INSOLATION

« …. La science de la métévrologie, encore en ébauche, qui se crée sous nos yeux, dont l'importance pratique est exceptionnelle. forme un champ vaste, encore neuf, tout moderne, où le nombre

immense des causes troublantes jette une telle incohérence apparente dans les résultats, que l’on a cru pouvoir nier à tout jamais la possibilité de déterminer les lois qui président aux mouvements généraux de l’atmosphère ainsi qu'aux phénomènes secondaires qui s’y rattachent. 11 semble que, comme au temps des fables élégantes de la Grèce et de Rome, le caprice règne en maître souverain dans cette couche atmosphérique qui sert de duvet à la Terre et que Borée, Notus, Eurus ou Aquilo peuvent aujourd'hui encore céder aux prières ou enfreindre les ordres d'Ulysse.

« Et cependant, au sein des lois immuables qui président à l’évolution de la chose inorganique, le caprice n’est plus qu’un vain mot à rayer du langage scientifique; il n'y a de caprice que parmi les hommes. Même quand nous ignorons ces lois éternelles, sereines, inflexibles, elles ne nous apportent pas moins à chaque heure le témoignage régulier de leur influence; et les orbites décrites dans les cieux par les grands corps planétaires préexistaient dans le temps, avant l’époque où le génie d’un Képler a su nous les dévoiler.

« Sans nul doute on est loin encore de pouvoir appliquer aux phénomènes atmosphériques le criterium particulier de la prévision, ou de la prédiction, ou de la prophétie, criterium qui est le caractère principal de toute science assise, et qui est l’unique preuve péremptoire de la bonté de ses affirmations. Mais on marche dans une voie sûre depuis l'Américain Maury, et l’on a le droit de tout attendre de l'avenir scientifique de la météorologie.

« Les considérations qui vont suivre relativement à linflux calorifique du soleil sont des plus importantes sous le rapport de la météorologie, et elles prouvent combien seraient précieuses pour le développement de Ja science du temps les observations relevées aux pôles de la Terre.

a Ces recherches sur l’insolation', ou quantité de chaleur versée par le soleil aux divers lieux, aux diverses heures et aux diverses saisons, auront du moins le faible mérite d’avoir été conçues et formulées au milieu des glaces, c’est-à-dire au sein même des obstacles que nous aurons à vaincre pour atteindre le but que nous nous proposons.

« Je m’efforçais alors d’allier l’une à l’autre ces deux faces essentielles de toute activité humaine : la théorie et la pratique. Isolée, la théorie nous perd dans le vide des abstractions quintessenciées; isolée à son tour, la pratique exclusive nous ensevelit dans un empirisme routinier.

« Je vais essayer de faire comprendre comment les régions chaudes des tropiques ont une température à peu près uniforme, tandis que

1. Lois de l'insolation; Comptes rendus de l’Académie des sciences du du 28 janvier 1867. Courte note, introduction d’un travail étendu.

les régions polaires subissent alternativement un froid extrème et une chaleur également extréme. Cette dernière affirmation joue un rôle des plus importants dans la question du pôle nord.

.. La Terre circule autour du soleil dans le plan de l’écliptique ; la ligne qui aboutit au soleil forme avec la ligne des équinoxes l'angle de longitude héliocentrique, longitude qui se décrit en raison d’un degré environ par jour, et qui détermine les époques et les diverses saisons.

« Le plan perpendiculaire à la ligne ‘de longitude héliocentrique coupe la Terre suivant le cercle d’illumination. Dans sa rotation diurne, la Terre présente successivement au soleil ses divers points pour en recevoir lumière et chaleur; la partie située en avant du cercle d’illumination est éclairée et chauffée ; la partie postérieure ne reçoit ni chaleur ni lumière. La considération du cercle d’illumination permet d'exposer très-simplement le plus grand nombre des apparences astronomiques.

« L’axe de rotation fait avec le plan d'illumination un angle variable avec le temps, angle que l’on prouve être égal à la déclinaison du soleil, et qui détermine encore l’époque. Cette déclinaison, d’ailleurs, se déduit facilement de l’obliquité de l’écliptique, 23° 28' et de la longitude céleste.

« Le rayon solaire, ou si l’on veut, la direction de l’onde calorifique, frappe la surface de la Terre sous des incidences inégales. Lorsque le rayon incident est normal à la surface, la quantité de chaleur perçue est un; pour toute autre incidence, cette quantité de chaleur est représentée par le cosinus de l’angle d’incidence.

« Or on prouve que la perpendiculaire abaissée d’un point quelconque de la surface sur le plan d’illumination est exactement égale à ce cosinus cherché.

« Pour avoir la moyenne des quantités de chaleur versées dans un jour par une latitude donnée, il faut donc abaisser des perpendiculaires de tous les points du pourtour de l’arc diurne du parallèle de latitude sur le plan d’illumination, et prendre la moyenne de toutes ces lignes. On n'arrive en général à la simplicité qu’après de longs détours, et ce n’est qu’à la suite de calculs pénibles et compliqués que j'ai pu trouver ce procédé simple et élémentaire.

« Avec un peu de calcul intégral, on prouve que la moyenne cherchée est précisément égale à la perpendiculaire abaissée du centre de gravité de l'arc diurne du parallèle.

« Si le centre de gravité de l'arc diurne coïncidait avec le centre de gravité de la flèche du segment correspondant d’arc de parallèle, on obtiendrait une courbe qui est une ellipse parfaite, et dont les diamètres conjugués et les axes principaux se construisent trèsfacilement et graphiquement. Mais ce centre de gravité cherché est un peu plus éloigné, et il oscille entre 0,50 et 0,64 dé la flèche, en atteignant cette dernière valeur vers l'équateur.

« En construisant la courbe point par point, on obtient une figure très-simple qui peint la marche du phénomène.

€ Pour tous les parallèles de jour constant où le soleil ne se couche pas, les centres de gravité se trouvent sur l’axe même de rotation, et la partie correspondante de la courbe est une ligne droite qui prouve qu’au 21 juin la chaleur perçue va en croissant depuis le cercle polaire jusqu’au pôle.

« Le jarret, ou point de rebroussement de la ligne représentative du phénomène, suffit à préciser le caractère d’un minima qui n’est pas au pôle.

« Du 21 mars au 21 juin et du 21 juin au 21 septembre, le jarret se déplace en parcourant l'arc de circonférence décrit sur le rayon de la Terre comme diamètre. Le centre de gravité de cette partie de circonférence donne, par la perpendiculaire correspondante, la valeur moyenne des minima pendant les six mois indiqués, et c’est à la situation que prend alors l'axe de rotation, à la date marquée par cette situation, d’après la déclinaison ou la longitude, à la latitude qui ressort du dessin, que se trouve le parallèle de minimum de température. Ce parallèle avoisine le 80e degré.

« Cette courbe, qui permet de comparer les moyennes d'insolation diurne pour un jour donné, sur tous les points du globe, ou qui représente les quantités de chaleur versées par le soleil, ne spécifie point les températures propres de chaque parallèle, même en supposant que l'on puisse se fier aux indications du thermomètre, guide infidèle sous ce rapport et qui obéit à nombre d'autres causes locales.

« En premier lieu, les divers points de la Terre étant soumis tour à tour à l'insolation diurne et au refroidissement nocturne, il faut multiplier les moyennes de la courbe indiquée, par le rapport à vingtquatre heures du nombre d'heures de jour. La partie linéaire de la courbe n'est pas altérée, puisqu’alors le jour est constant; mais, à partir du jarret, le coefficient de multiplication va sans cesse en dé:croissant; et vers les parages équatoriaux, ce coefficient est 0,50 environ, puisque le jour dure environ douze heures.

« Je vais préciser à l’aide de quelques chiffres : la moyenne d’insolation au pôle est représentée par le nombre 0,40, ou sinus de 23° 28°; cette même moyenne est représentée, vers l'équateur, par le nombre 0,64. Le premier nombre ne sera point altéré par le facteur diurne, tandis que le second nombre devient 0,32, c’est-à-dire qu'au 21 juin le soleil verse au pôle une quantité de chaleur représentée par 40, si le nombre 32 représente la chaleur versée au tropique du Cancer.

« Ainsi, en dehors d’autres conditions spéciales que j'indiquerai plus loin, il devrait faire plus chaud au pôle nord qu’à l’équateur, si cette date particulière, du 24 juin, était immuable, c’est-à-dire si l’axe de rotation faisait un angle constant de 23° 28' avec le cercle d’illumination.

« Ce résultat n'a rien de surprenant quand on réfléchit qu'au pôle il est midi toute la journée, et qu'à l'équateur les pertes de la nuit compensent notablement les gains calorifiques du jour!

« D'ailleurs, les mêmes considérations indiquent la température de — 60 comme devant être celle de l’hiver dans les parages circompolaires. La moyenne annuelle, prise convenablement, en tenant compte des durées, dépasse 25 degrés au-dessous de zéro. On doit donc observer dans ces parages le plus extrême froid, non moins qu’une extrême chaleur en partie combattue par les conditions glaciaires.

« C’est en conséquence du refroidissement nocturne que le moment le plus chaud de la journée n’est point à midi, bien qu'à ce moment la chaleur versée soit la plus considérable ; le maximum de chaleur cemmence après la deuxième heure. De même dans notre hémisphère le mois le plus chaud n’est pas le mois de juin, époque où les moyennes d'insolation sont les plus fortes, et c'est vers le deuxième mois qu'a lieu le maximum. Au pôle nord, cette considération acquiert plus d'importance à cause de l'absorption de la chaleur dépensée pour fondre les glaces, et par la longueur d’un refroidissement semestriel; la débâcle des glaces commence en juin; c'est la période dangereuse, et la mer ne devient franche de glace, au loin des terres, qu’en août, septembre et octobre; ou du moins ces mois sont les plus favorables?

« Une seconde cause spéciale à l'atmosphère vient encore modifier la loi caractérisée par la courbe des moyennes d’insolation et par les indications précédentes. Vous savez que l'atmosphère constitue autour de la Terre comme une sorte de vêtement qui remplit deux buts : il nous abrite en partie des rayons solaires, en absorbant près de moitié de la chaleur directement envoyée, et il conserve aussi autour de nous cette fraction de chaleur qui nous parvient. Sans cette couche atmosphérique, la chaleur solaire se réfléchirait sur la surface pour se disséminer dans l’espace, en ne nous octroyant presque aucun de ses bienfaits ; quant à la part absorbée par ce manteau protecteur, cette part se transforme, soit par aspiration, soit par compression, en cette force particulière, ou vent, que nous utilisons pour nos navires et nos usines ; force bienfaisante quand eile est ré-

1. Voici deux hypothèses qui permettent de caractériser l’insolation polaire : s'il existait une planète dont l'axe de rotation fût incliné de 45 degrés sur le plan d'illumination, le pôle de cette planète subirait une température de 70 degrés; et si l'axe de rotation se trouvait dans la direction du soleil en faisant alors un angle de 90 degrés avec le cercle d'illumination, la température polaire atteindrait 100 degrés; l'eau n’existerait à ce point qu'à l'état de vapeur.

2. Une réflexion analogue, qui m'est suggérée par une notabilité maritime, explique aussi comment les côtes Est des continents sont toujours plus froides que les côtes Ouest, à saisons égales et latitudes égales.

glée, maîtrisée et recueillie ; force qui sème l'épouvante, la destroction et la mort quand elle agit en ouragan. Toutes les grandes puissances sont ainsi fécondes quand on peut les régler, désastreuses et destructives quand elles saillent en désordre et par choc,

« Or, en admettant que l'épaisseur de l'atmosphère soit environ le quatre-vingtième du rayon terrestre, le calcul apprend que cette épaisseur varie depuis sa plus petite valeur, dans le sens du zénith, jusqu'à douze ou treize fois plus vers l'horizon ; l’absorption de la chaleur solaire est donc plus grande quand le soleil est bas vers l'horizon que quand il est midi, ou bien quand les circonstances convenables de latitude et d'époque lui permettent de passer au zénith. On voit donc que les rayons solaires perçus au pôle doivent être frappés d’un coefficient de diminution eu égard à la faible hauteur du soleil au-dessus de l'horizon. La chaleur versée est donc moindré que ne l'indique la moyenne d’insolation; et il faut demander à une autre forme de courbe la représentation graphique du phénomène !.

« De plus, après avoir tenu compte de l'intensité de l'insolation, de sa durée et de l'absorption atmosphérique, on doit se rappeler combien la réalité s'écarte de l'hypothèse préliminaire relative à l'homogénéité de la surface de la Terre.

« Lorsqu'une chaîne de montagne court Est et Ouest, les deux versants Nord et Sud de cette chaîne jouissent de climats locaux souvent très-différents, suivant l'exposition. Des points très-rappro : chés, mais où les terres présentent de grandes inégalités comme pouvoir émissif et absorbant, donnent des moyennes thermométriques très-inégales. Les terrains sablonneux de diverses parties du continent africain, par exemple, présentent des températures moyennes presque doubles des températures accusées sous les mêmes latitudes au milieu de l'Océan.

« Les lignes isothermes ne peuvent donc affecter quelque régularité que dans les espaces immenses à peu près homogènes, tels que la Sibérie ou les deux grands Océans.

« En ajoutant à ces causes locales l’influence des grands courants océaniens et aériens, on voit combien sont démesurément complexes les bases sur lesquelles on peut asseoir les lois générales thermométriques; combien il faudra de pénétration aux chercheurs pour démèler dans des observations isolées et multipliées ce qui appartient à l'ensemble et ce qui découle d'accidents locaux, et combien nous sommes loin du but scientifique que peut se proposer la branche de la météorologie qui a pour but la thécrie des climats.

1. Cette absorption plus considérable des rayons solaires par l'atmosphère le matin et le soir, explique aussi la naissance corrélative des brises du matin et du soir chaque Calorie, absorbée par la masse de l'air, donne lieu à, un déploiement de Force mécanique de 425 kilogrammes.

« Les observations faites aux environs du pôle ont à ce point de vue une importance capitale pour l'avenir scientifique; et en me bornant à cette esquisse si condensée, je crois avoir suffisamment précisé ce que l'on peut attendre d'observations polaires. » (Gustave Lambert, Projet de voyage au pôle nord.)

Nota, — On sait que M. Gustave Lambert, ancien élève de l'École polytechnique, professeur d'hydrographie, homme d'action autant que de science, après avoir consacré plusieurs années à étudier de visu, sur des vaisseaux baleiniers, les chemins du pôle, s'est fait, parmi nous, le promoteur infatigable et jamais découragé d'une expédition au pôle arctique, par la voie du détroit de Behring et de la Polynia de Wrangell. Son active persistance à ce sujet lui a valu le surnom de Pierre l'Hermite du pôle. Bien que la tendance d'un siècle bercé dans un tohu-bohu scientifique, moral et politique des plus accentués, ne soit guère aux croisades, la manière dont M. G. Lambert est parvenu à forcer l'oreille de ses contemporains, nous fai espérer qu’il parviendra à leur arracher l'obole nécessaire à l'exécution de ses plans.

(FERD. DE L