés dans ces dernières régions, disons qu en Australie, par exemple, le thermomètre varie parfois de 50 degrés en un jour et que deux voyageurs dignes de foi, le comte Henry Russell et le capitaine Sturt, disent y avoir constaté l'un 64 et l'autre 71 degrés au soleil.

Nous devons faire observer encore que dans les contrées sèches l'air n'est pas toujours d*une grande pureté, et qu'au Sahara, par exemple, il est mélangé de poussières très-fines dont les pluies ne viennent jamais le débarrasser. Jusqu'à quel point la radiation solaire en est*elle

affaiblie? Quelle est Tintensité de cette même radiation dans les autres parties de la zone torride, où le ciel plus riche en vapeur d'eau que dans les zones tempérées se montre si transparent pour la lumière ? Dans quelle pro* portion s'éteignent enfin les rayons calorifiques qui traversent obliquement l'atmosphère pour aller réchauffer les zones gladales ? Telles sont les principales questions qu'il importerait encore de résoudre; malheureusement on est forcé de s en tenir à cet égard à de simples conjectures, faute de données précises. Il serait cependantd autant plus nécessaire de mesurer directement l'intensité de la radiar tion solaire à diverses latitudes que les variations hygrométriques à la surface du globe sont peut-être fort diffé* rentes de celles qu'on observe en France dans le cours d'une année, et que par suite les calculs de Pouillet, uniquement fondés sur ses expériences de Paris peuvent ne pas donner la vraie somme de chaleur que le soleil envoie annuellement à la terre. .

Quoi qu'il en soit de la solution de ces questions importantes, et quand même l'intensité de la radiation solaire dans les régions intertropicales ne serait guère plus grande qu'à Paris, nous allons essayer de montrer que la plupart des contrées où le ciel reste longtemps pur offrent de sérieux avantages au point de vue des applications mécaniques de la chaleur solaire.

A ne considérer que les expériences de Pouillet, chaque centimètre carré normalement exposé aux rayons du soleil reçoit à Paris environ une unité de chaleur par minute, de 8 heures du matin à 5 ou 6 heures du soir pendant tout le cours de l'année. D'où il suit qu'il tombe, dans les mêmes conditions, sur un mètre carré 10 calories par minute.

c*e8t-à-dire une quantité de chaleur suffisante pour faire bouillir en moins de dix minutes un litre d*eâu à la température ordinaire. Afin d évaluer d'une manière approximative le travail que peut ainsi recueillir une sur&ce d*un mètre carré, observons qu'une calorie équivaut au minimum à un travail de 425 kgm.; en sorte que la sur&ce en question reçoit 4,250 kgm. par minute, ce qui fait 70 kgm., 8 par seconde. Divisant ce dernier nombre par 75, valeur en kilogrammètres du cheval-vapeur, on trouve 0,94. Ainsi, le soleil par un beau jour lance pendant 8 ou 9 heures à Paris un travail de près d'un cheval-vapeur par mètre carré I A la vérité, ce travail est purement théorique, et ce serait commettre une grave erreur que de le croire suffisant pour alimenter une machine à vapeur ou même à air chaud de la force d'un cheval. En outre, on ne saurait emmagasiner les rayons du soleil sans recourir à l'emploi de châssis vitrés qui en absorbent les 2 ou 3 dixièmes. Mais, il faudrait s'exagérer singulièrement l'importance de ces restrictions pour méconnaître celle de la source calorifique elle-même, surtout si l'on observe qu'on peut toujours se procurer un surcroit de chaleur incidente au moyen de réflecteurs de formes et de dimensions convenables. Au reste, on verra plus loin par des expériences variées beaucoup mieux que par un calcul approximatif ({ue la chaleur du soleil serait loin d'être à dédaigner comme force motrice, même dans nos climats, si l'état du ciel permettait de la recueillir avec autant de régularité que sur d'autres points du globe.