ORIGINE ÉLECTRIQUE DES ORAGES

loi qu'on le construit de nos jouis. Mais avant tout, Franklin voulait qu'on s'assurât directement si les nuées orageuses sont électrisces ou non ; il exposait d'une manière complète le procédé expérimental qui devait servir à vider cette grande question, et tout en invitant les [)hysiciens à tenter l'expérience, il attendait, pour rexécuter lui-même, la construction projetée d'un clocher à Philadelphie.

Les idées de Franklin furent assez mal accueillies en Angleterre; Dalibard les réalisa le 10 mai 1752, àMarly-la-Ville. Dans unjardin situé au milieu d'une plaine élevée, il fixa solidement, sur un support isolé, une barre de fer ronde de 27 millimètres de diamètre à la base, de 15 mètres de hauteur et terminée par une pointe d'acier trempé et poli. Au moment où des nuages orageux passèrent au zénith, la barre s'électrisa assez fortement pour donner de longues et brillantes étincelles. Jj'état électrique des nuages se trouvait ainsi démontré. Cette expérience fut répétée de toutes parts, et partout avec le même succès.

Dans le courant de la même année, Franklin, impatient des lenteurs apportées à la construction du clocher qu'il attendait, imagina qu'un cerf-volant pourrait lui servir au même usage, et, profitant du premier orage, il s'en fut dans les champs, seul avec son fils, « craignant le ridicule dont on ne manque pas de couvrir les essais infructueux. » Le cerf-volant fut lancé, la corde qui le retenait étant fixée au bout d'un support en verre; un nuage qui promettait beaucoup ne produisit aucun effet; d'autres nuages s'avançaient et tout paraissait tranquille : on ne voyait ni étincelle ni aucun signe électrique. A la lin cependant, une pluie fine étant survenue, quelques filaments se soulevèrent sur la corde comme s'ils en étaient repoussés ; un petit bruissement se fit entendre ; Franklin présente son doigt, une vive étincelle, bientôt suivie de plusieurs autres, s'échappe de l'extrémité inférieure de l'appareil, rendu

.^12 l'KS 0 RACES.

conducteur de l'éleclricité par Vomi (ju'il a reçue, dette expérience eut lieu en juin [lb'2.

En juin 1755, un magistral français, de Konias, assesseur au présidial de Nérac, connaissant l'expérience de Dalibard, mais ignorant encore l'expérience de Franklin, eut, comme ce dernier, l'idée de se servir du cerf-volant. Il eut soin de garnir d'un lîl métallique la corde de son instrument et olitint immédiatement des signes électriques très-énergiques. 11 répéta cette expérience en 1757 pendant un orage; les eftéls furent formidables. « Imaginez-vous de voir, dit de Romas, des lames de feu de neuf ou dix pieds de longueur et d'un pouce de grosseur, qui faisaient autant et plus de bruit que des coups de pistolet. En moins d'une heure j'en eus certainement trente de cette dimension, sans compter mille autres de sept pieds et au-dessous. » Malgré ses précautions, il fut une fois renversé par la violence du choc. Richmann, de l'Académie de Saint-Pétersbourg, fut foudroyé en répétant l'expérience de Dalibart.

g II. — Électricité de l'atmosplière.

Lorsqu'on eut constaté l'existence de l'électricité dans les nuages orageux, on rechercha quelle pouvait en être l'origine, et l'on ne tarda pas à reconnaître la présence de cet agent dans Tatmosphère, même en l'absence de toute espèce de nuage. Le Monnier lit à Saint-Germain, dès la fin de septembre 1752, une série de recherches intéressantes à ce sujet', en faisant usage de la barre de Franklin. De Saussure se servit dans ses excursions sur les montagnes d'un petit électroscope à balles de sureau représenté fig. 81. La partie supérieure de la cloche de verre est recouverte d'un vernis isolant; sa section

' Mémoires de l'Aendëmic des xciencex, MWi, p. 2.'i.^.

KLECTRICITË DE I/ATMOSIMIÈHE. 545

Iransversalo est rectaiif;nlaire; sa tubulure est Iraversée par une tige métallique porlant les deux balles de sureau suspendues à son extrémité inférieure par deux fils de platine trèsfins et très-mobiles; à son extrémité supérieure est un chapeau de laiton D, destiné à mettre l'appareil à l'abri de la pluie. Au-dessus du chapeau on visse une tige T, terminée en pointe, de 60 centimètres de hauteur et généralement divisée en trois parties, pour rendre l'appareil plus portatif. Sur l'une des faces de la cloche est gravé un arc de cercle divisé en degrés, et servant à mesurer l'écartement des balles de sureau. Yolta remplaçait les pendules de Saussure par deux longues pailles très-minces, très-sèches et très-mobiles autour de leurs extrémités supérieures.

Peltier, à qui l'on doit d'importants travaux sur l'électricité atmosphérique, fit usage d'un autre appareil, adopté aussi par M. Quételet pour' les observations sur l'électricité atmosphérique faites régulièrement à l'Observatoire royal de Bruxelles. Nous en donnons le dessin fig. 82. Sur le milieu d'une cage cylindrique de verre s'élève une tige métallique AB, surmontée d'une boule C, creuse et d'un décimètre environ de diamètre. Sur le milieu de la lige est fixé un chapeau destiné, comme dans l'électromètre de de Saussure, à préserver la cage des eaux pluviales. Le conducteur AB se continue dans la cage, par l'intermédiaire d'un anneau en cuivre D, jusqu'à la tige horizontale et fixe EF. La partie inférieure de l'anneau est armée d'une pointe d'acier sur laquelle repose une chape métallique

Kis. SI.

LI'S OHAGKS.

portant une très-pelite aiguille aimantée c (i, et une aulre aiguille niélallique Irès-légère aj), recourbée de manièn^ (jue ces deu\ extrémités soient dans le même ])lan horizontal ({ue l'aiguille

EF. L'aimant remj»lace ici la pesanteur pour ramener l'aiguille mobile dans une direction constante quand aucune force ne l'en écarte. L'appareil est orienté de telle façon que l'aiguille mobile a b œ ))lace naturellement très-près de l'aiguille û\e EF. Dans ces conditions, si l'on approche un corps électrisé de la boule C, les deux aiguilles fixe et mobile s'électrisenl |>ar influence de la même manière que le corps, une répulsion a lieu entre elles, et la pièce mobile s'écarte angulairement jusqu'à ce que la répulsion soit équilibrée par l'aimant qu'elle éloigne avec elle du méridien magnétique. In cercle gradué, dont l'appareil est muni , sert à mesurer cet écart ' .

1 Les corps peuvent être éleclrisés de deux manières distincles, comme le verre et la résine frottés par de la laine : on dit généralement qu'ils peuvent prendre deux électricités différentes auxquelles on a donné le noui (Vélcclricité positive ou vitrée, cl d'électricité néyativc ou résineuse. On admet que tous les corps contiennent ces deux électricités réunies en proportions telles, que leurs propriétés inverses se neutralisent dans un fluide neutre. Le fluide neutre peut être partagé en ses deux éléments constituants sous l'influence de causes diverses. Dans le frottement du verre par la laine, le verre prend l'électricité positive, et la laine rélectricifé négative : la séparation des deux corps amenant l'écartement des deux fluides isolés, chacug de ceux-ci se montre avec ses caractères distinctifs. Une division semblable .«e produit par la seule influence d'un corps électrisé. Les électricités de même nom se repoussant, tandis que les électricités de îioms contraires s'attirent, dans l'électrisation par l'influence d'un corps électrisé jiositivement, par

Fig. 82.

ÉLECTRICITÉ DE L'ATMOSIMIEUE.

Divers autres systèmes sont employés dans les observatoires. Dans quelques-uns de ces établissements on fait usage d'un galvanomètre analogue à celui dont nous donnons le dessin llg. S5. Un fil de cuivre bien isolé par de la soie recouverte de gomme laque forme, un grand nombre de révolutions autour d'un châssis AB évidé intérieurement, et portant sur son plan supérieur un cercle gradué S. Deux aiguilles aimantées, de forces à peu près exactement pareilles, sont fixées îi un même support parallèlement l'une à l'autre, de manière qu'elles se regardent par leurs pôles de noms contraires ; dans cette situation, leur tendance à se diriger dans le méridien magnétique est égale seulement à la différence des deux actions et peut-être rendue aussi faible qu'on le désire. Le support lui-même est suspendu par un fil de soie non tordu L et dans une situation telle que l'aiguille inférieure

soit logée dans l'évidement du châssis et l'autre placée immédiatement au-dessus du cercle gradué. Un bouton E permet de tourner le châssis jusqu'à ce que son plan soit parallèle à la direction des aiguilles qui, dans notre figure, sont déviées de leur position naturelle. Pour employer cet instrument à l'étude

Fig. 83.

exemple, l'électricité négative se portera ver:> rextrémité la plus rapprochée du corps, l'autre sera refoulée à l'autre bout. (Voir les divers traités de physique, et on particulier le Traité d'électricité de M. Gavarret.)

340 m: S UHACKS.

(Il' rélecli'iciU' almosphérique, on fait communiquer l'un dvs liouts ilu fil (le cuivre avec le sol, et on arme l'autre d'une jioiule que l'on dr(^sse verlical(Miient à une certaine hauteur dans l'atmosphère. Toutes les fois qu'il existe une différence de tension entre l'état électrique de l'air et celui de la terre, il s'étahlit un courant à travers le fd du galvanomc'tre et l'aiguille aimantée est d('viée. Le sens et l'intensité du courant servent à déterminer le signe de la tension électrique de l'atmosphère et son excès sur la tension de la surface du globe.

Quel que soit l'instrument employé, on ne trouve d'ordinaire aucun signe d'électricité dans les lieux bas dominés par des arbres ou par des édifices et dans les rues des villes. En rase campagne et même sur les hauts plateaux, c'est seulement à quelques mètres du sol que les électroscopes commencent à donner des signes sensibles et que le galvanomètre accuse l'existence de courants appréciables; mais les nombreuses expériences faites par de Saussure lui ont montré la tension électrique de l'atmosphère d'autant plus grande qu'il la mesurait plus haut sur les flancs des montagnes.

D'un autre côté, MM. Becquerel et Breschet sont arrivés aux mêmes conclusions par d'autres moyens sur les plateaux du mont Saint-Bernard. L'n long fil de soie, recouvert de clinquant, était étendu sur un morceau de taffetas gommé. Une extrémité de ce lil était attachée à une flèche armée d'une pointe métallique, l'autre était munie d'un anneau appuyant sur la tige d'un électrosco})e à pailles. Quand la flèche était lancée horizontalement, les })ailles ne bougeaient pas; mais quand elle était lancée verticalement, les pailles diverg(^aient de plus en plus jusqu'au moment où l'anneau quittait l'instrument. Des expériences du même genre ont été faites avec des cerfs-volants ou des ballons captifs, armés de pointes métalliques; les résultats s'accordent tous pour établir que, par un ciel serein, la tension de l'électricité des couches atmosph(îri-

ÉLECTRICITÉ UE L'ATMOSPllEUE. 547

qiies augmente avec leur élévation au-dessus de la surface du sol. Ce résultat se trouve (.onfîrmé jusqu'à une grande hauteur par la célèbre ascension aérostatique de MM. Gay-Lussacet Biot. Vn lil métallique pendait sur une longueur de 50 mètres audessous de leur nacelle et portail à son extrémité inférieure une boule de métal. L'extrémité supérieure mise en communication avec un électromètre donna des signes évidents d'électrisation; sa tension augmenta avec la hauteur du ballon; elle fut constamment négative. Comme le fil ne pouvait s'électriser que par influence, les signes négatifs donnés par l'extrémité supérieure de ce lil accusaient un excès croissant d'électricité posliive dans les couches supérieures de l'atmosphère. Toujours, en effet, par un temps serein, lorsque l'atmosphère est complètement dépouillée de nuages, les électroscopes armés de pointes se chargent d'électricité positive et les galvanomètres accusent l'existence d'un courant descendant de l'air à la terre. L'atmosphère est donc électrisée positivement, à la manière du verre frotté par de la laine ; par contre, la surface terrestre est électrisée négativement ou à la manière des résines.

On ignore les variations que peut éprouver dans sa quantité l'électricité totale de notre atmosphère; aucune expérience n'a pu être établie d'une manière permanente à de très-grandes hauteurs; mais on sait que dans les couches inférieures elle subit une double oscillation annuelle et diurne, et de plus, des oscillations accidentelles acquérant quelquefois une grande amplitude.

De Saussure et Schubler ont démontré que les signes électriques passent chaque jour par un premier maiiinwn de 6 à 7 heures du matin en été, et de iO heures à midi en hiver; qu'ils faiblissent ensuite pour atteindre un premier minimum entre 5 et (3 heures du soir en été, et vers 5 heures en hiver ; qu'ils repassent par un second maximum au coucher du soleil,

Ô4S LES OHAGKS.

pour décroître do uoiivonu jnMidanl la miil jusqu'au lever du jour, où la jiroportion d'ôleclricilé redevient ascendante. Cette double oscillation est liée aux variations de l'état hygrométrique de l'air. L'air, mauvais conducteur de réleclricitc quand il est sec, se laisse traverser par cet agent avec une facilité relative d'autant plus grande qu'il est plus humide. La précipitation de la rosée pendant la nuit permet aux couches inférieures de l'atmos})hère de se décharger de leur électricité. Ce dépôt cesse au lever du soleil ; mais les couches d'air moyennes encore fraîches et humides laissent descendre l'électricité des couches supérieures dans les couches inférieures dont la charge augmente. Dans le milieu du joiu' ce transport s'arrête; dans les journées chaudes, l'air tend à monter de la surface terrestre vers les hauteurs de l'atmosphère, et ce mouvement tend à éloigner les couches élect risées. Le mouvement ascendant se susjjcnd ou se renverse dans la soirée, en même temps que l'air plus froid devient plus humide; l'électricité des couches élevées redescend donc vers le sol. Des observations ftiiles dans les Alpes par Ktemlz, semblent montrer qu'il ne s'y présente qu'un minimum le malin et un maximum le soir. A Bruxelles, M. Ouételet trouve, en été, un maximun à 8 heures du matin, et un minimum trèsprononcé à 5 heures du soir. Du reste, les résultats varient beaucoup d'un lieu à l'autre.

L'électricité atmosphérique, accusée par nos instruments, subit également des variations annuelles. La figure 84, construite d'après des moyennes de 15 années d'observations à Bruxelles, montre le sens et l'étendue de ces variations. Lu maximum très-marqué a lieu en hiver, et un minimum dans la saison chaude. Nous remarquerons que l'hiver est l'époque où les courants équatoriaux ont le plus d'activité dans notre hémisphère et où les aurores boréah^s y sont le plus nombreuses. Le phénomène, toutefois, n'est évidemment pas simple, et les expériences faites à l'observatoire de Bruxelles par M. Quételet,