CHAPITRE VI

Sur la vapeur d'eau dans Uatmosphère

Nous avons vu comment plusieurs des météorologistes les plus éminents ont considéré la vapeur d'eau et ses condensations comme la cause principale de la formation et de la propagation des tourbillons atmosphériques. Il est donc nécessaire, avant d'aller plus loin, d'étudier avec quelques détails le rôle que joue la vapeur d'eau dans l'atmosphère et les résultats auxquels les recherches physiques ont conduit à cet égard. Nous ne traiterons pas l'hygrométrie proprement dite.

Depuis l'antiquité on a trouvé fort difficile à expliquer comment l'eau peut se soulever et rester longtemps flottant dans l'air, sous forme invisible, et sous forme visible, comme brouillard, nuages, etc. Jusqu'au dix-septième siècle on n'avait que des idées bien vagues à cet égard. En . i6aa, Kempe dit dans ses thèses De meteoris aqneiSy, soutenues à Upsal sous la présidence du Professeur Prytz : « Par quelle force les nuages sont soutenus dans l'air, c'est une question pas du tout facile... Ils sont soutenus en partie par la chaleur du soleil et des autres corps célestes, en partie par le mouvement de l'air et des vents, en pai*tie enfin par leur propre nature, étant comme les éponges caverneux, légers et mobiles (instra spongio 8unt caçernosae çanae et mobiles). »

C'est Des Cartes qui a donné le premier une théorie nette sur l'évaporation et la condensation de l'eau (i) « Je suppose

(i) Renati Des Cartes, Specimina philosophicae, seu disserta tio de Methodo recte regendae rationis, et veritatis in sclentiis investigaDdae : Dioptrice et Meteora. Amstelodami 1664. — et Des Cartes, QËuvres complètes publiées par Victor Cousin, T. V. Les Météores.

Les trois Traités,, la Dioptrique^ les Météores, la Géométrie^ parurent à Leyde, i638, sans nom d'auteur.

premièrement » dit-il « que l'eau, la terre, l'air et tous les autres tels corps qui nous environnent, sont composés de plusieurs petites parties de diverses figures et grosseurs, qui ne sont jamais si bien arrangées ni si justement jointes ensemble, qull ne reste plusieurs intervalles autour d'elles ; et que ces intervalles ne sont pas vides, mais remplies de cette matière fort subtile, par l'entremise de laquelle j'ai dit ci-dessus que se communiquait l'action de la lumière. Puis, en particulier, je suppose que les petites parties dont Feau est composée sont longues, unies et glissantes, ainsi que des petites anguilles, qui, quoiqu'elles se joignent et s'entrelacent, ne se nouent ni ne s'accrochent jamais pour cela en telle façon qu'elles ne puissent aisément être séparées ; et au contraire que presque toutes celles, tant de la terre que même de l'air, et de la plupart des autres corps, ont des figures fort irrégulières et inégales, en sorte qu'elles ne peuvent être si peu entrelacées qu'elles ne s'accrochent et se lient les unes aux autres, ainsi que font les diverses branches des arbrisseaux qui ciH)issent

ensemble dans une haie De plus il faut penser que la

matière subtile qui remplit les intervalles qui sont enti*e les parties de ces corps est de telle nature qu'elle ne cesse jamais

de se mouvoir çà et là grandement vite communément un

peu plus vite vers la superficie de la terre, qu'elle ne fait au haut de Tair où sont les nues, et plus vite vers les lieux proches de l'équateur que vera le pôle, et au même lieu plus vite l'été que l'hiver, et le jour que la nuit. Donc la raison est évidente, en supposant que la lumièi*e n'est autre chose qu'un certain mouvement, ou une action dont les corps lumineux poussent cette matière subtile de tous côtés autour d'eux en ligne droite, ainsi qu'il a été dit en la Dioptrique. » Quant aux figures (( des petites parties » de Teau il suppose que (( leur figure la plus naturelle n'est pas en toutes d'être droites comme des joncs, mais en plusieurs d'être courbées en diverses sortes ». Ainsi dans l'eau ordinaire elles sont entrelacées et restent en place, mais si « la matière subtile qui est dans les pores, étant plus foi*t agitée une fois que l'autre, soit par la présence du soleil, soit par telle autre cause que ce puisse être, agite aussi plus fort les petites parties de ces corps, vous entendrez facilement

qu'elle doit faire que celles qui sont assez petites, et avec cela de telles figures ou en telle situation qu'elles se peuvent aisément séparer de leurs voisines, s'écartent çà et là les unes des autres et s'élèvent en rair;.... comme la poussière d'une campagne se soulève quand elle est seulement poussée et agitée

pai* les pieds de quelque passant et ce seront celles-ci

seules que je nommerai particulièrement des vapeurs Remarquez aussi que les vapeurs occupent toujours beaucoup plus d'espace que l'eau, bien qu'elles ne soient faites que des mêmes petites parties. Dont la raison est que, lorsque ces parties composent le corps de Teau, elles ne se meuvent qu'assez fort pour se plier et s'entrelacer en se glissant les unes contre les autres, au lieu que, lorsqu'elles ont la forme d'une vapeur, leur agitation est si grande qu'elles tournent en rond fort promptement de tous côtés, et s'étendent par même moyen de toute leur longueur, en telle sorte que chacune a la force de chasser d'autour de soi toutes celles de ses semblables qui tendent à entrer dans la petite sphère qu'elle décrit, «

(( Lorsque leurs parties, n'étant plus assez fort agitées pour se tenir étendues en ligne droite, commencent à se plier et se rapprocher les unes des autres » il pe usait que ces vapeurs devenaient plus froides et moins transparentes, et qu'ensuite les nuages et la pluie sont formés quand (( toutes celles qui se rencontrent se joignent et s'accumulent en une boule. »

Sur la planche hors texte N"" XXII, on voit l'eau en A, la vapeur en B, des vapeurs de plus en plus condensées en E, F, G, D et G, et en haut des nuages.

Gomme on le voit, la théorie de Descaries est une sorte de thermodynamique très singulière.

Quelques années plus tard le célèbre Halley a fait à Londres plusieurs recherches sur l'évaporation et la circulation de l'eau dans l'atmosphère. Il résume ses idées de la manière suivante (i) : a J'ai essayé d'expliquer de quelle manière la vapeur d'eau est soulevée dans l'air par la chaleur en démontrant qu'un atome d'eau, étendu en bulle ou sphère creuse d'un diamètre dix fois plus grand qu'auparavant, aurait un poids

(x) B. lîalley : An account of tbe circulation of the watry vapours of tho sea, and of the cause of springs. Philosophical Transactions. T. XVIi, 1H93.

Liv. 2. Méi. Djn. — 6.

plus grand que celui de Tair et qu'il doit par conséquent monter dans Tair et continuer à monter tant que Tesprit chaud (flatus or warm spirit) qui Ta séparé de la masse d'eau continuera à rétendre au même degré Cependant, je ne suppose

pas que cela soit la seule cause par laquelle la vapeur d'eau

est soulevée dans Tair Mais il est un fait bien certain

que la chaleur sépare les particules de Teau qui sont lancées en haut avec une vitesse d'autant plus grande que la chaleur

est plus intense Supposons que toute la surface de la terre

soit couverte d'eau profonde et que le soleil suive sa marche diurne autour d'elle. Je pense qu'alors l'air s'imbiberait de luimême d'une certaine quantité de vapeur d'eau de la même manière qu'un sel est dissous dans Veau. Pendant toute la journée l'air est chauffé par le soleil, et alors l'air peut tenir en solution une quantité plus grande de vapeur exactement comme l'eau chaude dissout une plus grande quantité de sel que l'eau fi'oide. Pendant la nuit une partie de l'eau est de nouveau précipitée comme rosée de la même manière qu'une quantité de sel est précipitée quand la solution est refroidie. »

Mais il est évident qu'Halle}" considère toujours^l'eau répandue ou (( dissoute » dans l'air comme existant souslafoi*me de petites sphèi*es creuses, car en parlant plus bas de la précipitation de la pluie par le froid il dit : « Du reste il est possible et môme probable qu'il y a mêlées avec les vapeurs aqueuses, considérées par moi comme des bulles, des parties salines et anguleuses d'une vapeur terrestre (terrestrial vapour), qui déchirent les peaux de ces bulles et contribuent de cette manière à leur condensation en pluie ».

Le D*" /. T. DesaguUers^ à Londres, est peut-être le premier qui a démontré par une expérience décisive que l'eau se transforme pai* la chaleur en un a liquide élastique » (i). Il critique l'opinion du D' hiewentyt que les particules de feu provenant des rayons solaires adhèrent aux particules de l'eau et forment avec eux des « moleculas » plus légères que l'air. (( Les liquides, dit-il, sont élastiques ou non élastiques. La densité des liquides élastiques est proportionnelle à leur

(i) An attempt to solve the PhcBDomenon of the rise of vapours, formation of clouds and descenl of rain. Phil. Transact., 1739.

Pl. XXII.