LA LUMIÈRE DANS LA NATURE

g 1. LES PHÉNOMÈNES DE LA LUMIÈRE A LA SURFACE DU GLOBE TERRESTRE.

Qui voudrait entreprendre la description détaillée des phénomènes que les seules variations de la lumière du jour produisent à la surface de notre planète, dans Tatmosphère et sur le sol, au sommet des montagnes comme au niveau des plateaux et des plaines, dans les régions brûlantes de la zonetorride comme dans les solitudes glaciales des contrées polaires ou dans les riants paysages de la zone tempérée, ne risquerait rien d'emprunter aux poètes et aux peintres les éléments de ses tableaux. Aux premiers il demanderait le secours de leur merveilleux langage ; les autres lui fourniraient les couleurs de leur riche palette et le prestige d'une reproduction fidèle.

N'ayant à notre disposition ni l'une ni l'autre de ces ressources, nous ne pouvons donner ici qu'une rapide esquisse des principaux phénomènes lumineux dont l'atmosphère est le siège. Les uns, périodiques et réguliers, dépendent des mouvements mêmes de la Terre ; mais ils présentent le plus souvent, selon les saisons et les climats, de telles variations et de tels contrastes, que leur retour est toujours, pour l'observateur, l'occasion de sensations nouvelles : la variété prévient ainsi toute monotonie. Les autres ne se produisent que dans des circonstances particulières, et alors la rareté de leurs manifestations se joint à leur beauté propre pour exciter l'intérêt de ceux qui en sont témoins.

Tous offrent à Tartiste, au poète, comme à Thomme de science, ime mine, pour ainsi dire inépuisable, de sujets d*études et de recherches pour l*un, de motifs de paysage ou de thèmes de contemplation pour les autres.

Le jour, la nuit, les crépuscules, les aurores sont les plus simples, les plus fréquents, les plus familiers de ces phénomènes. Quelle prodigieuse variété cependant, en ce qui regarde l'éclat de la lumière, les tons, les couleurs et les nuances, leur succession ne produit-elle pas dans l'air et les nuages, à la surface du sol et sur les eaux! Dans le même lieu, selon l'heure du jour, l'époque de l'année ou l'état du temps, la physionomie du paysage change, prend les aspects les plus opposé», tantôt gaie, souriante, nuancée des teintes les plus tendres, les plus harmonieuses, tantôt sombre, triste, monotone ou pleine de contrastes violents, tantôt enfin éclatante, lumineuse et colorée.

Si des zones tempérées où ces changements, ces transformalions sont les plus apparents et les plus rapides, on passe aux contrées qui avoisinent les pôles, ou si, au contraire, on s'avance vers les zones de l'équateur et des tropiques, alors on voit les variations s'amoindrir, la succession des phénomènes devenir plus lente. Mais aussi le contracte s'accentue et finit par atteindre son maximum. D'un côté, plus on approche de l'un ou de l'autre pôle, plus les nuits, plus les jours s'allongent, jusqu'à se partager Tannée : pendant des mois, le soleil disparaît de l'horizon ; la seule lumière est celle de la lune et des étoiles, si toutefois le ciel n'est pas couvert de brumes épaisses, ou encore celle du crépuscule et des aurores polaires. Puis à ces. longues ténèbres succède un jour non moins long, pendant lequel un soleil pâle décrit au-dessus de Fhorizon ses lentes spirales.

Entre les tropiques, au contraire, le jour et la nuit se succèdent à des intervalles à peine inégaux dans tout le cours de l'année; un ciel étincelant illuminé d'un soleil qui monte tous les jours presque jusqu'au zénith ; pas de crépuscules ni d'aurores; de profondes nuits resplendissantes de l'éclat des étoiles

et de celui de la Voie Lactée : tel est, au point de vue de la lumière, le tableau des phénomènes que présentent les régions inlertropicales.

Laissons parler un voyageur qui est aussi un savant, H. Charles Martins, et empruntons-lui deux ou trois tableaux où il a décrit, d'après nature, les paysages de l'une et de l'autre zone. L'inlé-

Fig. 1. — La lumii'iv dans la naliiri'. l'aysagi* lii- la zone temiH'roe.

ressant ouvrage oîi nous puisons nos citations, exprime précisément par son titre, Du Sjntxberfi au Sahara, le contraste que nous voulons faire ressortir.

Voici, en premier lieu, la description d'un paysage polaire au Spilzberg : « Le temps, dit-il, y est d'une inconstance remarquable. A uu calme plat succèdent de violents coups de vent. Le ciel, serein pendant quelques heures, se couvre de nuages; les brumes sont presque continuelles et d'une épaisseur telle,

qiR^ l'on ne distingue pas les objets à quelques pas devant soi; CVS brumes, humides, froides, pénétrantes, mouillent souvent comme de la pluie. Les orages sont inconnus dans ces parages; mâme pendant l'été, jamais le bruit du tonnerre ne trouble le silence de ces mers désertes. Aux approches de l'automne, les brumes augmentent, la pluie se change en neige; le soleil s'élevanl de moins en moins au-dessus de l'horizon, sa clarté s'affaiblit encore. I^ 23 août, l'astre se couche pour la pre-

Fig. 3. — La lumii-re dans les rë^iiona (loliires. Dispirilion du soleil.

mière fois dans le Nord : cette première nuit n'est qu'un crépuscule prolongé; mais, à partir de ce moment, la durée des jours diminue rapidement. Enfin, le 26 octobre, le soleil descend dans la mer pour ne plus reparaître. Pendant quelque temps encore, le reflet d'une aurore qui n'annonce plus le jour illumine le ciel aux environs de midi, mais ce crépuscule devient de plus en plus court et de plus en plus pâle, jusqu'à ce qu'il s'éteigne complètement. La lune est alors le seul astre qui éclaire la terre : sa lumière blafarde, réfléchie par les ueiges,

révèle la sombre tristesse de cette terre ensevelie sous la neige et de cette raer voilée par la brume figée par la glace.

<c Mais d'autres clartés remplacent celle de la lune : ce sont celles des aurores boréales, qui, fortes ou faibles, se montrent toutes les nuits pour Tobservateur attentif.. A partir du milieu de janvier, le crépuscule de midi devient plus sensible, l'aurore annonçant le retour du soleil s'agrandit et monte vers le zénith'. Enfin, le i6 févi-ier, un segment du disque solaire, semblable

Fîg. 3. — La lumière dans les nigioni polaires. I.e retour du Mleil.

à un pomt lumineux, brille un moment pour s'éteindre aussitôt; mais, à chaque midi, le segment s'élargit, jusqu'à ce que l'orbe tout entier s'élève au-dessus de la mer : c'est la fin de la longue nuit de l'hiver. Des alternatives de jour et de nuit se succèdent pendant soixante-cinq jours, jusqu'au 21 avril, commencement d'un jour de quatre mois, pendant lesquels le soleil tourne autour de l'horizon sans jamais disparaître au-dessous. » Du Spitzberg, que douze degrés seulement séparent du pôle, allons maintenant au Sabara, dont les limites méridionales sont

k la même distance de douze degrés de Téquateur. Le contraste est aussi frappant que possible, a Chaque jour, dit M. Martins, des spectacles grandioses s*offraient à notre vue. Tantôt c*élait l'immensité d'un plateau sans limites, de larges vallées, de grands lacs, des dunes aux formes variées, tantôt une fertile oasis flanquée de villages entourés de fortifications pittoresques. La vue dos montagnes lointaines ajoutait à ces aspects un charme inexprimable... Le spectacle du ciel n'était pas moins intéressant que celui de la terre. Sur la mer et dans Ions les pays plats où la coupole céleste s'arrondit au-dessus d'une surface unie sans relief et sans accidents, l'homme porte ses regards vers le ciel ; la vue des nuages, du soleil, de Taurore, du crépuscule, des étoiles, remplace l'aspect lointain de la terre, des rivières, des lacs, des collines et des montagnes. Chaque coucher de soleil était une fôte pour nos yeux, un élonnemcnt pour notre intelligence, surtout lorsque l'atmosphère n'était pas complètement sereine. Les colorations sont alors plus vives et plus variées. A mesure que l'astre s'approche de l'horizon, les nuages gris et échevelés de la voûte du ciel, derniers émissaires des brouillards du nord, se frangent de teintes pourpres de plus en plus intenses, laridîs que les contours arr'ôndis des liu'àges blancs rept)sant sur les cimes lointaines se bordeht d'un éclatafbt liséré jauhe, et semblent enchâssés dans l'or qui remplît le couchant. Dès que le soleil est descendu sous Thorizon, une teinte rose des plus douces se répand sur tout le ciel occidental. Émanation de l'astre disparu, elle colore toutes les montagnes. Une d'elles, visible de Biskra, est appelée Djebel-Hammar'KreddouQii montagne à la joue rose) : elle mérite ce nom, car longtemps encore après le coucher du soleil elle conserve un reflet rose comme l'incarnat des joues d'une jeune fille. Par un effet de contraste avec le rouge, le bleu du ciel prend une teinte vert d'eau. Peu à peu le rose pâlit, l'arc éclairé se rétrécit, mais la lumière qui l'illumine est blanche et pure comme celle qui doit briller dans l'éther au delà des limites de notre atmosphère. Grâce à la transparence de l'air, tous les contours des objets terrestres

LES PHÉNOMÈNES DE LA LUMIÈRE. Il

sont parfaitement arrêtés. Les fines découpures des feuilles de palmier deviennent plus visibles qu*en plein jour, et quand Tarbre tout entier se détache sur ces fonds alternativement jaunes, rouges et blancs, il semble que la poésie de ce noble végétal se révèle aux yeux pour la première fois. Cependant la nuit se fait. Les planètes, puis les grandes constellations apparaissent les premières ; le ciel se peuple de myriades d'étoiles, sa voûte s'éclaire ; la Voie Lactée, bande blanchâtre et effacée dans les hautes latitudes, semble une écharpe de diamants étincelants jetés sur le dôme céleste. La lune n'est plus cet astre blafard dont le regard mélancolique semble compatir à la tristesse de nos pays embrumés ; c'est un disque brillant de l'argent le plus pur, réfléchissant sans les affaiblir les rayons qu'il reçoit, ou un croissant complété par la lumière cendrée qui dessine visiblement les contours de l'orbe tout entier. »

Terminons par ces quelques lignes où le même auteur décrit l'aspect du ciel d'Egypte à la pointe du jour. « En arrivant près du Caire, le soleil n'était pas encore levé, mais une aube mati-^ nale d'une couleur opaline s'élevait dans le ciel; l'air était d'une transparence et d'une limpidité inouïes; les cimes des palmiers semblaient enveloppées d'une auréole de clarté. Je compris ce que les voyageurs ont écrit sur les prestiges de la lumière aux Indes Orientales : rien, en effet, ne peut remplacer les féeries de cette magicienne qui prête des charmes au désert, et dont l'absence décolore et attriste les plus beaux paysages. »

Dans nos pays de la zone tempérée, les phénomènes de lumière n'ont pas sans doute l'intensité de ceux qui donnent aux paysages des zones extrêmes une physionomie aussi expressive. Mais ils offrent cet avantage qu'ils réunissent les caractères opposés : nos hivers les plus longs et les plus rigoureux nous donnent une idée des sensations que doit faire naître la contemplation des régions glacées voisines du pôle, et parfois nos étés sont assez beaux pour nous faire comprendre la splendeur du ciel tropical.

Les phénomènes optiques naturels dont nous venons de tra-

cerune esquisse fort sommaire, sont de ceux que ramène chaque jour, chaque saison, ou chaque année. Bien que fort Taries, ils s'expliquent par les simples changements que produit dans l'atmosphère, dans la façon dont elle est illuminée, le double mouvement de rotation et de translation de la Terre. Selon que le soleil est plus ou moins élevé au-dessus de l'horizon, que les couches gazeuses qui nous entourent sont plus ou moins sèches ou humides et, par suite, d'une transparence plus ou moins grande, les rayons lumineux qui pénètrent dans ces couches sont brisés, dispersés, absorbés en des proportions infiniment variables : de là ces mille teintes, ces colorations qui prennent tous les degrés d'intensité, toutes les nuances du prisme, depuis le bleu azuré, limpide et profond du ciel des tropiques jusqu'au gris sombre et terne des pays couverts de brume, en passant par les tons fins, clairs et harmonieux de nos paysages tempérés. Il y a dans tous ces phénomènes d'optique tant de complications qui tiennent aux conditions atmosphériques, sans cesse changeantes, que la science aurait peine à les expliquer en détail. Il suffit qu'elle soit à même de les réduire à un pelit nombre de faits simples, et de rattacher l'explication de ces faits à ceux que le physicien analyse dans son laboratoire.

D'autres phénomènes d'optique atmosphérique sont soumis à des lois plus régulières, sans oflrir un moindre intérêt au point de vue de la beauté d'aspect qu'ils présentent au spectateur. Tels sont les arcs-en-ciel solaires et lunaires, les halos, parhélies, parasélènes, et ces phénomènes de mirage qu'on croyait d'abord particuliers aux déserts de sable de la zone torride et qu'on observe fréquemment dans les climats les plus opposés. Tous ces météores lumineux s'expliquent aisément par les lois connues de la marche de la lumière dans les divers milieux transparents, et leurs couleurs par la décomposition ou la dispersion qui en est la conséquence. Nous les décrirons plus amplement, lorsque le moment sera venu d'en exposer la théorie.

Quant aux aurores polaires, boréales ou australes, ce sont des phénomènes lumineux dont Torigine se rattache à Tétat électrique ou magnétique du globe terrestre et dont les lois seules de Toptique ne pai^iendraient pas à rendre compte. Nous les retrouverons aussi en leur lieu.