POUSSIÈRE, BROUILLARDS ET NUAGES

Par John AITKEN.

Extraits par P. LUGOL (').

Transactions of the Royal Society of Edimburgh^ t. XX\, p. 337-368.

R6le des poussières dans la condensation de la vapeur d'eau. — Si l'on dirigt' des jets de vapeur d'eau dans deux récipients dont l'un contient de Tair ordinaire et l'autre de l'air filtré sur un tampon de coton, le premier se remplit de brouillard dès l'arrivée du jel, tandis que le second reste transparent. A chaque j^outtelette de brouillard correspond une particule de poussière, mais ces gouttelettes ne représentent qu'une faible partie des poussières. On s'en assure aisément comme il suit : on injecte dans le récipient assez de vapeur pour former un brouillard; on laisse tomber ce dernier, mais sans permettre Taccès d'air chargé de poussières; on injecte de nouveau de la vapeur; de nouveau un épais brouillard se forme sur les poussières échappées à la premier.* condensation ; on le laisse encore tomber, et l'on répète plusieurs fois la même suite d'opérations; il se forme toujours du brouillard.

Le premier qui s'est produit était extrêmement fin et très dense ; les gouttelettes étaient si petites qu'elles flottaient aisément dans l'air. Les brouillards obtenus dans les expériences successives sont de moins en moins denses, mais formés de gouttes de plus en plus grosses et lourdes, et on les voit tomber lentement. Enfin, il ne se forme plus débrouillard visible, mais en regardant l'appareil de tout près on voit tomber une pluie fine. Si l'on purifie encore l'air par le même procédé, la pluie elle-même semble cesser de se produire.

(M Les pages qui suivent ne sont ni une tradticlioii, ni une analyse du Mémoire, qui a pour objei prin ipal de préciser les conditions de formation des brouillards cl des naages. On s*esi contenté d'en extraire, en lu résumant, la description de quelques expériences qui ont mis en lumière des faits jusqu'alors inconnus, et touchant de près aux questions traitées dans ce Volume.

5o JOHN AITKBN.

L'expérience peut être répétée autrement : Un grand ballon de verre est fermé par un bouchon de caoutchouc que traversent deux tubes; l'un de ceux-ci est relié à une machine pneumatique; Tautre, muni d'un robinet, est relié à un tube bourré de coton. On a mis dans le ballon un peu d'eau pour saturer l'air. Si Ton ferme le robinet et si l'on donne deux ou trois coups de pompe de manière à refroidir l'air par détcnle, un brouillard apparaît immédiatement dans le ballon. Il est très fin, très serré, et tombe à peine. On extrait du ballon une bonne quantité d'air, rt on laisse rentrer à sa place de l'air filtré par le coton. Quand l'équilibre de température est rétabli, on donne de nouveau deux un trois coups de pompe; nouveau brouillard. On répète plusieurs fois les opérations en admettant chaque fois un peu plus d'air, les phénomènes successifs observés sont identiques à ceux qui ont été constatés avec le premier mode d'expérimentation. .. « la pluie cesse quand il n'y a plus de surfaces libres (*) pour former des noyaux de gouttes d'eau ».

Dans ces expériences, l'air dépourvu de poussières reste sursaturé; en efïct : r* quand il j a peu de particules de poussière les gouttes de brouillard sont non seulement peu nombreuses, mais beaucoup plus lourdes que lorsqu'elles étaient nombreuses; 2" elles grossissent en tombant dans d'air; 3" si l'on admet de l'air non filtré, on peut suivre ce dernier grâce à la condensation qui se produit sur ses poussières; on voit le jet s'écouler du tube qui l'amène dans l'air pur, tomber et se répandre sur le fond comme une veine de quelque lluide visqueux et nébuleux.

On conclut <le là que : 1" lorsque la vapeur d'eau se condense dans l'atmosphère, c'est toujours sur quelque noyau solide; 2** les poussières de l'air constituent des noyaux de condensation.

Ces poussières sont difficiles à mouiller ; il y en a encore dans l'air qui a barboté dans des llacons laveurs, et dans l'air aspiré par les narines et rejeté par la bouche, car tous deux sont d'actifs producteurs de brouillard quand on les injecte dans de l'air pur saturé.

Le pouvoir de provoquer la condensation est un révélateur de la présence des poussières, beaucoup plus sensible qu'un faisceau de lumière solaire, car la condensation se produit avec des particules beaucoup trop petites pour être visibles.

(<) L'auteur appelle ainsi une surface au conlact de laquelle leau peut changer d'état.

POLSSIKRB, BROUILLAHDS ET NUAGK8. 5l

Existence de noyaux de condensation dans les flammes. — Des expériences préliminaires ont montré que l^air qui a passé sur du verre ou des métaux chaudes est capable de provoquer la formation d'un brouillard; mais ces matières perdent la propriété de rendre l'air actif si elles ont été au préalable fortement chau fiées.

Les gaz s'échappant d'une flamme contiennent des noyaux de condensation. On dispose à la suite l'un de l'autre deux récipients communiquant par un tube; le premier A, très grand, reçoit deux tubes dont l'un peut amener du gaz débarrassé de poussières, et l'autre de l'air également libre de poussières; le second B peut recevoir un jet de vapeur pour éprouver les gaz qui viennent de A; on enflamme le gaz en A au moyen d'un fil fin de platine (nettoyé au préalable par une forte élévation de température), relié à une pile, et disposé de façon qu'on puisse l'éloigner aussitôt après sans avoir à ouvrir le récipient. On fait passer à travers A un courant d'air filtré assez prolongé pour que toutes les poussières aient pu être entraînées, ce dont on s'assure par une injection de vapeur en B; on porte alors le fil au rouge; on admet le gaz, et on éloigne le fil; on donne assez peu de flamme pour que les parois ne puissent pas s'échaufler, et l'on alimente la combustion par de l'air filtré. Dès que l'on fait arriver de la vapeur en B il se produit un épais nuage dont la densité ne diminue pas tant que dure la combustion. Si l'on supprime le gaz en maintenant la circulation d'air, le nuage commence de suite à s'éclaircir et xlisparait bientôt.

« Cette expérience semble indiquer que la combustion d'un gaz privé de poussières par de l'air également privé de poussières donne naissance à des noyaux de condensation... » « Ces noyaux produits par la combustion d'un gaz doivent être extrêmement petits, car une très petite flamme peut en charger une masse d'air considérable, au point que cet air se remplit d'un brouillard très fin et très dense quand on le mélange avec de la vapeur. »

Publiées par M. Henri BECQUEREL

Dans les Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences.

(Ces extraits sont empnintéâ à quelques-unes des Notes publiées par le même auteur sur le rayonnement des corps radioactifs. Un travail plus complet a été publié dans les Mémoires de V Académie des Sciences, t. XLVI, igoS.)

Infinence d*an champ magnétique sur le rayonnement des corps radioactifs.

(T. CXXIX, p. 996, II décembre 1899.)

Au cours des expériences que je poursuis dans la recherche des faits qui peuvent nous éclairer sur la nature du rayonnement émis par les corps radioactifs, j'ai eu l'occasion d'observer ces jours derniers des elfets remarquables produits sur ce rayonnement lorsqu'il traverse un champ magnétique.

Dans un champ magnétique non uniforme constitué par un puissant électro-aimant, j'ai observé que le rayonnement du radium s'infléchit et >e concentre sur les pôles.

M. et M"*' Curie, à qui je montrais quelques-unes des expériences qui vont être décrites, m'ont alors appris que MM. Stefan Meyer et Kgon. H. V. Schweidler venaient de publier, il y a trois semaines (' ), l observation d'une action d'un champ magnétique sur les rayons da radium et du poloiiiiun, et ils m'ont communiqué la Note de ces autour>. Ceux-ci, en étudiant dans un champ magnétique uniforme le ravoniienienl du radium au moven d'un écran de platinocvanure de barvum, ont conclu de leurs expériences que, dans un plan perpendiculaire au champ, les rayons sont infléchis, \ raisemblablement suivant des lignes circulaires, tandis qu'il existerait dans la direction du cliainp des rayons qui ne sont pas déviés. Ces propriétés sont celles de> ravoiis cathodiques.

Parmi les faits que j'ai observés, sans avoir eu connaissance de ces

P\% :^i<.t^^$cht' Ztitschrift. l. I. p. 11 >-» 1 4. . J*i^nor4i> alors qae le phénomène eu quo>Uoa cùi de deeouvert \\àT M. Giesel le 3i octobre iN«(>->

expériences, les uns sont conformes à ceux qui ont été découverts par les savants viennois, les autres apportent une contribulion nouvelle à nos connaissances sur le rayonnement du radium.

V^oici les expériences que j'ai réalisées avec la petite quantité de chlorure de baryum radioactif que je dois à l'obligeance de M. et M""* Curie.

Effets produits dans le sens des lignes de force. — Dans un champ magnétique formé par deux petites surfaces de fer doux, planes et circulaires de i4""" environ de diamètre, qu'un fort électro-aimant permettait d'aimanter presque à saturation, et dont la distance a varié de quelques millimètres à plusieurs centimètres, suivant les expériences, j'avais disposé d'abord, près du centre d'une des surfaces polaires, la matière radioactive déposée sur du papier et recouverte d'une mince feuille d'aluminium battu, puis contre l'autre pôle un écran fluorescent, soit de sulfate double d'uranium et de potassium, soit de platinocyanure de baryum, de blende hexagonale, de diamant ou d'autres matières phosphorescentes.

Tant que l'électro-aimant n'est pas excité, la phosphorescence apparaît sous la forme d'une large tache lumineuse, s'étendant bien au delà de la surface polaire en contact avec l'écran; la lueur est assez faible lorsque les armatures sont à une distance de i*^'" environ, conformément aux expériences que j'ai publiées la semaine dernière.

Si alors on excite l'électro-aimant, on voit la tache lumineuse se rétrécir et devenir considérablement plus intense. La lueur dépasse à peine les contours de la pièce polaire, et il semble que tous les rayons excitateurs émanés du radium viennent aboutir sur cette surface.

L'augmentation d'intensité est considérable : elle ne présente pas

de différence notable lorsqu'on change le sens de l'aimantation.

Le même phénomène se produit lorsqu'on interpose entre la matière active et la surface fluorescente des écrans de diverses natures, tels que du papier noir, du verre, etc. ; l'intensité est seulement affaiblie comme je l'ai indiqué antérieurement.

Si aux écrans phosphorescents on substitue contre la surface polaire une plaque photographique, on obtient en quelques instants des épreuves très intéressantes. Les épreuves que je présente aujourd'hui à l'Académie ont été obtenues, l'une à une distance de i5"'" environ en une minute et demie, et l'autre à une distance de 4^"S ^^ cinq minutes (PL I, fig, i); on voit sur la même plaque l'impression très faible lorsque l'électro-aimant n'est pas excité, et l'impression très

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intense produite f>ar les rajons qui ont traversé le champ magnétique.

L'augmentation considérable de l'intensité obtenue dans cette expérience pourrait peut-être donner un moyen de concentrer sur une petite surface polaire faction produite par une large surface de matière peu active telle que Turanium, mais je n'ai pu jusqu'ici réussir cette expérience soit en raison de la faiblesse de l'intensité, soit en raison des propriétés particulières des rayons de l'uranium.

Effets produits dans on plan perpendiculaire an champ. — Résultats semblables à ceu\ qu'on décrit plus loin.

En disposant un éci*an phosphorescent cylindrique, centré sur la source el ayant son a\e parallèle au champ, les radiations déviables peuvent décrire des trajectoires comprises dans Tintérieur de ce cylindre et n'atteignant pas l'écran.

Exploration du champ par la photographie. — La photographie, par la netteté des détails qu'elle enregistre, a donné, pour l'étude du champ, des résultats bien supérieurs à ceux de la fluorescence. J'ai réalisé en particulier les expériences suivantes :

i" On place parallèlement au champ, entre les deux pôles distants de 45""", une plaque photographique horizontale entourée de papier noir. Après avoir excité l'électro-aimant, on met sur la plaque, à égale distance des pôles, la matière radioactive. Après quelques minutes de pose on peut développer la plaque et l'on constate que l'impression, très forte, au lieu de s'être faite uniformément autour de la source, est tout entière rejetée sur la droite du champ (à gauche pour un observateur qui regarde le pôle -h) {PL 1, fig. 2). L'écart maximum correspond à la direction normale au champ passant par la source, qui, dans le cas actuel, est au milieu du champ. Le maximum d'écart est aussi, dans ce cas, le maximum de l'intensité de l'impression La courbure est d'autant moins accentuée que le champ est

plus intense.

Cette expérience est identique à celle que MM. MeyeretSchweidler ont faite avec un écran fluorescent. Ces auteurs ont signalé seulement le maximum du sommet de la courbe; mais ils ont montré ce fait capital, que l'impression était due à des rayons émis au-dessus de la plaque et ramenés sur celle-ci par l'aimant. Les rayons émis audessous de la plaque donneraient la courbe symétrique, mais dans notre expérience ils sont absorbés par le verre qu'ils ont à traverser deux fois

i"" Lne seconde expérience tout aussi importante consiste à placer

le radium près de l'un des pôles, du pôle H-, par exemple, la plaque photographique restant dans la même position que ci-dessus.

L'eilet obtenu est notablement différent A côté de la tache

marquant la place de la source se trouve une tache presque aussi intense qui rejoint la première ; l'impression va ensuite en diminuant le long de la courbe jusqu'au sommet, au milieu du champ où elle est minimum, puis elle augmente en se rapprochant de l'autre pôle près duquel elle est très intense, moins cependant qu'à l'autre extrémité, figurant une sorte d'image dispersée de la matière active.

Ces expériences montrent d'une autre manière l'augmentation d'action près des pôles que j'ai indiquée au début de cette Note

3" Si l'on fait une troisième expérience en disposant la plaque photographique comme ci-dessus, et en plaçant la matière active, non plus au milieu, ou près d'un des pôles, mais en un point quelconque de Taxe du champ, on obtient encore la courbe décrite ci-dessus : celle-ci présente alors un maximum d'intensité en face de la source radiante sur la même normale au champ. Ce maximum a une tendance à se rapprocher du pôle le plus voisin; et, lorsque la matière est à une petite distance de l'un des pôles, on voit apparaître un second maximum d'action près du pôle opposé

Tous ces faits montrent que le rayonnement du radium se rapproche considérablement des rayons cathodiques