Examinons les conditions d'efficacité com- conditions

éUbliaaement

136 PSTSIQDB EN AGTIOIf.

de bon plète d'un bon paratonnerre. Ces conditions peuvent être réduites au nombre de quatre.

i^ Il faut que le paratonnerre communique bien avec le sol, qu'il y pénètre, et qu'il y soit établi d'une certaine façon ;

a^ Que ce conducteur n'ait aucune solution de continuité ;

3^ Que sa pointe soit aiguë et inaltérable ;

4^ Que toutes les parties de l'appareil aient des dimensions convenables.

D'abord, la communication avec le sol est tellement essentielle, qu'une barre conductrice sans cette condition, bien loin de préserver un bâtiment, y appellerait continuellement la foudre. Cela résulte de la théorie même du paratonnerre. Il faut que le fluide de même nature que celui du nuage soit repoussé et s'écoule dans le sol ; si cet écoulement ne se fait pas, la barre métallique n'est plus qu'un appendice de la maison qui s'élève vers la région des orages, et appelle, par sa conducibilité , une étincelle fulminante. Mais le but ne serait pas rempli, si la barre ne faisait que toucher le sol. D'abord le contact serait continuellement compromis par les moindi*es mouvements du terrain; de plus,^la surface du sol offre, en général, un conducteur médiocre. La barre du paratonnerre sera donc enfoncée dans le sol, à une profondeur variable selon la nature de la terre , et toujours comprise entre un et deux mètres , à moins qu'on n'ait à sa disposition un puits

GHAPim XXf. 117

OU une mare permanente, dans lesquels on fait passer le pied du conducteur, en l'enfonçant encore sous le lit qui sert de support à Teau. Une terre continuellement humide est le meilleur se* jour pour le pied du paratonnerre. Pour offrir une issue plus parfaite au fluide repoussé, on travaille le pied de la barre en forme de patte , dont les différents doigts contribuent à l'éparpiller de plusieurs côtés, et rendent la circulation plus active. Ce n'est pas tout : on a soin d'entourer ce pied d'un lit assez volumineux de bonne braise de boulanger. Qu'on remarque ici ce mot braise : du charbon ordinaire ne remplirait pas le même but; c'est un conducteur très-imparfait qui aurait des inconvénients, et c'est à la garniture de charbon commun au pied du paratonnerre de la poudrière de Bayonne, qu'on attribue son inefficacité, lorsqu'il fut frappé par la foudre en février 1829. Mais le charbon fortement calciné devient , par cela même, un excellent conducteur; c'est donc un tel charbon qu'il faut entasser au pied du paratonnerre, et à l'état de morceaux peu volumineux. On a ainsi un grand nombre de petits conducteurs qui disséminent le fluide par leurs pointes et leurs nombreuses arêtes.

Ainsi constitué et garni, le paratonnerre donnera un écoulement facile et rapide au fluide repoussé; donc la décomposition de son fluide neutre sera aussi plus facile et plus abondante; donc aussi il fournira plus abondamment par sa pointe le fluide qui ira neutraliser celui du nuage

ItS PlITgfQVB nr ÂCttON.

orageux. Si la foudre l'atteint , son efTet, qui sera déjà considérablement atténué par le jeu du paratonnerre, s'exercera entièrement sur la barre, qui pourra en être altérée plus ou moins; mais le dégât ^ réduira à cela, et l'édifice sër^ préservé.

Nous vepons de dire (Jue le conducteur devait être, aut:ant: que possible, enfoncé dans un puits. Il s'agît d'un puits véritable; une citerne, bien loin de produire le même effet, serait un réceptacle dangereux , du moins dans les conditions ordinaires, c'est-à-dire en la supposant tuaçonnée DU rendue étanche d'une manière quelconque.

Il est facile de cpmprendre que, dans ce cas, le fluide électrique ne peut s'écouler au loin dans le sol, et il se trouve qu'après avoir envahi momentanément l'eau de la citerne, la matière, faute d'écoulement ultérieur, reviept sur ses pas, remqnté le long du conducteur, et le quitte pour aller frapper quelque objet dans le vdisihage. On cite plusieurs exemples à l'appui de cette théorie.

866. La seconde condition requise, c'est une continuité sans solution dans le paratonnerre. Il peut être, et il est même toujours composé de plusieurs parties; la barre pointue, qui surmonte le toit, est saisie à son pied au moyen d'utie boucle par une autre tige, qui se replie sUr les diverses inflexions des toits et des corniches, avant de descendre verticalement jusqu'à terre. Il faut que ces diverses pièces aient entre elles une pâr^

GHAPITBB XXV. 139

faite jonction. S'il y avait la moindre solution de continuité , là s'établirait le siège d'un étincellement continuel, et dans le cas où le nuage orageux viendrait à atteindre le paratonnerre, il y aurait en ce point-là une véritable fulmination. Un tel paratonnerre serait donc, non-seulement inefficace, mais encore très-dangereux.

C'est ce qu'on rend très sensible par une belle expérience de cabinet, sur la maisonnette métallique^ dont il a été question au n« SaS. La tour de cet édifice est surmontée d'un paratonnerre en cuivre, qui la traverse dans toute sa longueur et dans l'axe d'un tube de verre qui l'isole; il se termine en a, h une petite distance du fond. Ce fond est un tiroir dans lequel on met de la résine en poudre, et qui, sauf le petit intervalle en a, continue le conducteur avec ia petite tige isolée qui entre dans un pistolet de Volta, garni du mélange gazeux détonnant. Si on rattache le paratonnerre par une chaîne partant du point b au bouton du tiroir, et qu'on donne à sa pointe orne étincelle de la machine, il ne se passe à l'intérieur aucun phénomène; si on supprime la chaîne, il éclate une étincelle en a, et la résine^owrfro^^^^^ s'enflamme; si, de plus, le bouton du tiroir est rattaché au

pistolet de Volta, il y a dans celui-ci Texplosion que nous avons décrite. Ainsi le fracas, le renversement de la maison et Tincendie dans l'intérieur de la tour, tels sont les effets produits par la double solution de continuité du paratonnerre. On observe d'ailleurs, en tout cas, que les étincelles de la machine, frappant la pointe, sont incomparablement plus petites que si elles tombent en tout autre point de l'appareil ; ce qui représente aux yeux l'effet que produit un paratonnerre aigu, même alors que la foudre vient le frapper.

La nécessité d'une pointe aigué et inaltérable résulte de tout ce qui précède. Il faut que la barre entière soit un bon conducteur, mais cela est essentiel surtout pour la pointe. Afin de lui maintenir cette qualité, à laquelle fait obstacle l'oxydabilité du fer, on dorait d'abord les pointes; mais la dorure du fer étant peu solide, on lui substitua du cuivre doré. Or, ce métal a l'inconvénient d'être beaucoup plus fusible que le fer; ce qui exposait la pointe à de graves chances d'altération, et à des frais de réparation considérables, à cause surtout des échafaudages. On a maintenant atteint le but par l'emploi de pointes de platine de quelques centimètres de longueur. Ce métal offre le double avantage d'être inaltérable à l'air, ce qui lui maintient une surface nette et trèsconductrice, et d'être exposé très-rarement à la fusion ; car on sait que, sous ce rapport, il résiste au feu incomparablement plus que le fer lui-même. Néanmoins, il est quelquefois fondu par la foudre;

CfliPITBS XIT. 141

OU en cile un exemple récent fourni par le paratonnerre de la cathédrale de Strasbourg, lors de l'orage du lo juillet i843, où ce paratonnerre fut frappé trois fois.

366. Si, au lieu d'une pointe unique, on armait le sommet du paratonnerre de plusieurs pointes formant étoile, de manière à ce que quelques-unes prissent des directions latérales, il semble que l'action du paratonnerre serait plus complète et plus sûre , puisque les pointes obliques agiraient contre les nuages peu élevés et placés latéralement. 11 nous parait difficile de rien décider à cet égard ; car il serait possible que l'action des pointes latérales affaiblit celle de la pointe droite ; or, celle-ci doit toujours être principale, puisque les nuages orageux surmontent généralement les paratonnerres. Mais nous croyons qu'il n'y a pas inconvénient, et qu'il y a même avantage à garnir le paratonnerre de plusieurs pointes verticales; cette disposition serait d'accord avec celle qui consiste à partager en ramifications divergentes le pied des paratonnerres : de même qu'il en résulte un écoulement plus facile de l'électricité refoulée dans le sol, de même le fluide attiré s'écoulerait plus abondamment par plusieurs pointes. Rien ne se prête mieux à cette disposition que les croix de fer des clochers. Outre la pointe de la tête, les deux bras pourraient, en se recourbant légèrement, présenter encore deux pointes verticales qu'on apercevrait à peine du bas de l'église; on pourrait, d'ailleurs,

moltiplet.

143 PHYSIQUE EN iCTIOIC.

. donner au coq mobile qui sert de gioJj^ rouette, la disposition indiquée dans la ^^ A figure ci-contre, sa crête serait formée de plusieurs pointes , et il y aurait moyen d'en placer eqcore quelquesunes le loqg de l'épine dorsale. Daoa ces conditions, et avec une barre métallique bien établie, les croix pourraient offrir d'excellents paratonnerres; et il p'esf: pas de monuments auxquels les paratonnerres soiedt f\m indispensables qu'à ceux-là.

Les pointes obliques soulèvent la qqestiop de l'utilité des paratonnerres obliques ou horizôrlT taux. Cette utilité n'est pas douteuse, en général) quoique l'application en soit assez rare.

11 est bien évident que puisque la foudre frappe quelquefois la terre auprès d'une maison, ou entre par la fenêtre d'un étage inférieur, son action peut être utilement combattue par une pointe de côté. D'ailleurs, en faisant même abstraction du jeu de la pointe, le paratonnerre latéral est un bon con4ucteur, qpi, en cette qua*r Ijté seule, doit prendre pour lui les coups, et préserver de la foudre des nuages latéraux les autres parties du bâtiment.

367. Enfin, quant aux conditions de bon établissement d'un paratonnerre , voici les points sur lesquels doit ^e fixer particulièrement l'attention. Le conducteur du paratonnerre doit avoir utie certaine éps^isseur. Un simple fil métallique ne suflKraitpas; cur^ dans le cas d'un orage considé-

CHAPITfiE XXY. 143

rable, il ne donnerait pas une issue assez large aux fluides; et si la foudre l'atteignait, elle ^en opérerait souvent la fusion. On se rappelle l'exemple d'une chaîne de 4o mètres, et de 6 millimètres d'épaisseur auxcliainons, qui fut entièrement fondue par la foudre. On ne donne jamais moins de 27 millimètres d'épaisseur aux barres carrées. Du reste ^ les flexions auxquelles ces barres sont condamnées par les corniches des bâtiments ont de graves inconvénienls ; la rouille s'y accumule bien plus que partout ailleurs; et elle concourt, avec le pli des fibres du fer, à amener, de temps à autre, de dangereuses solutions de continuité. Aussi substitue-t-on avec avantage aux barres équarries, des cordes en fil de fer, qui offrent, outre l'avantage de la flexibilité, celui de présenter beaucoup plus de surface sur la même épaisseur; la surface totale d'écoulement se compose de toutes celles de ses nombreux torons ; ce qi)i favorise l'action du paratonnerre.

Pour empêcher l'oxydation des barres et des . cordes I on les revêt d*une couche de peinture noire, qui n'empêche pas la circulation du fluide sur les conducteurs. Cette circulation sera plus parfaite, si la peinture elle-même est de nature conductrice, ce qui a lieu quand le noir de fumée en forme la base. C'est un fait remarquable, que cette circulation de l'électricité sur la surface des conducteurs au-dessous des couches même non condtictrices qui les conduisent, pourvu que le fluide y trouve accès par une surface libre. Il

en est autrement quand la surface est entièrement enduite d'un corps isolant.

Il est utile que la barre du paratonnerre soit mise en rapport avec les gouttières, les ferrures, et toutes les grandes masses métalliques du bâtiment. Cet ensemble forme alors un conducteur unique à plus grande surface; ce qui doit favoriser l'écoulement des fluides. Il n'en doit résulter pour le bâtiment aucun danger; puisque, si la foudre atteint le système, ce sera toujours le sommet du paratonnerre qu'elle frappera, et qu'elle s'écoulera dans le sol sans dévier, si le pied du paratonnerre est d'ailleurs bien établi.

Certains constructeurs avaient imaginé d'isoler des bâtiments les conducteurs de paratonnerres, pour empêcher le fluide de se porter latéralement sur l'édifice. Ces paratonnerres isolés n'ont pas par eux-mêmes d'inconvénients; mais ils n'ont pas non plus d'avantages réels; ils sont même de moins bon service que les autres qui communiquent avec tout le métal du bâtiment. Nous signalons ceux-ci comme application de ce principe, qu'un édifice peut être préservé du choc de la foudre par cela seul qu'il existe dans son voisinage immédiat un très-bon conducteur plus haut que lui. L'effet delà pointe n'est qu'un accessoire, très-utile à la vérité, à cet effet principal qu'il ne faut jamais perdre de vue.

spbèr* 368. La sphère d'activité des paratonnerres protedioa. est quclquc chose d'assez indécis , et il n'en saurait être autrement y quoi qu'on fasse. Car en sup-

GHAPlTfiB UT. 145

posant qu'un paratonnerre exerçât un pouvoir préservateur complet jusqu'à une limite déterminée j dans laquelle serait comprise la moitié d'ime maison, par exemple; il est clair que certaines modifications dans cette partie de maison , telles que l'introduction de barreaux de fer à toutes les fenêtres, et l'établissement de gouttières , pourraient avoir pour effet de la soumettre aux coups de foudre, qui, jusque-là, sous la garde du parar tonnerre, ne l'auraient pas atteinte. Aussi n'est-il guère possible de trancher la question , même par voie d'expérience. On s'accorde généralement à étendre l'action du paratonnerre à une distance double de la longueur de sa tige^ au-dessus du point iV attache sur le toit. Ceci est une règle empirique, à laquelle il ne faut pas accorder une confiance absolue, mais qui parait raisonnable dans des conditions moyennes.

D'après cela, il faut donner à ces tiges la plus grande longueur possible.. On va rarement jusqu'à lo mètres, et surtout on ne dépasse pas cette mesure, pour ne pas compromettre la solidité de la barre. Si l'édifice a une certaine étendue, il faut multiplier les paratonnerres, en les espaçant, d'après ce principe, de manière à laisser entre eux un intervalle quadruple de leur longueur et dont chacun protège la moitié. Sur un clocher d'église, un paratonnerre d'assez grande taille sera toujours suffisant. S'il a la forme et la taille des croix ordinaires ^ sou rayon d'activité serait W. 10

tu y PHTSiaUB £N ACTION.

assez faible; cependant il suffira le plus souvent; et nous croyons qu'il suffira toujours, si l'on donne à la croix la forme tricuspide verticale dont nous avons parlé ci-dessus. Mais il sera sage de placer au moins un long paratonnerre suil'église , que celui du clocher ne protégera pas toujours efficacement. Car il importe de bien remarquer que lorsqu'on parle d'un rayon double de la hauteur du paratonnerre, il ne s'agit pas de sa hauteur au-dessus du sol, mais bien de sa hauteur au-dessus du toit. On cite des coups de foudre qui ont frappé, dans le voisinage d'un paratonnerre, des objets dont la distance au pied du conducteur sur le sol n'était même pas égale à la hauteur de la barre tout entière.

Efficacité. 369. On peut demander si le fluide électrique en circulant sur un paratonnerre, ne s'en est jamais délaché pour se jeter sur les objets voisins. Cette question se rattache, comme cas particulier, à la question plus générale : Est-il prouvé en fait, que les paratonnerres aient toujours agi comme préservateurs, pour des bâtiments sur lesquels on les avait établis?

A cette question on peut faire deux sortes de réponses.

Jusqu'à présent, on n'a enregistré dans les annales de la science aucun fait qui déposât contre l'efficacité d'un paratonnerre construit suivant les règles et en bon état. Nous avons cité l'accident de la poudrière de Bayonne, et remarqué qu'hidépendamment d'autres imperfections ,

caAPlTBB XXY. 147

le pied était enfoui dans du charbon , mauvais conducteur.

L'absence de faits à charge équivaut à un té-* moignage complet d'efficacité.

Peut-être citerait-on cependant deux ou trois faits équivoques comme griefs contre le jeu imparfait des paratonnerres. En 18^9, au moment d'un immense coup de tonnerre, trois cents per^ sonnes, rassemblées dans la prison de Charleston, reçurent à la fois une violente commotion qui n'eut d'ailleurs aucune suite fâcheuse; cependant le bâtiment était armé de trois paratonnerres en bon état. Mais il est à remarquer : 1^ que les bâtiments eux-mêmes furent préservés du choc; 2® qu'il J avait à l'intérieur une énorme quantité de fer, évaluée à 200,000 kilogrammes, et que toute la population ouvrière était armée en ce moment d'outils en fer de toute sorte. On conçoit donc que cette masse métallique ait balancé et dépassé l'action des paratonnerres sur un nuage orageux convenablement placé.

On peut citer en second lieu la particularité singulière qui accompagna les coups de foudre dont fut frappé, le 10 juillet i843, le clocher de la cathédrale de Strasbout^. La foudre suivit bien le paratonneiTC, mais, arrivée près du sol^ elle se jeta en dehors par bifurcation sur la boutique d'un ferblantier^ qui en était fort voisine, et dans laquelle, d'ailleurs, elle ne causa aucun dommage. Toici donc un exemple d'explosion passant d'un paratonoerre à des objets voisins. Mais ou a fait

remarquer : i^ qu'il y avait là une masse de plomb et de fer occupant un volume d'environ n mètres cubes 9 qui aura pu prendre une petite portion du fluide qui circulait abondamment sur la baire; a9 il n'est pas certain que la masse de plomb ne touchait pas au paratonnerre. Quoi qu'il en soit, il y a là une bifurcation remarquable , qui démontre que, dans certains cas rares, la présence d'une masse métallique considérable peut dévier faiblement le choc reçu par un paratonnerre.

D'où il résulte que, quoique l'on puisse faire passer un paratonnerre à l'intérieur d'une maison, il est beaucoup plus sûr de le tenir à l'extérieur, où il est moins exposé à rencontrer des objets qui dévient la foudre. Du t-este, on peut être rassuré contre celle chance, qui est, à coup sûr,, d'une excessive rareté.

Maintenant on peut citer à l'appui de l'efficacité des paratonnerres des témoignages positifs, c'est-à-dire, des faits authentiques qui déposent dans ce sens-là. La cathédrale de Strasbourg nous en fournit elle-même un exemple remarquable dans les faits déjà cités. Nous avons dit qu'autrefois, à deux reprises différentes, elle avait été frappée de la foudre, qui avait brûlé entièrement sa charpente, et considérablement endommagé la flèche. En i833, elle fut encore atteinte, et frappée trois fois pendant un seul orage, qui y occasionna encore des dégâts fort considérables , et fit décider la pose d'un paratonnerre sur la flèche. Dix ans se passèrent sans que la foudre

éciat&t, et voîlà que le lo juillet i843, elle vient frapper par deux fois le paratonnerre; mais la pointe seule supporte les coups; la pointe de platine fond sur une longueur de 6 millimètres; Je fracas est énorme; mais. ... il n'y a pas autre chose : pas une pierre, pas un clou, pas une cheville, ne sont dérangés; la foudre, en passant, n*a pas laissé la moindre trace sur l'édifice : le paratonnerre a tout pris!

Une église de la Garinthie, citée par le physicien Liclïtemberg, était située sur une éminence, et elle était si souvent frappée de la foudre qu'on avait renoncé à y célébrer le service divin pendant l'été. Deux fois, elle avait été incendiée ou partiellement démolie; en somme, on comptait cinq fulminations par an, en moyenne, et plusieurs coups l'atteignaient souvent dans une même journée. En 1778, on l'arma d'un paratonnerre. Eh bien! après cinq ans, au lieu de ao à a5 coups, qui auraient été sa ration moyenne pendant^ cet intervalle, le clocher n'en avait reçu qu^un; et ce coup avait porté sur la pointe métallique, sans occasionner le moindre accident.

L'Annuaire signale un grand nombre de faits analogues. Nous en citerons seulement un, moins authentique peut-être que les autres, mais fort remarquable par sa singularité.

On pense que le temple, ou plutôt les temples qui se sont succédé à Jérusalem n'ont jamais été frappés de la foudre; car un tel fait eût été signalé par l'Écriture sainte ou par les historiens, vu Km-

140 fEISWSB BU ▲GflON.

portance qu'on attaçliait ^ans l'antiquité à 4ça faits de ce genre, ainsi que les historiens latins nous en fournissent abondamnienl^ la preuve. Or, ces temples qui se sont succédé au nombre de trois, einbras^ent un intervalle d'environ mille ans. Comment se fait-il que pendant une aussi longue période ils aient été à l'abri de la foudre? C'est qu'ils étaient fortuitement, suppose-t-on , armés de nombreux paratonnerres. Le toit, construit à l'italienne et boisé de cèdre doré, était garni d'un bout à l'autre , au témoignage de Josèphe, de longues lances de fer pointues et dorées. Les faces du monument étaient garnies aussi, dans toute leur étendue, de bois fortement doré. Enfin , sous le parvis, existaient des citernes qui recevaient l'eau des toits par des conduits métalliques. Cet ensemble constitue évidemment un systènrie bien complet de paratonnerres, et explique l'abstention de la foudre pendant un intervalle de dix siècles.

En résumé , il est hors de doute que les paratonnerres bien constitués ont pour effet et de rendre les Jiilminatîons moins fréquentes, et sur* tout de les rendre inofjenswes pour les bâtiments qu'ils surmontent.

La question des paratonnerres conduit naturellement à celle des paragréles., Pangréiet. 370. Si la théorie de Volta est vraie, la formation de la grêle étant due à l'électricité , il semble qu'on peut la prévenir en déchargeant les nuages électriques qui lui donnent naissance, et les para-

tponerre9auraienteu\'niéixiescetefi#t. Mais il faut remarquer d'abord que les paratonnerres pe s^U'^ raient atteindre le but; car cet appareil ne protège qif'un point donné , ou tout au plus up petit espace ambiant , tandis qu'il s'agirait de ipettre de très-grands espaces, des champs, de vastes plaines , à l'abri de la grêle. Les appareils préser* vateurs devraient donc être extrêmement multi^ plies et établis en plaine, ou, autant que possible, sur les hauteurs; et, dès lors, on voit que le paratonnerre proprement dit est inapplicable, 4.ussi a-t-on songé à en modifier le système, de manière à obtenir, tout en conservant le principe essentiel , des appareils très-simples, très-peu coûteux , et susceptibles d'être répandus à profusion sur les espaces qu'on veut garantir. On a proposé d'abord et employé d'une manière efficace, diton, de longues perches de bois entourées d'une corde de paille , ayant pour axe une cordelette de lin , qui se joignait à la partie supérieure de la perche à une pointe métallique de quelques centimètres de longueur. On fixait cet appareil sur les toits des maisons, sur les arbres ou sur des pieux de chêne fichés en terre. On supprima ailleurs la corde de paille et de lin pour la remplacer par un fil métallique qui serpentait en hélice autour de la perche de bois, et allant plonger d'un ou deux mètres dans le sol humide. La perche devait avoir environ i5 mètres de longueur; et, à défaut de perches de grandes dimensions, on en assujettissait de plus petites sur les

arbre$y que les paragréles devaient dominer dans tous les cas, Génëralement^ on espace les para* grêles entre eux , à peu près comme les paratonnerres. Oiî cite en faveur du bon effet de ces appareils des faits qui seraient assez concluants^ s'ils étaient bien constatés , s'ils Tétaient sur une échelle de temps considérable, et s'ils ne s'offraient dans des conditions trop particulières de localité. Il s'agit, par exemple, de plusieurs communes situées à la base des Pyrénées, et qui, habituellement ravagées par la grêle , se trouvèrent délivrées de ce fléau, après qu'on eut armé les hauteurs d'un assez grand nombre de paragréles. Malgré cet exemple, nous ne croyons ni à l'efficacité physique, ni surtout à l'utilité des paragrêles.

Lcnp On remarquera d'abord, que si les paralon-

Inutilité. / , ./ / ^^

nerres, constitues comme ils le sont, offrent contre la foudre un préservatif tout juste suffisant, et n'obtiennent même pas ce résultat à défaut de telle ou telle condition, par exemple, d'un dépôt de braise autour du pied de leur lige, comment croire que les paragréles produiront un effet de quelque importance, lorsque, par leur constitution , ils sont éloignés à tel point de présenter un conducteur aussi parfait sous tous les rapports que nos larges paratonnerres métaHiques?

On remarquera, en second lieu, qu'on demande aux paragréles beaucoup plus qu'on ne demande aux paratonnerres eux-mêmes. Car le paratonnerre est chargé surabondamment de neutraliser