PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DE L'ATMOSPHÈRE. PRESSION, TEMPÉRATURE, ETC

Pression atmosphérique. — Influence de son augmentation et de sa diminution sur les êtres vivants. Depuis les expériences faites au dix-septième siècle par Galilée et Torricelli, nous savons avec certitude, contrairement à l'opinion des anciens, que l'air possède un certain poids. En pesant successivement un ballon plein d'air et le même ballon dans lequel on a fait le vide, on reconnaît qu'à la température de 0° et sous la pression habituelle de l'atmosphère un litre d'air pèserait 1^''',3. Si l'air contenu dans une pièce de iOO mètres cubes de capacité était renfermé dans un ballon, son poids, abstraction faite de celui de l'enveloppe, serait de 130 kilogrammes.

La pression de l'air ou, ce qui revient au même, le poids de la colonne de mercure qui lui fait équilibre dans le baromètre est d'environ 1 kilogramme par centimètre carré. On voit par là combien est considérable le poids de l'air que les êtres vivants supportent; pour un homme adulte de taille ordinaire, il s'élève à 18,000 kilogrammes environ et peut varier de 1000 kilogrammes en plus ou en moins avec les oscillations que subit normalement la pression atmosphérique. Ces différences de pression ont sur l'état général de la santé et même sur le caractère une iniluence à laquelle les individus nerveux sont plus sensibles que tous les autres sujets.

Le poids énorme de l'atmosphère est contrebalancé par l'incompressibilité des liquides dont les tissus sont imbibés et l'élasticité des gaz qu'ils contiennent. Sa pression est même indispensable au jeu régulier des organe.i, car, lorsqu'on vient à la diminuer artificiellement en faisant le vide sur un point des téguments avec une ventouse, la partie soustraite à l'action de l'atmosphère se

gonlle immédiatement et rougit, en raison de l'affluencedes liquides qui s'y précipitent aussitôt sous l'influence de la pression des parties environnantes.

C'est également à la diminution de la pression atmosphérique résultant de la raréfaction de plus en plus considérable de l'air à mesure qu'on s'élève dans l'atmosphère que sont dus les accidents qu'on éprouve sur les hautes montagnes. Quand on atteint une hauteur de 5000 mètres, il se manifeste une série de symptômes : gène et accélération de la respiration, injection des conjonctives, saignement de nez et des gencives, nausées, vertiges, accélération du pouls, tendance au sommeil, refroidissement etc., qu'on a groupés sous le nom de mal des montcujnes, et dont l'explication, longtemps méconnue, est en réalité facile.

La gène de la respiration qui s'observe à une certaine hauteur provient de plusieurs causes : d'abord, de la diminution de la pression, qui rend la dissolution de l'oxygène dans le sang moins facile, et ensuite de la diminution de l'oxygène que l'air contient sous un volume donné, par suite de sa raréfaction, alors précisément qu'une proportion plus grande qu'à l'état normal serait nécessaire. Ce n'est, en eff'et, qu'en se combinant avec l'oxygène, que les matériaux nutritifs accumulés dans les tissus dégagent la chaleur d'où résulte la force musculaire nécessitée par l'ascension. L'accélération des mouvements respiratoires est une des premières conséquences de cette insuffisance.

La gêne de la respiration sur les montagnes provient encore de l'accumulation dans le sang de l'acide carbonique produit par l'oxydation rapide des muscles, oxydation d'autant plus énergique que ces derniers fonctionnent plus activement. Quand la dépense des forces en un espace de temps très-court est considérable, ce qui arrive, par exemple, lorsque l'ascension se fait très-vite, on est obligé de s'arrêter pour laisser au sang le temps de se débarrasser de cet excès de gaz; l'essoufflement déterminé par une course rapide est principalement dû, croyons-nous, à cette cause.

Le refroidissement du corps qu'on observe pendant l'ascension et qui peut atteindre le chilTre de 5", ainsi que l'a constaté Lortet en 1869 dans une ascension du Mont-Blanc, est également facile à cora-

prendre. La force dépensée par les organes n'étant produite qu'aux dépens de la chaleur qu'ils produisent, l'effort nécessité par l'ascension consomme plus de calorique que les éléments des tissus n'en peuvent fournir dans un temps donné, et. par suite, refroidit le corps.

Quant à la lassitude qui accompagne une ascension , elle est la conséquence de l'oxygénation insuffisante du sang et de l'usure rapide des matériaux nutritifs que ce liquide contient. Les muscles, ne pouvant y trouver les éléments réparateurs dont ils ont besoin, s'épuisent bientôt , et cela d'autant plus rapidement que les mouvements pénibles auxquels ils sont astreints pour élever le corps sont très-fatigants.

Ce n'est que graduellement que l'homme peut s'habituer à vivre sur les hauteurs. Les mouvements respiratoires arrivent alors à s'équilibrer avec le milieu dans lequel ils s'accomplissent , de façon que les poumons peuvent absorber dans un temps donné une quantité suffisante d'oxygène. M. P. Bert a reconnu que si on abaisse brusquement la pression de l'atmosphère où se trouve un animal vertébré, de façon qu'elle ne fasse plus équilibre qu'à 15 ou 18 centimètres de mercure, l'animal succombe rapidement , tandis qu'il peut vivre parfaitement dans cette atmosphère très-raréfiée si la pression est abaissée graduellement. Des villes importantes, comme Potosie, dans la Bolivie, qui est située à plus de ZiOOO mètres au-dessus du niveau de la mer, sont habitées par une population que n'incommode nullement la raréfaction de l'air dans laquelle elle est plongée.

La plus grande hauteur que l'homme ait atteinte est celle de 10,000 mètres, à laquelle, en 1862, M. Glaisher s'est élevé en ballon. Le baromètre marquait 0"',iO, et le thermomètre 38' audessous de 0. L'aéronaute faillit périr.

Les effets observés dans les ascensions en ballon sont très-différents de ceux que produisent les ascensions sur les hauteurs et que nous venons de décrire; cela tient simplement à ce fait que, dans l'ascension, l'aéronaute restant assis, la fatigue musculaire est nulle.

Les effets de Vaugmentalion de la pression atmosphérique sur l'homme sont, comme il était facile de le prévoir, très-différents

de ceuK produits par sa diminution. Dans l'air condensé les combustions sont plus vives, une bougie briile avec plus d'éclat, et l'ouïe est augmentée à ce point, que des individus habituellement sourds entendent distinctement. La voix, du reste, en raison de la grande densité de l'air, est plus retentissante et prend un timbre métallique particulier.

L'essoufTleinent à la suite du travail est moins rapide dans l'air com[)rimé qu'à l'air libre. Le pouls y est plus lent, les mouvements respiratoires sont également ralentis, mais leur lenteur est compensée par leur ampleur. L'oxygénation du sang est tellement favorisée par la pression qu'il reste rouge dans les veines.

D'après Pravaz, la quantité d'acide carbonique exhalé par le poumon dans l'air comprimé augmente quand l'excès de pression ne dépasse pas 10 ou 12 centimètres de mercure; mais au-dessus, elle diminue.

En raison de l'énergie qu'acquièrent les diverses fonctions dans l'air comprimé, on a proposé le séjour dans une atmosphère condensée au moyen d'appareils spéciaux contre la phthisie, l'asthme, la bronchite chronique, la chlorose et toutes les maladies dans lesquelles l'activité des phénomènes nutritifs a besoin d'être excitée. Mais l'expérience ne s'est pas encore définitivement prononcée sur la valeur de ce moyen thérapeutir|ue.

Les observations faites sur les ouvriers qui construisaient le pont de Kehl ont prouvé que le séjour prolongé de l'homme dans une atmosphère comprimée n'est pas exempt de dangers; en outre, des inconvénients plus ou moins passagers : douleurs vives dans les oreilles, démangeaisons etc., qu'on y éprouve d'abord, les effets excitants qui se produisent primitivement finissent par disparaître; l'appétit, ([ui s'était d'abord accru, se ralentit, l'individu maigrit, devient triste et s'affaiblit.

Une pression de cinq atmosphères, c'est-à-dire cinq fois supérieure à la pression normale, représente le maximum que l'homme peut supporter.

Influence de la lumière sur les propriétés de l'atmosphère. L'iniluence vivitiante de ratmosphère sur les êtres vivants

est considérablement favorisée par la bienfaisante action de la lumière. Dans l'obscurité, les animaux et les végétaux s'étiolent rapidement. Les têtards des grenouilles qui ne voient pas la lumière ne subissent pas leurs transformations. Les sujets qui vivent dans des pièces obscures, des prisons, des caves, sont maigres, pâles, bouffis et considérablement affaiblis.

La lumière colorée semble avoir sur les êtres vivants une action très-différente de celle de la lumière blanche. Béclard a vu que des œufs de mouches placés sous des cloches de verre violet se développaient beaucoup plus rapidement qu'à la lumière ordinaire. Sous des cloches vertes, il se développent, au contraire, plus lentement. Des expériences faites récemment sur des plants de vignes et sur des animaux adultes prouvent que la lumière violette favorise également leur développement.

Température de l'atmosphère. Malgré ses vivifiantes propriétés, l'atmosphère ne recouvrirait qu'un globe éternellement désert si sa tenmpérature n'atteignait pas certaines limites ou les dépassait de beaucoup. A 100 degrés au-dessous ou au-dessus de 0, la vie est complètement impossible.

L'influence de quelques degrés de plus ou de moins sur le développement des êtres vivants est considérable. Dans un lieu oh la température moyenne est de 15°, un grain d'orge met quatre mois pour fournir une tige chargée d'épis. Quand la température est de 2J°, il ne lui en faut plus que trois. Chez certains animaux inférieurs, toutes les fonctions sont suspendues pendant l'hiver et ils tombent dans un profond sommeil.

La température des divers points du globe varie dans des limites assez étendues. Dans la Haute Egypte elle atteint quelquefois à l'ombre lil" au-dessus de 0; auprès du pôle, elle descend à 56° au-dessous. La différence de iOli degrés qui existe entre ces températures extrêmes montre combien sont considérables les variations de chaleur que l'homme peut passagèrement supporter.

Les points du globe oii la longueur des jours est toujours égale à celle des nuits, c'est-à-dire les régions voisines de l'équateur, ont une température très-constante. Quelquefois même, comme

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en Guinée par exeuiple, leur moyenne varie à peine de i degré dans les ditrérentes saisons ; mais, par suite de l'absence de crépuscule, la nuit arrive brusquement et le refroidissement nocturne est trèsrapide.

Le voisinage de la mer exerce aussi une grande influence sur la température de l'atmosphère. Il la rend moins variable, en raison de la lenteur avec laquelle l'eau s'éciiauffe et se refroidit. La mer rafraîchit l'air en été et le réchauffe en hiver. Les îles — celle de Madère notamment — sont renommées avec raison pour la constance de leur climat *.

A mesure qu'on descend dans l'intérieur de la terre, la température s'élève de i degré par 32 mètres environ. A 28 mètres de profondeur, elle reste invariable. Le thermomètre installé par Lavoisier dans les souterrains de l'Observatoire il y aura bientôt un siècle, marque toujours 11% 8. La température des caves est uniforme. Si elle paraît élevée l'hiver et basse l'été, c'est uniquement en raison de la différence qu'elle présente avec celle du niveau du sol. On a calculé qu'à la profondeur de deux lieues la chaleur est tellement considérable que tous les métaux sont en fusion.

A mesure qu'on s'élève dans l'atmosphère, la température, au

* Voici la température des diffe'rentes localités où on a Thabitude d'envoyer les

malades passer l'hiver. La plupart d'entre elles sont, comme on le voit, situées sur le bord de la mer :

Hiver. Printemps. Été. Automne. Moyenne.

Venise 3.3 12.6 22.8 13.3 12.5

Pau 5.8 H.5 18.6 13.1 12.3"

Pise 6.0 14.2 24.0 15.6 14.0

Rome 7.5 13.8 24.9 18.3 15.8

Amélie-lcs-Baius ... 7.9 14.9 23.2 15.9 15.2

Nice 8.3 13.7 22.9 16.1 15.2

Montpellier 8.3 13.7 21.8 17.4 15.3

Hyères 8.5 15.0 23.4 15.5 1.5.6

Cannes 9.0 15.8 24.2 18.0 16.7

Menton 9.2 16.2 24.6 17.5 17.6

Naples 9.8 15.2 23.8 16.8 16.4

Palermc 11.4 15.0 23.5 19.0 17.2

Alger 12.4 17.2 23.6 21.4 17.8

Malaga 13.1 20.3 26.8 16.2 19.1

Le Caire 14.6 21.9 29.0 23.2 22.0

Madère 16.3 17.5 21.1 19.8 18.7

lieu de s'accroître, s'abaisse, au contraire. Au-dessus de la couche atmosphérique elle serait, d'après les recherches les plus récentes, de 273" au-dessous de 0. Les hautes montagnes, même dans les régions tropicales, sont couvertes de neiges éternelles. Le voyageur qui gravit leurs flancs voit se succéder les diverses espèces végétales qu'il pourrait rencontrer en allant de l'équateur aux pôles : les palmiers à leur base, les mousses à leur sommet.

Les observations astronomiques modernes comparées à celles faites il y a deux mille ans prouvent que depuis ces âges reculés la terre n'a pas changé de volume et ne s'est pas refroidie. La vigne et le palmier mûrissent encore sous les latitudes où les anciens les ont vus mûrir.

La quantité de chaleur reçue par un point du globe est proportionnelle à la durée du jour et en raison inverse de la longueur des nuits. L'inclinaison de 23° de Taxe de la terre sur le plan de l'ellipse qu'elle parcourt dans sa course annuelle autour du soleil est la cause déterminante des saisons et de la différence de durée ■ des jours et des nuits. Si cette inclinaison disparaissait, c'est-àdire si l'axe de la terre devenait perpendiculaire au plan de son orbite, la température de chaque point du globe serait invariable pendant toute l'année. Elle serait à Paris de 10",8 seulement, et, par suite, les fruits et céréales n"y pourraient jamais mûrir.

C'est le soleil qui nous envoie toute la chaleur qui échauffe la surface du globe. La quantité de calorique que cet astre perd sans cesse est considérable et on peut se demander s'il conservera toujours sa température. Nous avons vu que depuis les périodes historiques la surface terrestre ne's'est pas sensiblement refroidie. Mais que sont dans l'immensité des âges les quelques milliers d'années qui nous séparent des temps dont l'homme a gardé la mémoire? La terre aussi fut autrefois un globe incandescent, et graduellement elle s'est assez refroidie pour que la vie devînt possible à sa surface. Comme les êtres qui les habitent, les mondes brillants qui éclairent la nuit ne sont pas éternels. La destinée qui les condamne à naître les condamne aussi à mourir. Que la terre finisse, comme la lune, par absorber son atmosphère ou que le soleil refroidi cesse de la récluuilTer, la vie disparaîtra aussi un jour de la surface du globe.

Ces nébuleuses confuses dont l'œil armé des plus puissantes lunettes découvre a peine les contours et ces astres dont l'éclat va palissant sans cesse, mondes à leur aurore et mondes qui vont finir, nous disent ce que la terre fut autrefois et ce qu'elle sera un jour.

L'influence de la chaleur de l'atmosphère sur l'homme est considérable. Une température élevée accroît les fonctions de la peau par suite de l'allluence plus considérable du sang à la périphérie du corps. Elle diminue pour la même raison l'activité des organes intérieurs, le foie peut-être excepté. L'homme des pays chauds est généralement indolent et moins actif que celui des pays froids. Chez lui, les phénomènes nutritifs sont ralentis et le sang est pauvre en globules. Cet état, normal pour l'indigène, lui permet d'échapper aux maladies de l'estomac, de l'intestin, du foie et de la peau, qui menacent l'individu venant séjourner sous de chaudes latitudes, tant que sa constitution n'a pas éprouvé des modifications en rapport avec le nouveau milieu où il vit.

Le froid ralentit, au contraire, l'activité de la peau et stimule celle des organes intérieurs en raison de la tendance qu'a le sang, chassé de la périphérie du corps par les contractions des capillaires, à se porter vers la profondeur des tissus. Le système musculaire se développe davantage, le système nerveux devient plus actif, l'intelligence plus vive, et, au lieu de la tendance à l'anémie, il y a, au contraire, tendance à la pléthore et par suite au<L congestions des viscères qui peuvent en être la conséquence quand elle est poussée trop loin.

L'activité des organes étant plus considérable sous l'influence du froid, et les tissus se trouvant obligés de produire plus de chaleur pour maintenir l'élévation de leur température, le besoin d'une alimentation plus abondante se fait sentir.

Quand, faute d'une nourriture suffisante ou de vêtements capables de le protéger, l'homme exposé au froid ne peut produire assez de chaleur pour maintenir son corps à une température assez élevée, ses organes s'engourdissent et une invincible tendance au sommeil se manifeste. Cet assoupissement et les conséquences qu'il peut produire sont bien connus des voyageurs dans les pays froids.

Qui s'assied s'endort, et qui s'endort meurt. Les animaux à sang froid, c'est-à-dire dont la température n'est pas indépendante du milieu ambiant, s'engourdissent pendant l'hiver et ne sortent qu'au printemps de leur long sommeil.

On répète généralement dans les ouvrages classiques que l'homme, supérieur en cela aux animaux, peut vivra indifférenmient sous tous les climats; mais c'es tune erreur profonde : l'histoire nous prouve, au contraire, qu'il ne peut supporter facilement des changements de milieu considérables. Les migrations rapides n'ont jamais formé de colonies durables. Ce n'est que par des migrations à marche séculaire, comme celles des anciens, et surtout par des croisements avec la race indigène, que les différents peuples, notamment ceux qui émigrent dans les pays plus chauds que ceux d'où ils viennent, réussissent à se propager, et encore l'acclimatement n'est-il possible qu'entre peuples voisins, ou entre peuples éloignés mais vivant sous des climats peu différents.

Le ciel du Midi a toujours été impitoyable pour les hommes du Nord. Les Barbares qui, à la chute de l'empire romain, quittèrent leurs contrées glacées pour aller s'établir dans les parties les plus fertiles et les plus chaudes du monde ancien, furent vite détruits. ]Moins d'un siècle après l'invasion on ne trouvait plus un seul Goth en Italie. L'Egypte, asservie par vingt peuples divers, fut toujours leur tombeau. Sa population actuelle, pure de tout mélange, est restée la vivante image des types gravés sur ses sépulcres il y a cinquante siècles. D'après le docteur Schnepp on ne pourrait pas citer une seule famille étrangère qui se soit propagée dans ce pays pendant plusieurs générations. Ni l'Européen, ni le Turc, ni le nègre, ni le Juif lui-même, malgré son étonnante facilité d'acclimatement, ne peuvent y élever leurs enfants. Ce n'est qu'en se renouvelant constamment que la population étrangère s'y maintient.

De même en Afrique. Alors que les Romains réussissaient à romaniser la Gaule et l'Espagne au point de les rendre complètement latines, ils furent impuissants, malgré sept siècles d'occupation, à coloniser les chaudes contrées où domina Garthage. Nous rencontrons aujourd'hui en Algérie les mêmes obstacles que ceux dont la persévérance romaine ne put triompher jadis. Les enfants des Eu-

ropéens, à l'exception de ceux des nations voisines de l'Afrique, comme les Espagnols et les Maltais, y meurent dès leurs premières années et, h moins d'imiter les Anglais dans l'Inde, qui envoient élever leurs fils en Europe, la race conquérante sera fatalement détruite par le sol envahi par elle.

Ce n'est, en réalité, que dans les contrées plus froides que celle d'où elle émigré, qu'une nation peut s'acclimater facilement. Les peuples qui s'avancent vers le Nord, et l'histoire du mouvement colonisateur des Uomains en est la preuve frappante, réussissent à s'y perpétuer, alors que ceux qui marchent vers le Midi disparaissent rapidement.

Nous voyons par ces divers exemples combien sont inflexibles les lois lie la nature et ce que peut coûter leur ignorance. Les hommes sont esclaves des milieux oii ils vivent, et de ces divers milieux, le climat est un de ceux dont l'action est la plus puissante. C'est lui qui crée leur genre de vie, leurs idées, leur littérature et leurs mœurs. La chaude atmosphère de ces belles plages de la Méditerranée, aux horizons limpides et bleus, et les brumeuses contrées du Nord, au ciel toujours voilé, d'où la pluie ruisselle sans cesse, ne font pas les mêmes hommes.