PLATINE

incandescent.

CUIVRE ù 400°.

CUBE à 100°.

Sans écran

Sel gemme

Chaux lluatée blanche

Spath d’Islande

Verre de glace

Cristal de roche

Chaux sulfatée blanche

Alun

Glace (eau congelée)

Dans chaque série d’expériences on représente par 100 l’intensité des rayons incidents, c’est-à-dire que l’on rapporte les effets observes à celui qui est produit sans l’interposition d’un écran. On reconnaît que les rayons émis par le cube à 100° sont plus facilement absorbables que ceux des autres sources, car ils traversent seulement le sel gemme et la chaux lluatée , et sont absorbés en totalité par les autres écrans, tandis que les rayons émis par le cuivre à 400° traversent le spath d’Islande, le verre et le cristal déroché. Bien plus, le faisceau de rayons donné parle platine incandescent les traverse tous à l’exception de la glace, et celui qui est émis par la lampe Locatelli est transmis par tous les écrans avec une intensité encore plus grande. Ainsi, à mesure que la température de la source est plus élevée, les rayons traversent plus facilement les corps transparents et incolores.

On reconnaît en outre que, parmi ces corps, le sel gemme laisse passer la même proportion des divers faisceaux incidents, 92 pour 400 ; on doit en conclure qu’il est diathermane, c’est-à-dire transparent pour les divers rayons de ces sources calorifiques, et que la proportion de 8 p. 100, qui est la différence entre l’intensité des faisceaux incidents et transmis, indique la perte due aux réflexions à l’entrée et à la sortie de l’écran.

La transparence calorifique du sel gemme, permet d'utiliser ce corps pour former des prismes et des lentilles destinés aux recherches sur le rayonnement calorifique , cette substance solide étant celle qui possède au plus haut degré cette propriété; on avait pensé que tous les rayons,

EFFETS jCALORIFIQUES.

quelle que fût la température de la source , traversaient cette matière sans éprouver d’autre absorption que celle qui résulte de la réflexion régulière ou irrégulière du faisceau incident sur les surfaces d’entrée et de sortie, maisMM. de la Provostaye etDesains(l) ont montré que les faisceaux des rayons calorifiques émanés de sources à température trèsbasse étaient partiellement arrêtés par le sel gemme. Dès lors cette substance peut agir comme les autres corps; elle éteint quelques-uns des rayons les moins réfrangibles, et dans l’étude du spectre calorifique obtenu avec un prisme fait avec cette matière, il doit y avoir des rayons obscurs encore moins réfrangibles que ceux qui ont été examinés et dont on n’a pu observer les effets. On ne connaît donc pas de corps tout à fait dialhermane pour toute espèce de rayons, et si un tel corps existait, il ne s’échaufferait pas par rayonnement et ne pourrait varier de température qu’en s’échauffant ou se refroidissant par voie de conductibilité.

Quand une substance diathermane absorbe une partie des rayonsdncidents, si l’on ne tient pas compte de la perte qui résulte de la réflexion, cette absorption donne lieu à Réchauffement de la matière, qui peut alors agir à son tour comme source calorifique. On sait que les différentes recherches faites sur la chaleur rayonnante par Leslie, Rumfort, Dulong, de la Provostaye et Desains, etc..., ont montré l’égalité qui existe entre le pouvoir émissif et le pouvoir absorbant d’un corps pour des rayons émanés d’une même source calorifique; il en résulte que les corps qui s’échauffent le plus deviennent à température égale les sources lesplus actives. Ce principe étenduà la lumière, et ainsi qu’on l’a expliqué dans le tome Ier, page 162, a permis à M. Kirchhoff de rendre compte du phénomène des raies du spectre solaire; il ne sera pas donné plus de détails sur ce sujet, n’ayant parlé des effets produits par les écrans que pour montrer comment on pouvait distinguer dans le rayonnement calorifique les éléments différemment réfrangibles ou absorbables qui le constituent.

Si au.lieu de se servir d’écrans incolores on emploie des écrans colorés, comme dans les recherches de MM. Melloni, Masson et Jamin (2), Franz (3), indépendamment de l’action que les écrans

(1) Comptes rendus de l'Académ. des sciences, t. 30, p. 84.

(2) Comptes rendus de l'Académ,. des sciences , t. 31, p. 14.

(3) Ann. dePoggend., t. 94, p. 337, et t. 101, p. 40. — Ann. de chimie et de physique, 3e série, t. 40, p. 111, ett. 51, p. 488.

exercent sur les rayons infra-rouges, ainsi que les précédents ils agissent en même temps par absorption sur des rayons dont la réfrangibilité est comprise entre les limites du spectre solaire A et FI. En isolant alors chaque partie d’une réfrangibilité bien déterminée d’un spectre, et en étudiant l’effet de ces écrans sur la lumière et sur ceux qui agissent sur les thermoscopes, on trouve toujours que dans les parties correspondantes l’extinction et la transmission de la lumière suivent les mêmes lois que l’extinction et la transmission de la chaleur, conséquence nécessaire de l’identité de ces deux agents.

Quant aux rayons compris dans la partie infra-rouge, ils sont absorbés plus ou moins, selon la nature des corps, comme lorsqu’on a fait usage des écrans incolores; M. Franz a reconnu qu’en général les liquides colorés en bleu absorbent ces rayons calorifiques invisibles , tandis que ceux colorés en rouge les laissaient passer ; le chromate de potasse, par exemple, est diathermane pour ces rayons.

Melloni avait trouvé, dès ses premières recherches, que la teinte plus ou moins foncée de certains corps n’apporte aucune modification dans la manière dont les rayons obscurs sont transmis; ainsi le quartz enfumé a la même diathermanéité que le quartz limpide ; de plus, le noir de fumée en couche mince, placé sur une plaque de sel gemme ou d’un autre corps (1), Jaisse également bien traverser ces rayons et ne porte obstacle qu’à la transmission des rayons plus réfrangibles qui sont compris entre les réfrangibilités A et H du spectre solaire. Ce fait est remarquable, etmontre que le carbone n’a qu’un faible pouvoir de diffusion. On a déjà parlé de ces effets dans les préliminaires de ce volume, page 11.

Les liquides incolores ou colorés se comportent comme les corps solides ; les uns sont très-diathermanes comme le sulfure de carbone, d’autres comme l’eau sont au contraire très-absorbants. M. Desains (2) a constaté que le chlorure de carbone liquide, à égalité d’épaisseur, est plus facilement traversé par la chaleur obscure que le sulfure de carbone lui-même. Le chloroforme présente une diathermanéité assez grande, mais moindre. La benzine et la glycérine au contraire sont des liquides très-absorbants. Si l’on rapproche ces résultats du pouvoir absorbant que l’eau exerce, on pourrait peut-être en conclure qu’en général l’hydrogène apporte un pouvoir absorbant assez grand dans les combinaisons dont il fait partie.

(1) Comptes rendus de VAcad. des sciences, 1839, t. 9, p. 315.

(2) Id., t. 05, p. 407.

EFFETS CALORIFIQUES

Le brome, qui sous une petite épaisseur est pour ainsi dire opaque , se laisse traverser par les rayons calorifiques infra-rouges comme le quartz enfumé. Une dissolution concentrée d’iode dans le sulfure rie carbone offre un autre exemple de ce genre d’action ; ce liquide, d’un rouge très-foncé sous une faible épaisseur, et dont une couche plus épaisse ne laisse traverser aucun rayon lumineux, laisse cependant passer presque en totalité la partie infra-rouge du spectre. On verra le parti que M. Tyndall a pu en tirer pour des expériences dont les résultats seront cités plus loin.

Le gaz et les vapeurs agissent par absorption sur le rayonnement calorifique comme les solides et les liquides; mais la quantité de matière qui se trouve sur la route des rayons étant plus petite, il faut des dispositions particulières pour étudier les effets produits. MM. Tyndall et Magnus se sont particulièrement occupés de ces questions (1).

M. Tyndall, dans plusieurs séries d’expériences, a fait usage d’une source calorifique obscure (cuivre chauffé au-dessous du rouge à i00° environ) et delà disposition suivante : un tube horizontal, terminé par deux faces en sel gemme , est placé, devant une des faces d’une pile thermo-électrique, de façon à ce que les rayons émanés de la source passent par le tube avant de frapper la face de la pile; une autre source calorifique semblable, servant de source de comparaison, agit sur l’autre face de la pile, de sorte que si les deux sources sont égales, l’aiguille du galvanomètre reste à 0. Si l’un ou l’autre flux calorifique l’emporte, aussitôt l’aiguille est déviée en raison de la différence de température, et l’on peut conclure des intensités du courant électrique déduites de ces déviations les intensités relatives des deux faisceaux calorifiques. On raréfie l’air dans le tube, puis on y introduit successivement différents gaz, mais sous une pression de 2 centim. 5 de mercure, c’est-à-dire ayant ^ de la force élastique de Tair extérieur. Les nombres suivants expriment les quantités relatives de chaleur absorbée parles gaz sous cette faible pression, en prenant pour unité celle absorbée par l’air atmosphérique à la pression ambiante :

Noms des gaz. Absorption relative.

Air 1

Oxygène 1

(1) Tyndall, Philosoph. I ransact ., 18G1 et 18G2 .-Sur la radiation , 1865. — Magnus Ann. de Pocjgend., t. 1 14. — Mémoires de l’Acad. de Berlin, 18G2. —Ann. de chimie et de physique , 3e série, t. 03, G4, GG et G7; 4e série, t.3 .

LA LUMIÈRE. — T. If.

Noms des gaz. Absorption relative.

Azote \

Hydrogène . 1

Oxyde de carbone 750

Acide carbonique 072

Acide chlorhydrique 1005

Protoxyde d’azote 1500

Acide nitreux 1800

Hydrogène sulfuré 2100

Ammoniaque 5400

Gaz oléfiant 0030

Acide sulfureux 0480

Chacun de ces gaz est transparent pour la lumière, c’est-à-dire que les rayons compris dans les limites du spectre visible les traversent également bien; mais pour les rayons déplus grande longueur d’onde émanés de la source obscure il y a de grandes différences dans les pouvoirs absorbants. Ces différences montrent que les gaz simples se comportent à peu près de même et absorbent peu la chaleur rayonnante ; mais les gaz composés ont un pouvoir absorbant considérable, et il semble qu’il soit d’autant plus grand que les gaz sont près de leur changement d’état.

Les vapeurs se comportent de même; en prenant pour unité l’absorption de l’air à la pression ambiante, on a pour les vapeurs placées dans le tube indiqué précédemment, sous la pression de ^ d’atmosphère :

Noms des vapeurs.

Absorption relative.

Sulfure de carbone 47

Benzine 13G

Éther sulfurique 440

Éther formique 518

Éther acétique GI2

Chacune de ces vapeurs dégagées dans l’air, devant un corps qui émet des rayons obscurs, intercepte plus ou moins le flux calorifique.

Les parfums répandus dans l’air produisent un effet analogue, bien qu’ils ne s’v trouvent qu’en très-faible quantité. On a cité dans le tableau suivant les résultats observés par M. Tyndall en plaçant dans un cou-

EFFETS CALORIFIQUES, rant d’air passant clans le tube qui forme écran un papier buvard hu-

mecté d’une huile essentielle :

Substances odorantes. Absorption.

Essence de rose 34

Essence de lavande 00

Fleurs de camomille 87

Huile de cassia 100

Essence d’anis 372

Ainsi de très-faibles quantités de vapeur contenues dans l’air lui donnent un grand pouvoir d’absorption pour les rayons moins réfrangibles que le rouge prismatique. D’après M. Tyndall, la vapeur d’eau elle-même a un énorme pouvoir absorbant, et l’effet produit par l’atmosphère sur la chaleur solaire doit être rapporté presque en totalité il la vapeur aqueuse, tant son action surpasse celle de l’air sec. En effet, suivant son évaluation, la vapeur d’eau dans les conditions hygrométriques ordinaires a un pouvoir absorbant 200 fois plus grand que celui de l’air dans lequel il est diffusé, ce qui donne pour l’action de la vapeur d’eau comparée à poids égal une valeur plusieurs milliers de fois supérieure à celle de l’air sec.

M. Magnus(l), tout en ayant trouvé pour les pouvoirs absorbants des différents gaz des valeurs qui s’accordent avec les valeurs indiquées plus haut (autant qu’on peut l’espérer, les méthodes d’expérimentation n’étant pas les mêmes), a cependant obtenu pour la vapeur d’eau des résultats différents ; car, d’après ses expériences, [l’air humide contenant de la vapeur d’eau transparente ne diffère pas beaucoup de l’air sec, tandis que quand cet air contient de la vapeur vésiculaire, il absorbe facilement la chaleur. Les résultats différents obtenus par M. Tyndall ne proviendraient, suivant lui, que delà condensation delà vapeur d’eau par les parois des appareils ainsi que de l’action exercée par l’eau ainsi condensée sur les rayons calorifiques et sur la pile. Il faut remarquer, cependant, que si l’action excercée par les vapeurs est proportionnelle à celle qu’exercent les mêmes corps à l’état liquide, comme on va le voir ci-après, alors l’eau et la vapeur vésiculaire étant assez fortement absorbantes, la vapeur aqueuse transparente doit l’être également.

(1 ) Ann. de Pnyj.,t. 118, p. 575. Ann. de chimie et de phys., 3e série, t. 05, og et G7. Archives des sciences physiques et naturelles , Genève, nouvelle période, 1. 18, p. 50 et 83, t. 20, p. 152, et t. 27, p. 88.

M. Tyndall a trouvé en effet que l’absorption opérée par plusieurs vapeurs est proportionnelle à celle que donnent les mêmes substances à l’état liquide; il a établi ce résultat en montrant que l’ordre d’absorption est le même dans les deux cas, soit que l’on emploie une série de liquides contenus dans des auges , soit les mêmes corps à l’état de vapeur dans le tube dont il a été question plus haut.

M. P. Desains (1) a déterminé directement les pouvoirs absorbants que l’éther ordinaire et l’éther formique à l’état liquide et à l’état de vapeur exercent sur le llux calorifique provenant d’une source obscure à 400° ou bien émané d’une lampe à cheminée en verre, et il a trouvé exactement les mêmes nombres ; au lieu d’employer des tubes et des auges formées par des plaques eu sel gemme, il a fait usage de lames de spath fluor très-limpide, qui, bien que moins diathermanes que le sel gemme, comme on l’a vu plus haut dans le tableau de la page 30, sont néanmoins très-perméables au rayonnement calorifique (2). Au moyen de ces dispositions, il a pu constater que l’éther, à l’état liquide ou à l’état de vapeur, exerce la même action absorbante sur les rayons calorifiques, pourvu que le nombre des molécules actives que les rayons rencontrent soit le même. En opérant sur le gaz d’éclairage, il a constaté également que dans un tube déterminé un poids constant de ce gaz exerce une action complètement indépendante de la quantité plus ou moins grande d’air qu’on y mêle; on sait que dans ces circonstances le pouvoir absorbant de l’air est si faible qu’on peut le négliger.

On a vu plus haut que l’acide carbonique avait un pouvoir absorbant plus grand pour les rayons obscurs que celui des gaz simples, mais bien moindre que celui des autres gaz composés et plus de six fois moindre que le gaz oléfiant et l’acide sulfureux. M. Tyndall a reconnu que si l’on se sert, comme source calorifique, de la flamme de l’oxyde de carbone dans laquelle l'acide carbonique formé par la combustion est l’agent principal du rayonnement, alors l’acide carbonique est beaucoup plus absorbant pour cette source que les autres gaz et au moins deux fois autant que le gaz oléfiant. Cet effet est analogue à celui que l’on observe dans l’émission de la lumière, et résulte du principe de l’égalité entre le pouvoir émissif et le pouvoir absorbant d’un môme corps à égalité de température, car dans cette flamme, l’acide tarbonique, étant le corps qui rayonne, donne des rayons qui sont absor-

(1) Comptes rendus de l'Acad. des sciences, t. 04, p. 108G.

(2) Ici., t. 05, p. 407.

EFFETS CALORIFIQUES

bés erfplus grande abondance parce corps que par d’autres substances. M. Tyndall a même proposé l’emploi de la flamme de l’oxyde de carbone pour révéler la présence dans l’atmosphère de traces d’acide carbonique. Le rayonnement calorifique de la flamme de l’hydrogène, par la même raison, est presque entièrement arrêté au moyen d’une couche d’eau de quelques millirfièlres d’épaisseur (1).

§ 3. Incandescence produite par les rayons calorifiques obscurs.

L’emploi de la solution d’iode dans le sulfure de carbone, dont on a parlé plus haut page 33, qui lorsqu’elle contient suffisamment d’iode est sensiblement opaqiie pour la lumière, mais reste perméable aux rayons infra-rouges, a permis à M. Tyndall (2) de concentrer ces rayons obscurs sur une étendue déterminée et d’élever au-dessus du rouge la température des corps qui se trouvent soumis à leur influence. Pour faire cette expérience, il s’est servi, comme source calorifique, d’un arc voltaïque donné par un régulateur photo-électrique; les rayons concentrés par le miroir concave fixé au fond du régulateur traversaient un écran plan terminé par deux plaques minces de verre et contenant la dissolution d’iode, et après ce passage le faisceau convergent ne produisait plus de lumière au foyer, mais était capable d’enflammer en ce point le papier, le charbon et les corps combustibles. Mais ce qui montre que les rayons pouvaient élever la température au-dessus du rouge sans le secours d’aucune action chimique, c’est qu’en tombant sur une lame de platine plalinisée, dans le vide ou dans l’air, ils ont élevé celle-ci à l’incandescence et l’ont rendue capable d’émettre des rayons lumineux, c’est-à-dire des rayons d’une réfrangibilité plus grande que celle des rayons incidents (3).

(1) Ann. de physique et de chimie, 4e série, t. 3, p. 50G.

(2) Tyndall, Sur la radiation , 1865. — Philosoph. transact., I. 150, p. l (18G0) (mém. du 23 nov. 1865).

(3) Je dois faire remarquer qu’il est à ma connaissance que ce sujet, avant 1865, avait déjà attiré l’attention des savants. En effet , lors du concours pour le prix Bordin à décerner en 1864 par l’Académie des sciences de l’Institut de France, et dont j’étais un des juges, un mémoire inscrit sous le n° 1, et portant pour épigraphe « fiat lux », avait été déposé au secrétariat le 20 juin 1864. L’auteur proposait de construire de grands miroirs et d’examiner l’effet de la chaleur rayonnante pour observer si l’on ne changerait pas la longueur d’onde des rayons émis par les corps placés au foyer. Le prix ne fut pas décerné et le concours fut prorogé à l’année suivante. ( Jugement du concours, décembre 1864 ; résumé, Comptes rendus, tom. 60, p. 280, fév. 18G5.)

Ce mémoire, auquel une addition fut faite avant le 29 août 1864, lit partie du concours

Quand on place ainsi le platine au foyer du miroir, on ne tarde pas à distinguer les images des deux charbons, points où l’élévation de température est la plus forte, de sorte que les deux extrémités polaires de ces charbons ont, pour ainsi dire, leur image thermographique qui n’apparaît qu’au moment où le platine est porté à l’incandescence. En opérant de cette manière, l’écran plan de siflfure de carbone iodé absorbant les rayons compris entre les réfrangibili tés correspondant aux raies A et H du spectre solaire s’échauffe assez vivement, et l’inflammation du sulfure arrive fréquemment. Pour obvier à. cet inconvénient, on fait généralement l’expérience de la manière suivante, comme le représente la figure -4b :

Le régulateur de lumière électrique est en R, et les charbons polaires peuvent être placés au centre de l’appareil. Le miroir en verre argenté M est mobile au moyen de la tige P, de sorte qu’on peut l’avancer ou l’éloigner et faire converger les rayons émanés de l’arc plus ou moins loin en avant de l’appareil. Au lieu d’un écran plan de sulfure de carbone iodé, on met simplement un ballon B rempli de cette dissolution, lequel étant placé à l’orifice de la lanterne fait fonction de lentille et d’écran, et fait converger vers a les rayons qui tombent sur sa surface antérieure. En a on met les corps combustibles qui doivent recevoir l’action du foyer calorifique.

On peut demander au foyer invisible situé en avant du ballon B ce que l’on obtient d’un foyer ordinaire ; le bois, le papier, le fulmi-coton s’enflamment. Mais l’épaisseur du verre du ballon déforme un peu les images, de sorte que l’expérience faite avec le platine platinisé peut ne pas réussir, ce qui n’a pas lieu en opérant avec un écran plan.

de l’année suivante, et voici ce qui est dit dans le rapport de M. Fizeau (Comptes rendus, t. 02, p. 480). « Ce travail renferme des considérations étendues et intéressantes sur les « tranforrnations que les diverses radiations paraissent éprouver dans les phénomènes de « fluorescence, de phosphorescence et d’échauffement par la chaleur rayonnante; phéno- « mènes dans lesquels les nouvelles radiations possèdent en général une réfrangibilité plus « faible que celle des radiations primitives qui leur ont donné naissance.

« L’auteur s’est posé la question de savoir s’il serait possible de réaliser la transforma - « tion inverse, c’est-à-dire celle des radiations moins réfrangibles en radiations plus réfran- « gibles, et il propose plusieurs dispositions expérimentales destinées à résoudre cette « question. Malheureusement le mémoire ne renferme pas de conclusions définitives, et « l’on doit regretter, avec l’auteur, que des circonstances particulières ne lui aient pas « permis de pousser plus loin les recherches. »

L’auteur, M. Akin, qui a publié depuis son mémoire, n’avait fait à cette époque aucune expérience.

EFFETS GALOU I FI QU ES

M. Tyndall a répété les mêmes expériences avec un verre noir dont la couleur est donnée par le carbone, car on a vu que ce dernier corps est diathermane pour les rayons infra- rouges ; mais il faut des verres noirs qui en couches minces sont rouges, et non pas ceux qui sont alors verts, car ces derniers arrêtent les rayons calorifiques obscurs. Néanmoins, les expériences réussissent mieux avec les écrans plans de sulfure de carbone contenant l’iode en dissolution.

Ces expériences permettent de reconnaître que les rayons infrarouges, même lorsqu’ils sont concentrés, ne donnent aucune impression

lumineuse sur la rétine ; en opérant ainsi on doit se mettre à l’abri de réchauffement des parties de l’œil qui entourent la rétine. Nous verrons du reste, en parlant des effets physiologiques, que ces rayons sont en partie absorbés par les milieux qui composent l’organe de la vision, et qu’en deçà de la longueur d’onde correspondante au rouge extrême, les rayons émanés des sources lumineuses n’exercent plus d’effet sur nos yeux.

M. Tyndall a donné le nom de phénomènes de calorescence à ces phénomènes qui mettent en évidence un changement de réfrangibilité entre les rayons reçus par les corps et les rayons émis, c’est-à-dire qui indiquent une émission de vibrations rapides succédant à une absorption de vibrations plus lentes.

En admettant, comme on le fait habituellement, que les pouvoirs émissifs et absorbants d’un corps sont égaux pour des rayons d’une même température, on est conduit à cette conclusion, qu’une source calorifique maintenue à une température déterminée ne peut produire sur ce corps une élévation de température supérieure à celle-ci, même en concentrant sur lui la chaleur émise par la source. Ainsi, avec des rayons émis par une source à 100°, on ne pourrait pas dépasser cette limite de température. Mais si les pouvoirs émissifs et absorbants ne sont pas égaux, ce qui peut dépendre de l’état et de la nature du corps qui reçoit l’action calorifique ainsi que de l’intensité des rayons incidents, alors des rayons calorifiques dont l’intensité serait suffisante pourraient donner une élévation de tempéfature supérieure à celle de la source qui les émet; dans ce cas, avec une très-grande quantité de rayons provenant d’une source à 100°, mais répartis sur une petite étendue, on devrait dépasser cette limite de température.

Pour concevoir la possibilité de ce résultat, il faut remarquer, comme on l’a déjà vu page 21, que si la température d’une source calorifique augmente, non-seulement des rayons de plus en plus réfrangibles viennent s’ajouter à ceux qui sont émis à plus basse température, mais encore ces premiers rayons de faible réfrangibilité augmentent graduellement d’intensité. Or, d’après ce qui a été dit tome Ier, page 70 et suivantes , puisque l’intensité de chaque groupe de ces rayons croît d’une manière extrêmement rapide avec la température de la source, il peut se faire qu’à la température si élevée de l’arc voltaïque les rayons infra-rouges aient une telle intensité qu’ils puissent donner lieu au phénomène dont il est question ici; tandis qu’avec

EFF ETS CALORI FIQU ES.

des sources ayant relativement des basses températures, c’est-à-dire à 100 ou 200°, il est possible que l’intensité des rayons émis soit trop faible pour que, même concentrés, on puisse dépasser d’une manière sensiblê la température de la source. Ce serait dans ces conditions que la transformation des vibrations pourrait avoir lieu, et non pas par un changement immédiat dans la vitesse des mouvements vibratoires; en d’autres termes, les corps recevraient une impression de la part du rayonnement calorifique et émettraient ensuite des rayons d’une autre longueur d’onde que ceux qui auraient agi sur eux, contrairement aux effets que présentent les phénomènes de phosphorescence étudiés dans la première partie (voir t. 1, pages 302 et 320), puisque les corps phosphorescents émettent en général des rayons moins réfrangibles que les rayons qui les excitent. On comprend tout l’intérêt que présente ce sujet d’étude, que les recherches ultérieures sur la chaleur rayonnante ne peut manquer d’élucider.

§ 4. Quantité de chaleur émanée du soleil. Action exercée par l’atmosphère

terrestre.

L’atmosphère joue un rôle important dans la répartition de la chaleur rayonnante sur le globe; cette enveloppe transparente absorbe une partie des rayons émanés du soleil , et tempère l’action de la chaleur par cette absorption, car elle empêche que la portion de la terre privée momentanément de la présence du soleil pendant la nuit, ne soit exposée à un froid considérable par suite du rayonnement de la terre dans l’espace.

D’après ce qui a été dit plus haut, la vapeur d’eau est en grande partie cause de l’absorption de la chaleur lors de la transmission des rayons solaires au travers de l’atmosphère; car, malgré sa faible proportion dans les masses atmosphériques, M. Tyndall admet qu’elle a un pouvoir absorbant au moins deux cents fois plus fort que celui de l’air dans lequel elle est diffusée.

On a cherché, pour remonter à la quantité de chaleur émanée du soleil, quelle était la partie du rayonnement ainsi absorbée par l’atmosphère. Plusieurs physiciens se sont occupés de ce sujet, notamment MM. de Saussure, J. Herschell, Pouillet, Forbes et Quetelet; ils ont fait usage d’actinomètres de dispositions diverses. M. Pouillet (!) a employé

(1) Comptes rendus de l'Acad. des sciences, t. 7, p. 24, 1838. Becquerel et Ed. Becquerel, Physique terrestre et météorologie, p. 48.

les appareils qu’il a nommés pyrhéliomètres, et qui sont formés de vases en argent à minces parois, noircis, remplis d’eau, orientés de façon à recevoir les rayons du soleil, et qui, fonctionnant comme calorimètres, donnent par le changement de température de l’eau la quarftité de chaleur reçue par* l’appareil pendant un temps déterminé.

En évaluant les élévations de température aux diverses heures de la journée, lorsque les rayons solaires ont agi pendant le même temps, pendant cinq minutes, par exemple, on trouve des nombres forts différents pour les quantités de chaleur absorbées, en raison de l’épaisseur inégale de l’atmosphère traversée par les rayons. Bouguer (1) a admis que l’intensité des rayons qui traversent différentes couches d’air peut être représentée par les ordonnées d’une courbe logarithmique dont les abscisses indiquent les épaisseurs de ces couches. L’on a d’après cette hypothèse :

t = A pe,

l désignant la température, e l’épaisseur de la couche atmosphérique calculée d’après une formule approximative assez simple, A et p deux constantes.

La première constante A est indépendante de^l’état de l’atmosphère ; la seconde p, varie le môme jour et d’un jour à l’autre suivant la sérénité de l’air. A est donc la constante solaire contenant, comme élément, la puissance calorifique du soleil, et p la constante atmosphérique renfermant le pouvoir de transmission variable dont est douée l’atmosphère.

M. Pouillet, à Paris, d’après cette loi, a trouvé pour p une valeur variable entre 0,72 et 0,79. M. Quetelet (2) a obtenu à Bruxelles le nombre 0,62, et M. Forbes (3), en Suisse, est arrivé au nombre 0,685. Voici du reste quelques-unes des valeurs de p données par différents observateurs :

Bouguer 0,812

Lambert 0,589

Leslie • 0,750

(1) Bouguer, Traité d'optique sur la gradation de la lumière; Paris, 1729, section 3 , p. 63.

(2) Du rayonnement solaire. Annuaire météorologique de la France pour 1850, p. 143.

(3) Philosoph. transact ., t. 132, l«49.

EFFETS CALORIFIQUES

Pouillet.

Forbes.

Quetelet

de 0,72 à 0,790

En représentant par 1 l’intensité d’un rayon émané du soleil et tombant sur l’atmosphère, dont l’épaisseur reste la même et est égale à I, alors la quantité absorbée par celle-ci est I — p. Il résulte des nombres précédents que dans le trajet vertical des rayons venant du zénith , l’atmosphère absorbe entre £ et de la chaleur incidente; d’après M. Quetelet, dans nos climats c’est le nombre j qui doit être adopté.

On a supposé, dans le raisonnement précédent, que les rayons incidents éprouvaient les mêmes actions de la part de l’atmosphère et diminuaient d’intensité suivant la même loi; mais, ainsi qu’on l’a vu dans les paragraphes antérieurs, les éléments différemment réfrangibles dont ils se composent sont différemment absorbables, et dès lors, tout en supposant qu'ils subissent la même loi d’absorption, ce qui n’est pas prouvé, les coefficients ne doivent pas être les mêmes pour chacun d’eux. Indépendcmment de cela, il est probable que les rayons de diverses réfrangibil i tés ne sont pas absorbés de la même manière, et qu’il se produit un phénomène analogue à celui qui donne lieu aux raies ou bandes du spectre solaire; tel est peut-être le motif des différences observées dans divers lieux, selon l’état de l’atmosphère.

Si l’on cherche à se faire une idée de la quantité totale de chaleur-reçue parla terre et de la portion absorbée par l’atmosphère, on trouve, d’après les recherches de M. Fouillet, que la quantité totale de chaleur que le soleil envoie par minute, sur chaque centimètre carré de la surface de la terre est représentée par

si l’air atmophérique n’absorbait aucun des rayons incidents ; mais en raison de celte absorption, à chaque instant sur l’hémisphère éclairé par le soleil, la partie de la chaleur qui arrive au sol est comprise entre 0,5 et 0,G de la quantité de chaleur incidente, et celle qui est absorbée est comprise entre 0,5 et 0,1. La terre ne reçoit donc environ, par suite de la présence de l’atmosphère, que la moitié à peu près de la chaleur émanée du soleil.

Si l’on évalue cette quantité de chaleur en glace fondue, on trouve que sans la présence de* l’atmosphère la quantité de chaleur que

1,7633 calories

nous envoie le soleil en un an serait capable de fondre une couche de glace de 30 mètres répandue sur toute la surface du globe; mais comme en réalité, par suite de la présence de l’atmosphère, il n’y a environ que la moitié de cette chaleur reçue sur le globe, alors cette quantité de chaleur qui nous arrive annuellement est capable seulement de fondre une couche de glace de 15 mètres d’épaisseur répartie uniformément sur la terre.

Ces mêmes résultats donnent une évaluation approchée de la quantité de chaleur émanée à chaque instant du soleil : si l’on transforme encore en glace fondue la quantité de chaleur qui est lancée de toutes parts dans l’espace par le soleil, on trouve que par minute elle fondrait une couche de glace qui envelopperait cet astre et qui aurait un peu plus de 11 mètres d’épaisseur, ou bien encore que cette quantité de chaleur fondrait en un jour une couche de 17 kilomètres répartie sur le soleil. D’après les motifs indiqués précédemment, ces résultats ne peuvent être considérés que comme approximatifs.