ORIGINE ET CONSERVATION DE LV CHALEUR SOLAIRE

§ I. — Qiianlité absolue de chaleur émise par le Soleil.

Dans le Chapitre précédent, nous avons exprimé la température solaire en degrés conventionnels; mais, pour évaluer la force vive et la quantité d'énergie qui réside dans cet astre, il faut l'exprimer en quantité absolue de chaleur, en rapportant cette quantité à une unité déterminée de travail thermique. Ce travail est mesuré par réchauffement que subit, pendant 1 "unité de temps, un corps avant un poids déterminé et une capacité calorifique connue. L'appareil qu'on emploie à cet effet a été imaginé par^M. Pouillet. Il se compose d'un cvlindre de cuivre très-mince A ijig. 2\ - ,. L'une de ses bases est recouverte de noir de fumée ; cette base est exposée directement aux ravons du Soleil qui sont perpendiculaires à sa surface. Le cvlindre est rempli d'eau ; on détermine sa température au moven d'un thermomèti'e T renfermé à l'intérieur du réservoir.

Cet ajipareil étant exposé au Soleil, on note Taccroisscment de température qui se produit en inie minute ; cet accroissement constitue le chiffi'e qui doit servir de point de départ au calcul. On doit tenir compte du vase et de la quantité de chaleur qu'il absorbe ; pour cela, oii multiplie son poids par sa chaleur spécifique : ce produit s'appelle le poids du vase réduit eu eau; il suffira de 1 ajouter au poids de leau sur laquelle on opère.

Il faut encore tenir compte dune cause d'erreur qu'on ne

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saurait éviter L'appareil rayoïiiie eoiistainineiil aulourde lui, et il perd ainsi une (piantité de chaleiu- d'aulaiit plus grande ([ue sa température est plus élevée ; l'écliauffeiiienl produit en une minute résulte doue de la différence entre la quantité de chaleur reçue et la quantité de chaleur émise. Pour tenir compte de cette diUérence, on détermine par une seconde ex-

Fig. 9.17.

périence le nomhre de degrés dont s'aljaisse la température; du cylindre, lorsqu'il est soustrait à l'influence des rayons solaires ; on ajoute ce nomhre à celui qu'on a trouvé dans la pretnière expérience, et la somme exprime réchauffement définitif tel qu'on le mesurerait si cette cause d'erreur n'existait pas. Cette compensation n'est pas ahsolument exacte, mais les savants ont à leur disposition des méthodes de correction j)lus parfaites, que l'on pourra employer si l'on veut ohtenir une plus grande précision.

On doit encore ajouter une correction importnite, pour tenir compte de la quantité de chaleur absorbée dans le trajet des rayons à ti-avcrs notre atmosphère. Le résultat étant ainsi modifié, tout est prêt pour le calcul.

Ce procédé est assez simple ; il contient plusieurs causes d'erreurs, mais c'est encore le meilleur cpie l'on ait employé jusqu'à présent. M. Ericsson, tout en le critiquant, assure cpie, moyennant des compensations qu'il n'indique pas, il fournit des résultats assez exacts : aûà nous suffît.

Le résultat des expériences faites avec l'appareil dePouillet peut être énoncé de la manière suivante : i gramme d'eau exposé au rayonnement solaire, à la limite supérieure de l'atmosphère terrestre, sur une surface de i centimètre carré, s'échauffe en une minute de i°. 763. De là on peut déduire la quantité totale de clialeur qui tombe sur l'hémisphère terrestre ; elle est égale à la radiation comprise dans la section d'un cône circonscrit à la Terre et au Soleil, cette section étant faite auprès de la Terre : c'est à peu près la surface d'un grand cercle, et, par conséquent, le quart de la surface ter-

restre. La radiation solaire pourrait donc échauffer de — '-^—

ou de 0^,44075 une couche d'eau ayant 1 centimètre d'épaisseur et uniformément répandue sur toute la surface de la Terre. Dans le cours d'une année, cette même couche s'échaufferait de o",44<^75 X Go X 24 X 365, -aS = 23 1 855", en supposant qu'elle ne perde pas de chaleur par l'évaporation et par la radiation. Si l'épaisseur était de i mètre, la température s'élèverait en une année de 23 1 8", 55.

On peut encore expi'imer la quantité de chaleur que nous recevons du Soleil par l'épaisseur de la couche de glace qu'elle ferait fondre en un temps donné; on la détermine en diNisant le nombre déjà trouvé par la chaleur latente de fusion de

la glace ; on trouve ainsi que, dans le courant d'une année, la radiation solaire serait capable de faire fondre une couche de glace ayant une épaisseur de 3o'°,89, c'est-à-dire 3i mètres en nombre rond. Les derniers chiffres de ce résultat différeront un peu, suivant les données c[u'on aura adoptées comme éléments du calcul : ainsi, par exemple, M. Schcllen trouve 29'", 33; mais il n'y a pas lieu de s'arrêter à discuter ces nombres, car raj)proximation à laquelle nous sommes parvenus est bien suffisante pom' le but que nous nous proposons.

Nous pouvons maintenant évaluer la quantité de chaleur émise à la surface même du Soleil en multipliant la valeur précédente par le carré de la distance du Soleil à la Terre exprimée en rayons du globe solaire. On trouve ainsi que cette quantité de chaleur peut en une minute élever de 81 G*', 71 la température d'une couche d'eau de i mètre d'épaisseur, ou fondre dans le même temps une couche de glace de 10'", 7.

La Physique moderne regarde la chaleur comme un mode particulier de mouvement moléculaire, et l'activité thermique comme un travail mécanique. Nous pouvons donc, en partant des principes de la Thermodynamique, évaluer en unités mécaniques la radiation solaire ; nous pouvons aller plus loin, et tenter de déterminer la cause qui produit cette ratliation et la maintient sensiblement constante pendant un laps de temps très-considérable.

Nous venons de voir que le Soleil, à sa surface, peut, en une minute, échauffer de 81 G", 71 mie couche d'eau ayant I mètre d'épaisseur, ou, ce qui revient au même, échauffer de I degré une couche d'eau de 8iG'",7i. En une seconde, l'effet serait soixante fois moins considérable, et le Soleil échaufferait de i degré une couche d'eau de 1 3™,Gi . Nous de- II. 17