COMME CENTRE DE CONDENSATION

Par C.-T.-R. WILSON.

Traduit de Tanglais par P. LÂNGEVIN.

Philosophical Transaction, A, t. CXCIII, 1899, p. 289 à 3o8.

Le travail dont les résultats sont donnés ici forme une partie des recherches relatives à Télectricité atmosphérique que j'ai entreprises sur rinvitation du Meleorological Council.

La relation enlre la pluie et l'électricité atmosphérique est une des questions dont l'étude expérimentale m'a été proposée. L'importance à ce sujet du point particulier traité dans ce Mémoire a été déjà indiquée par le professeur J.-J. Thomson qui dit ( * ) : « Si les ions négatifs, par exemple, difleraient des positifs dans leur propriété de condenser la vapeur d'eau, nous pourrions obtenir un nuage formé autour d'une seule espèce d'ions. Les ions sur lesquels s'est produit le nuage tomberaient alors sous l'action de la pesanteur et nous pourrions ainsi obtenir la séparation des ions positifs et négatifs et production d'un champ électrique, le travail nécessaire pour la création de ce champ étant fourni par la gravitation. )>

Pour rendre vraisemblable cette hypothèse sur l'origine de l'électricité atmosphérique, il est nécessaire de donner des raisons justifiant : i" que l'air atmosphérique contient des ions libres dans les régions où la pluie se forme ; 2" que les ions positifs et négatifs diffèrent dans leur pouvoir comme centres de condensation.

Des expériences antérieures rendent très vraisemblable le premier

(*) J.-J. Thomson, Phil. Mag.j décembre 1898; voir aussi ce Volume.

I088 C.-ï.-K. WILSON.

de ces fails : quand on détend brusquement de l'aîr privé de poussières, une légt*re condensalion en forme de pluie se produit toujouis si la sursaturation dépasse une certaine limite. Cette limite coînchi*? avec celle qui correspond à la formation des nuages dans Tair ioni<ii' par les rayons de Riintgen ou autrement. On a montré que, danser cas, les rentres de condensation sont les ions mêmes auxquels e>l dur la conductibilité du gaz exposé aux rayons. L'égalité des détentes nécessaires pour produire les quelques gouttes visibles en rab>eQce «le rayons et pour condenser la vapeur sur les ions est si précise qu'eilo parait presque suffisante pour démontrer que l'air humide ordinaire est toujours faiblement ionisé. Le nombre des centres de condeasaliuD y est si faible que l'absence de conductibilité sensible dans le> cundtlions ordinaires ne contredit nullement l'hypothèse que ces centres sool des ions. Je décris à la fin de ce Mémoire quelques expériences tentées pour vérifier si ces centres sont chargés ou non.

Je m'occuperai surtout, cependant, de la deuxième des questions posées plus haut; les expériences qui vont être décrites pron\eat (ju'il existe une grande différence entre les ions positifs et négatifs au point de vue de leur influence sur la condensation de la vapeur d'eau; une sursaturation beaucoup moindre est nécessaire pour condenser IVau sur les ions négatifs que sur les positifs. Ces expériences fourniss^nl donc une explication possible pour la prédominance des pluies chargées négativement ( ' l telle que I exigent les théories qui attribuent aux précipitations le rôle essentiel dans la charge négative du sol.

Pour eirerluer la comparaison on cherche à produire des détentes dans de Tair humide contenant des ions tous, ou presque tous, de même signe, alternativement positif et négatif.

L\iuteur emploio d'abord un appareil {Ji::. i) analojjue à ceux, des Mêinoir> anlorieiirs, mais où le récipient supérieur A •lù se produit la détente cruiiieci deux plateaux métalliques parallèles, flont l'un ferme le récipient à la |*arti<* supérieur*.' el entre lesquels on établit au mo\en d'une pile et d'un invi*r<ar, un faible cliamp électrique de sens \ariable. l/air n'est ionisé que da is oie couche mince au MÛsinage du plateau inférieur par un faisceau étmil <>•' raxtnis de Kont^en que limite un écran de plomb épai<. Le champ dcplace^or^ la masse du !;az les ions dun certain signe, tandis qu'il amène les autres \er>

^ ' ^ 1.0? pivniiéros observai ions d'Elsier et Cciicl ont semblé démontrer ccUe prèd«»nii lui lice de-» piuics néuaiivcs {Sitzungsbcr. d. k. Akad. in If7c/i. 1^^9:1 I* A. p. \u\ mais elle ne se rdi^uve pas dan> leurs ubseï valions ultérieures ( TcrrestriaS l/./i:/ir/#s«i, \ol l\\ p. li-.

L EFFICACITE HEbllTlVI

le plaieau voisin qui les absorbe immédia ci|>alement «les ions du premier signe.

élB pçmpt

Toiilfis les surfaces niélalliques inlërieiires à A élaient couvertes «le papier filtre humide pour maintenir l'air saturé de vapeur d'eau et pour (Hiter que des centres de condensation soient émis parle mêlai lui-même.

Il Y a un avantaf^e considérable â disposer les plateaux horizontalenienL et la couclie ionisée par les rayons au voisinage du plateau inférieur, car les gouttes formées sur les ions qui sont en moindre nombre (et <|ui se trouvent à la partie inférieure) n'ont qu'une faible distance à franchir en tombant et, si la condensation se produit seulement sur res ions, les gouttes ne se trouvent qu'à la partie inférieure du récipient.

Dans les premières expériences eiiectuées a\ec cet appareil la détente était produite sans qu'on ait auparavant coupé les rayons.

L'a[ipareit étant réglé de manière à donner des détenles légèrement supérieures à la limilc — ^i,25, des nuages relativement denses

1090 C:.-T.-R. WILSOX.

étaient ohtenus quand le plateau supérieur était maintenu à un potentiel plus élevé de quelques volts que celui du plateau inférieur, le> ions négatifs étant alors en excès; tandis que, après inversion do champ, les ions positifs prédominant, on ne pouvait observer qu*unf légère condensation, localisée principalement au voisinage du platean où doivent se trouver les ions négatifs. Avec des détentes de la grandeur — = 1 , 35 les nuages obtenus ne dépendaient plus de la direction du champ et il en est ainsi jusqu^à la détente 1 ,38, pour laquelle des nuages abondants se produisent même en l'absence de rayons.

Avec le champ dans la direction qui donne un excès d'ions négatifs dans le gaz, la densité des nuages obtenus après détente reslaii sensiblement invariable pour toutes les valeurs de — comprises entre i,a}<

et 1,38. Au contraire, quand le plateau supérieur était relié au pôle négatif de la pile de manière que les ions positifs soient en excès. le^

gouttes restaient rares juqu'à ce que — devienne égal à i,3i, valeur

pour laquelle le nombre des gouttes commence à augmenter avec la

détente. Pour— =1,33 on obtient des nuages déjà denses a\ec le>

ions positifs, quoique beaucoup moins qu'avec les ions négatifs. Enfin, au-dessus de 1 ,35, on ne peut plus distinguer les nuages positifs des négatifs.

Ces résultats n'admettent qu'une interprétation : la condensation se

produit sur quelques ions négatifs pour -^ := 1î^5; presque tous les

ions négatifs sont utilisés quand — dépasse i , »8 ; tandis que pour

produire la condensation sur les ions positifs la détente doit dé()asser i,3i environ; tous les ions positifs et négatifs sont utilisés quand

-^ dépasse i,35.

Des expériences furent ensuite faites où la détente était produite après suppression des rayons, et donnèrent avec plus de netteté encore des résultats conformes aux précédents : les gouttes, quand le champ fait prédominer les ions positifs et que la détente est inférieure à 1,3 1, n'étaient pas plus nombreuses que si les rayons n'avaient pas agi du tout.

L'auteur s'est assuré tout d'abord que l'a«pecl du nuage varie peu qo^od rintervalle entre la suppression des rayons et la détente du gai varie de x^ro à a secondes.