I. Kéfractioiis»» 8iir eau oliaiido
].a températin-e de l'eau est plus élevée que celle d(^ l'air: la couche d'air en contact avec l'eau est plus chaude, et par conséquent relativement moins dense que les couches supéi-ieures. Les rayons lumineux tangents, ou à peu près, au lac. subissent des incurvations à concavité supérieure ('). Il y a réfraction, par conséquent déviation du rayon lumiin'ux. par conséquent défoi'mation apparente des objets visés.
l'our l'élude de ces réfractions, il y a lieu de séparer deux groupes de phénomènes.
a) Les uns se rappoitanl à l'apparence de la siu'face d'eau visible jusqu'à riioii/.oii ivt'l.
b) Les autres se rapportant à l'appai-ence des objets situés au-delà du point de tangence avec la surface du sphéroïde tei'restre.
(') V a-t-il toujours iiinirvrilion ;i cum'iivitr' siipnrioure i l^a courlie de la réfraction normale est-elle toujours renversée au point de changer le sens de la courbure'? Cela n'est point nécessaire. FI suffit (jue le rayon anormalement réfracté décrive une courhe dont la concavil'"' inférieure soit moins forte que la courlnire de la réfraction normale pour qu'il > ail déviation relative dans la direction du rayon à son entrée dans l'odl, et par conséquent dé))lacement a]iparent do l'id)jet qui est vu dans la direction de la tanj^enle à la courlie.
Pour plus de commodité dans l'e.xposition des faits, je rap[iorterai toutes mes descriptions à des trajectoires à concavité supérieure.
liKI-HACTIONS SUR EAU C.HAUDK 519
A. App'ii'owc (le la surface ({'eau.
La siiiCace (l'eau paiait convexe, très convexe; il y a exagéi'ation évidente de la courbure de la surface du sphéroïde terrestre.
En même temps. toute la surface visible de la nappe d'eau subit dans son ensemble une dépression apparente. Elle est abaissée au-dessous du plan horizontal. L'angle qu'elle fait avec le zénith est plus grand qu'il ne devrait l'èti-e sans l'etTet des réfractions aériennes.
En troisième lieu, la limite de l'horizon est l'accourcie, c'est-à-dire que le point de tangence du rayon visuel avec la snrface de l'eau est plus rapproché de l'observateur qu'il ne le serait en l'absence de la léfraction, étant donnée la hauteur de Fœil au-dessus de la nappe d'eau.
Enfin la ligne de l'horizon apparent sur le lac, au lieu d'être droite et nnie, présente des inégalités très accentuées. Des vagues très aiguës et ti'ès élevées paraissent se dresser en l'aii' ; quelquefois les sommets de ces vagues se sépaivjit de leur base et. pour im temps très court, semblent flotter en l'air.
Je reprends le développement de ces divers points.
i'^ L'hoi'izon apparent (') est abaissé. En elTet, chaque rayon lumineux émis par la surface de l'eau subissant une incurvation à concavité supérieure. arrive à l'œil en faisant avec l'horizontale un angle plus fort ([lie sans l'eftét de la léfi'action.
Le point A (lig. 182) envoie un rayon lumineux dont la tangente, à son arrivée dans l'œil 0. ^^
est suivant la ligne A'O. "*^^^^^'-^I — — --^..^ir-
Le point A est donc vu
dans la direction A' . delà est vrai pour chacun des points de la nappe lif|uide ; cela est vrai en parlicu- dV. is2.) R.n-actioH sur eau chaude.
lier pour ceux qui forment l'horizuu appai-eiit. De là la dé^pi-essionde cet horizon apparent.
(') .l'appellerai horizon réel le point où la tangente partie de l'œil toucherait la nappe d'eau, en l'absence de toute réfraction (on calculerait sa position par la formule de la page 6 de ce volume): l'horizon apparent sera le point oii le rayon visuel réfracté atteint cette nappe.
(Fig. 133.) Abaissement et exagérât idii <lé la courbure apparente de la nappe du lai
l2*^ Les divers points de la nappe d'eau qui sont à des distances inét,'aies de l'observateur émettent des i-ayons lumineux dillei-emment
l'éfi'actés. La l'élraction est .^ (rairtanl i)lus |V)rk' rrue les angles l'ornu'^s avec les surlaces rétractantes sont plus petits. L'u point /> (lig. 133) situé plus près subit un déplacement apparent en />' moins grand qu'un point A plus éloigné, qui appaiiiit en A' .
lien résulte que la suiface du lac .1 /Jdoul la cuurbui-e réelle est tellement faible qu'elle échappe à l'o'il le plus exercé, offre à Tobservateur pendant les l'ét'raclions sur eau chaude imo incurvation apparente .4' C Ji' très manifeste, qui devient évidente et a été sou-
(Fig. 13i.) Uapjtriiclieuieiit du cciv li- dr riinrix.mi apparent.
vent signalée. La surface du lac [)arait spiiéi-eidale ; le sjiectaleur croit surprendre la eouvexité de la lerre.
3" La limite de riiori/,*»!!
a[)parent <\sl ra|)[)rocliée. Kn
(Fig. 130.) Dentelures des vagues ],aruu lacs., inbre t^f^t lesravons émis parle sur un lointain clair. p„inl A taUgeilt à la Uappo
d'eau pour l;i posiliou de fudl 0 (hoiizon réel) sont rél'ra<-lés suivant
(Fig. 135 6/s.) Dentelures des vagues. Lac clair slu- un lointain noir. Dessinée à la lunette.
la coiu'be /LY et passeiil au-dessus de j'iril ilig. LH). Ce sont les rayons (''tuis [lar un [Kiiiil /.' plus rappidi-hi- qui aiiiveiii les premiers
REFRACTIONS SLR EAU CHAUD?:
(Fig. 136.) Exagération des dentelures des vagues.
dans le plan occupé pat- l'œil de l'obsei-vateui- (hoi-izon apparent).
4'' Quant aux dentelures extraordinaires de la ligne de l'horizon (fig. 185 et 135 bis) elles n'apparaissent pas quand le lac est plat comme un miroir; elles sont le plus belles quand le lac est agité par des vagues d'intensité moyenne; elles disparaissent de nouveau lorsqu'un vent trop violent bouleverse les couches de l'air. Elles se voient surtout bien lorsque le lac est clair et se proiile sur un lointain sombre. Je crois pouvoir les expliquer comme suit :
Soit une vague AB (fig. 136) située à l'horizon apparent qui envoie deux rayons, l'un par sa base B, l'autre par son sommet A, lesquels arrivent après ré- -T^
ti'action à l'œil 0. Le
rayon B parti de la A __.,
base traverse des "«^^^^^^^^^^^^^
couches plus chau- JV^
des que le ravon A ^ ^^.^^/y.
parti du sommet ; la
tangente du rayon B
à son arrivée à l'œil OB' sera donc plus abaissée que la tangente
OA' du rayon A du sommet de la vague. Il en résultera que l'image
de cette vague, abaissée dans son ensemble en A'B', comme
nous l'avons vu plus haut, sera en même temps étendue en hauteui-,
A'B' étant plus grand que AB, car le sommet A' est moins abaissé que
la base B'.
Pour ce qui i-egarde les sommets des vagues paraissant se séparer de la ligne continue du lac, voici comment je m'en rends compte :
Soit T (fig. 137) le point tangent à la surface dont le rayon arrive en dernier lieu à l'iril O. Soit une vague A
AB située peu au- Bi
delà de ce point. Le rayon tangent BB'
parti de la base de » J~ '""""'^^^
la vague sera dévié
par réfraction en B'
et passera au-dessus de l'œil de l'ob.servateui-. 11 sera donc invisible.
Un rayon AA', parti du sommet de la vague, soi'tant d'une couche
moins chaude ou moins humide, sera moins réfracté, et peut arriver
en 0 à l'd'il. Il sera relativement peu abaissé, et donnera l'image d'un
(Fig. 137.) Sommet d'une vague se détachant de l'horizon.
ôti'i
OFTIOUF
objet isolc' .1. jjlaiiaiit en Fair aii-dcssiis de la siiiiacc T . suiiafe apparente de riioi'izoïi d'eau.
On poiiiTait admettre aussi que ces soniiuets de vaiiues (|ui apparaissent coinnie des coi'ps is(»i(''s suspendus en l'air sei-aient des vagues situées à inie plus gi-ande distance et oirrant l'eÛet de mirage que nous allons décrire. Je ne le pense pas; elles ont la même coloration, le même éclairage que les vagues qui limitenl lliorizon apparent; elles ne sont pas situées à une grande distance au-delà de cet horizon.
Du i-este, dans le cas spécial des vagues de refoulement des bateaux à vapeui' qui nous offrent souvent ce spectacle d'être comme suspendues en Tair (tig. l;]8)('). nous pouvons très facilemenl juger de leur*
(Fig. 138.) Vagues latérales il'uii batoau ;i vaponr se détachant sui- un lar calme.
éloignement. Fai l'appréciant par l'apparence de la coque même du navii'e, ou par la position i-éelle de celui-ci que nous évaluons avec une grande précision, nous pouvons nous assurer que ces vagues sont à une distance de ti-ès peu sup(''rieiu-e à celle du cercle de l'horizon apparent.
B. Apparence dei< ohj('lf< ^ilin'x (tii-dclà de l' horizon. MirfK/e
Au-dessus de la sui-face d'eau ainsi défoi-mée pai- les i-él'i'actions sur eau chaude, on voit les ph('>nomènes suivants :
A une cei'taiiie hanli'ur. ([uelques minutes de degré au-dessus de l'eau, on voit nue ligne horizontale plus ou moins lianchée (pie l'on appelle plan eaus[i([ue avec fiiot. on mieux ligne de partage
(') C'est à un ])liénomèiic de cet orrtre qu'il faut rapporter les ol)servations plus ou moins fantastiques du Ti rn n il serpent rie mer qui a]iiiaraisseut jiériodiquement dans les journaux.
KKI-HACTIOXS SUR KAU CHAUDE
avec Bravais (fig. 139 NN). Au-dessus de cette ligne se voient sans défonnatinn notable les objets situes au-delà du eei'cle d'Iiorizoïi appareut
(Fig. 139.) Mirage des réfractious sur eau chaude.
(fi, lig. 140) ; au-dessous de cette ligne, les mêmes objets se montrent réfléchis, renvei'sés, déprimés, en image symétrique avec l'image viaie.
C'est ce dont j'ai essayé de donner une idée par la fig. 139 qui représente les images d'un bateau à vapeur dont on ne voit que la cheminée, le mât et les agrès, d'une barque du Léman et d'im cap de la rive opposée vus par le mirage.
Reprenons en détail ces divers laits :
Considérons un objet MN (lig. 140). une tour par exemple, situé au-delà de l'horizon réel pour l'aMl 0 placé à ime petite hauteur (quel-
ques mètres) au-
100MMMmM.
(Fig. 140.) Partie.s masquées ou eu vue, visibles ou invisibhîs, dans les réfractions sur eau chaude.
dessus de la nappe d'eau. Une partie de 3/A\ soit A'P, est cachée par la rotondité de la teri-e ; appelons-la :
