LETTRE TROISIÈME

I. Los quatre éléments. — II. L’air fluide élus* tique. — III. LffVts bienfaisants «le sa transparence incomplète. — IV Mou poi«ls. — V. Atmosphère. — VI. lEnroinètre. — VII. Analyse «le l’air. — VIII. Oxigène. — IX. Azote. — X. Avantages «le leur mélange. — XI. Aci«le carbonique. — XII. Atmosphère primitive «lu globe.

I. Tu verras souvent des poètes désigner la mer sous le nom d'élément infidèle, d'élément instable. Cette locution, qui n’est plus même du goût de la poésie moderne, fut empruntée à la science antique. L’air, l’eau, la terre, le' feu étaient pour les philosophes grecs les éléments du corps humain, de tous les êtres organisés, de toutes choses. Non que les illustres pères de la science profane fussent arrivés à cette conclusion au moyen d’expériences, en essayant de décomposer un corps quelconque dans ses principes ; c’était une sorte de dogme entré dans leur esprit, en considérant simplement la com-

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binaison des qualités qu’ils croyaient fonda- * mentales de tous les corps : celles du froid, du chaud, de l’huipide, du sec. Ils ne pouvaient donner à ce mot éléments le sens précis qui s’y attache de nos jours, où il désigne les substances non susceptibles d’ôtre décomposées : les substances simples. Le feu û'estrien de substantiel par lui-même : c’est une pure apparence phénoménale; il n’y a rien de plus mélangé et de plus composé que la terre; l’air et l’eau non plus ne sont pas simples, et même, la découverte de leur composition inaugurant une nou- . velle époque dans la science donna naissance à la chimie moderne, — science très-vaste qui renouvela et enrichit le patrimoine intellectuel de l'homme, développa son activité et porta une grande et bienfaisante réforme dans les conditions de sa vie civile.

Cependant, avant de te montrer comment et de quels principes l’air est composé, il faut d’abord que je te persuade que cet air est une matière pesante qui, loin de remplir l’espace infini des cieux, n’occupe seulement qu’un espace très-limité.

II. L’air se range dans la catégorie des corps que nous appelons fluides. En effet, ses parcelles sont unies entre elles avec si peu de force, que tu ne pourrais en saisir et en retenir une

pleine main; tu ne pourrais en aucune façon le couper en morceaux déterminés. L’air prend tout au plus la formé du vase dans lequel il est / renfermé. Il appartient aussi à la classe des fluides dits élastiques, en tant qu’il se comprime et se dilate avec la plus grande facilité ; de sorte que la même quantité d’air peut rester contenue dans des espaces très-divers, uniformément raréfié et distribué, selon qu’on augmente la capacité du récipient; uniformément condensé, suivant que l'on diminue cotte même capacité.

III. Ce fluide est invisible, sans couleur ; cependant en grandes masses il présente un azur pâle, mais distinct. C’est à l'air qu’il faut attribuer la couleur d’un ciel serein, et aussi cette teinte tirant sur l’azur que prend une chaîne de montagnes vues à de grandes distances. La quantité de lumière et de chaleur que le soleil répand incessamment sur la terre, traverse l’air sans qu’il retienne de ces deux puissants stimulants de la vie une portion sensible pour la généralité des hommes. Néanmoins, la transparence de l’air n’est pas parfaite; et combien ne devons-nous pas pour cela encore admirer la divine Providence! Les rayons lumineux qui traversent un milieu de transparence absolue ne sont ni retenus ni réfléchis : les parcelles de ce milieu n’en restent pas illuminées ; si l’air se

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trouvait dans cettecondition.il est évident qu’il n'y aurait de lumière que sur les points où tombent directement les rayons du soleil; et, en dehors de ces points, obscurité complète. Au coucher et au lever du soleil, le passage serait instantané du jour le plus splendide à la nuit la plus sombre, et vice versâ; il n’y aurait ni crépuscule, ni lumière diffuse. C’est donc un grand bienfait que cette imparfaite transparence de l’air, ce faible degré d’opacité dont il est doué. Grâce à cette propriété, les parcelles qui le composent peuvent recevoir une petite quantité de lumière qu’elles reflètent en-dessous sur la terre. L’air nébuleux des régions polaires est une des causes qui font que les crépuscules y sont si prolongés.

IV. Que l'air soit réellement une substance matérielle, tu le comprends du reste par la résistance qu’il oppose à l’éventai! , par l’impression que tu reçois sur le visage lorsque l’éventail l’agite, — et surtout encore par le souffle impétueux des vents/ Une des propriétés générales de la matière est le poids (l’esprit seul plane et se répand libre à travers l’immensité de la création). En raison de son poids, cette matière, l’air, repose sur la terre; il la comprime de tous côtés, et il tendrait à écraser les corps placés à sa superficie, s’il n’y avait pas en eux

une force de résistance à une si grande action. Observe une vessie gonflée : ses parois trèsminces et frêles supportent le poids énorme de l’air qui tout à l’entour la comprime, et néanmoins la vessie ne s’affaisse pas, ne se rompt point. C’est que dans la vessie se trouve renfermée une autre quantité d’air, qui a une force expansive en elle-même , une force élastique , qui fait équilibre à la pression de l’air extérieur. Romps cet équilibre, et, suivant la ma*nière dont tu auras procédé, tu verras prévaloir ou l’une ou l'autre des deux forces. Si tu introduis cette vessie dans un endroit où l’air manque, tu la verras se gonfler davantage et éclater d’elle-même; la force expansive de l’air renfermé ayant été relativement augmentée par la diminution de la force pressante extérieure.

Soustrais, au contraire, de cette même vessie une certaine quantité d’air, et tu la verras à l’instant devenir molle; en opérant ainsi, tu auras diminué d’autant, dans l’air qui reste, la force expansive — insuffisante dèsrlors à contrebalancer la pression externe. Qù’est-ce que la succion sinon une opération qui fait un vide qu'à l’instant l’air extérieur cherche à remplir en pressant sur le corps sucé ?

V. La masse de l’air, considérée dans son ensemble, s'appelle atmosphère, et cette masse

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forme autour de notre globe une enveloppe très-mince en comparaison du rayon terrestre.

- Cette enveloppe exerce sur la surface de la terre une pression égale à celle que produirait une enveloppe d’eau de l'épaisseur de 32 pieds ( 10 ™, 50), ou bien une de mercure de l’épaisseur de 28 pouces (0 m , 76)., Tu peux dire aussi que trois colonnes : une de mercure, l’autre d’eau, la troisième d’air, se feront respectivement équilibre , quand elles auront une même base et une hauteur en raison inverse du poids de ces trois substances. Et comme la relation de leur poids à égalité de volume est connue; qu’aussi est connue l’élévation de la colonne de mercure, ainsi que celle de l’eau; il en résulte la faculté de déterminer facilement la hauteur de la colonne d’air, ou l'épaisseur de l’enveloppe atmosphérique de notre globe.

Le poids de l'air est à celui d’un volume égal de mercure comme 1 est à 10477,9 : d’où l’on déduit que la hauteur de l’atmosphère devrait être d’environ 4 ou 5 milles (1). Il faut cependant observer que la densité de l’air n’est pas uniforme; que les couches supérieures pesant sur les inférieures les rendent beaucoup plus denses, et que notre calcul est fondé précisé-

(1) I.e mille d’Italie représente 1 k. 85.

ment sur la densité de l'air des couches les plus rapprochées du niveau de la nier : il s'en suit donc que l’épaisseur de l’enveloppe atmosphérique sera beaucoup. plus grande; on calcule quelle est en effet d’environ 18 lieues du 72 kilomètres. Un centimètre carré de la surface terrestre supporte une colonne d’air qui pèse 1 kil. 033 ; d’où l’on déduit que toute la masse de l’air pèse sur la terre avec une force équivalente à cent mille millions de millions de tonnes (2).

VI. Sur le principe exposé est fondée la construction d’un instrument très-important : le baromètre, dont la découverte, due au célèbre Italien Torricelli (1643), marque une époque lumineuse dans les annales de la science. En le réduisant à sa simplicité primitive, on pourrait facilement en construire un de la manière suivante : On prend un long tube de verre bjen calibré, dont le diamètre, non compris les parois, soit égal à celui d’une grosse plume à écrire; après avoir fermé au feu l’une de ses extrémités, on le remplit de mercure; puis, bouchant l’ouverture avec un doigt, on plonge cette extrémité renversée dans un bain également de

(2) Dans la marine française, la tonne est un poids de 1,000 kilos: — la tonne dont il est question ici vaut 3,000 livres, — douze onces faisant la livre.

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mercure. Enlevant ensuite le doigt de l'ouverture, tu verras s'abaisser la coquine liquide dans le tube jusqu’à la hauteur approximative de 76 centimètres, si l'expérience se fait dans un endroit bas, près du niveau de la mer ; dans une position plus élevée, par exemple, sur la cime d’une montagne, le niveau de ce liquide descendrait davantage. Enfin, avec la diminution ou l’accroissement de la densité de l’air extérieur, le niveau du mercure s'élève ou s'abaisse dans le tube. L’espace qui reste entre ce niveau et l'extrémité fermée du tube peut être considéré comme tout à fait vide. Voilà donc un baromètre. Sa primitive construction ne pouvait être à l’abri do plusieurs défauts que les physiciens postérieurs àTorricelli corrigèrent; mais je ne puis te décrire les diverses modifications auxquelles fut soumis, dans ces dernières années, çe précieux instrument ; il suffit que tu en connaisses le principe et l’usage. Quant à ce dernier, il est évident que le baromètre ne peut indiquer autre chose que la pression atmosphérique, et, ce qui est la même chose, la densité de l’air. Cette densité varie en raison de lois fixes et déterminées, selon les hauteurs au-dessus du niveau de la mer ; de là l'application de cet instrument à la mesure des élévations mêmes.

L’usage vulgaire qu'on fait du baromètre est

cependant çfuelque peu différent de l’usage qu’en fait la science. C'est de ses indications qu'on tire les présages du temps; on craint la pluie ou l’orage quand le niveau du mercure s’abaisse; on espère, au contraire, un ciel serein lorsque le niveau s’est élevé; souvent — mais non pas toujours — les prévisions se confirment. De semblables indices qu’on cherche dans le baromètre ont leur fondement dans la raison suivante : la pression de l’air n’est pas constante, mais elle varie de manière à faire osciller le niveau du liquide barométrique au-dessus et au-dessous de 76 centimètres.

' Les causes de ces variations ne sont pas toutes bien connues : parmi les effets qui en dérivent d’ordinaire , il faut placer les çhangements du temps. Lorsque la densité de l’air diminue, les vapeurs aqueuses dont il est imprégné descendent , et rencontrent facilement les conditions opportunes pour se convertir en pluie; quand, au contraire, cette densité augmente, les vapeurs aqueuses remontent et se raréfient dans • les couches supérieures de l’atmosphère.

• VII. Revenons maintenant à la prétendue simplicité de l’air. Je veux te montrer qu’il est composé, c’est-à-dire qu’on en peut séparer des matières ayant des propriétés diverses. Voici une expérience facile et décisive. Qu’on prenne

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une cloche de verre, renversée sur un bain de mercure, et que dans cette cloche surnage une

soucoupe contenant un petit morceau de phosphore allumé. Peu à peu une partie de l’air renfermé dans la cloche disparait : la partie restante ne suffit plus à contrebalancer avec son élasticité la pression externe; celle-ci pousse dans la cloche elle-même un volume de mercure égal à celui de l'air qui vient à manquer, et l’instant arrive enfin où le phosphore s’éteint;

— alors l’expérience est achevée. Deux choses résultent de là : premièrement, qu’une partie de l’air s’est incorporée au phosphore, lequel, après avoir brûlé, a totalement changé de propriété ; en second lieu, que la partie restante de l’air n’a plus kmôme nature que l’air d’auparavant, car elle ne permet plus la combustion d’une autre dose de phosphore : celui-ci s’y éteint alors comme si on le plongeait dans l’eau,

— un oiseau, une souris y mourraient par suite d’une véritable suffocation.

Mais voici une expérience plus éloquente :

Qu’on prenne le même appareil : la même cloche, le même bain de mercure, et, au lieu de la soucoupe avec le phosphore, qu’on fasse pénétrer dans la cloche la bouche d’une petite cornue en verre, dans le récipient de laquelle on aura placé aussi du mercure, puis.

Digiti;

qu’on chauffe et qu’on maintienne longtemps le mercure de la cornue près du point d’ébulition : à la superficie du métal ne tarderont pas à se montrer plusieurs points rouges qui peu à peu grandiront et se rejoindront de manière à former plusieurs petites îles flottantes. Pendant le temps que se forme cette matière rouge, — qui, je le dis par anticipation, est une vraie rouille de mercure, — le liquide monte dans l’intérieur de la cloche, signe évident qu’une portion d’air a disparu et contribué à former le nouveau composé avec le mercure de la cornue.

Ecoute encore cette expérience décisive :

Cette rouille de mercure que tu as vue se former, est ce qu’on vend sous le nom de précipité rouge. Il a cette propriété que, à une chaleur plus forte que celle où, soustrayant un principe à l’air, il s’est formé, il se décompose et donne lieu au rétablissement du mercure métallique rendant libre de nouveau le principe gazeux précédemment absorbé. Donc, si l’on a dans une cornue quelque peu de précipité rouge, et si l'on fait entrer le bout du tube de celle-ci dans une grande fiole préalablement remplie d’eau et renversée sur un bain du même liquide, et si, cela disposé, on chauffe fortement le ventre de la cornue, la chaleur en dégage un air qui va gargouiller dans le bain et de là dans

la fiole, où , en chassant l'eau, il resté contenu.

VIII. Cet air, ou pour mieux dire ce gaz, est un des composants de l'air atmosphérique, et il a des propriétés admirables. Un corps allumé qu’on y introduit y brûle avec rapidité en répendant une vive lumière et une chaleur trèsintense. Une souris, un petit oiseau y restent animés et vivants pendant longtemps. C’est ce gaz qui produit la rouille de divers métaux, qui alimente la combustion, — celui qui sert égalament à la respiration des animaux. Les chimistes l’ont appelé oxygène, ou générateur des acides, parce que beaucoup des composés qu’il forme avec les autres corps, beaucoup de produits résultant de la rouille ou de la combustion, possèdent les qualités des acides. Mais, au lieu de rouille, nous pouvons dès ce moment nous servir de deux mots admis de préférence dans le langage scientifique : oxyde et oxydation.

IX. L’oxygène étant enlevé de l’air — comme dans l’expérience dû phosphore brûlé dans un vase fermé , — ■ il reste un autre des composants de l’air même, qui a des propriétés bien différentes ; c’est un gaz qui éteint les corps allumés, qui fait mourir les animaux par suffocation; un gaz inerte qui se combine difficilement avec les autres corps, formant alors des composés pjeu Stables, c’est-à-dire qui tendent à se décompo- *•

sim LA création terrestre.

sor avecla plus grande facilité. Le nom de ce gaz, dérivé du grec, est azote ou ennemi de la vie.

X. Tels sont donc les deux éléments du mélange desquels l'air est principalement composé. Quelle ne doit pas être notre admiration pour une semblable disposition de l’éternelle Sagesse! Quelles conséquences n’en résulteraitil pas si tout-à-coup l’azute disparaissait de notre atmosphère, et s’il y entrait à sa place une quantité équivalente de nouvel oxygène! La première flamme de la moindre allumette provoquerait un incendie instantanément destructeur de toute une cité, de toute une province, de tout un continent. La composition de l’atmosphère serait immédiatement changée et rendue impropre à conserver la vie des animaux. Si, au contraire, l’air n'était formé que de pur azote, le silence et le repos de la mort s’étendraient sur toute la surface de la terre. Le Créateur voulut, par une juste proportion des éléments de l’air, en assurer le bénéfice pour une sério de générations que nous pouvons dire infinie , car nous ne connaissons pas les limites qu’il lui a assignées.

* L’oxygène et l’azote sont distribués dans l'air atmosphérique dans la proportion suivante :

En volume : Azote, 0,790. Oxygène, 0,210 En poids : » 0,767. » 0,233

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XI. Une autre substance, en proportion minime, il est vrai, mais néanmoins constante et nécessaire, entre dans la constitution de l’air atmosphérique ; mais cette substance, loin d’être simple, est une combinaison de l’oxygène avec un des principes composants des substances organiques appelé carbone, parce qu’il existe presque pur dans le charbon commun, — charbon obtenu, comme tu le sais, du bois imparfaitement brûlé, et que l’on obtiendrait également du sucre, de la farine, de la viande, du sang. Ce troisième ingrédient de l’air atmosphérique est Y acide carbonique : celui-là même dans lequel se réduit le charbon brûlant dans un fourneau; qui compose en grande partie l'air exhalé de nos poumons; — celui-là même que le feu chasse de la pierre à chaux soumise à la cuisson dans le four ; — enfin , pour que tu le connaisses encore mieux, celui que développe le moût en fermentation, — qui pétille dans le vin de champagne, dans la bière, dans l’eau de seltz.

L’air ne contient, comme je te l’ai déjà dit, qu’une minime proportion d'acide carbonique * (un millième environ), et c’est une providence pour tous les animaux, ainsi que pour l'homme, qu’il n’en soit pas plus chargé. Les effets terribles de ce gaz sont trop souvent manifestes chez des malheureux et des imprudents qui le

respirent dans des endroits fermés, où il se développe en quantité excessive : au mal de tête violent, aux vertiges, à l’assoupissement, succède bien des fois la mort.

Toutes les autres exhalations et produits gazeux qui se dispersent dans l’air, ne suffisent en aucune façon à en altérer la composition : à une très-petite distance de leur source directe , ils ne sont plus sensibles. Il en est ainsi des miasmes qui s’élèvent des eaux stagnantes ; ainsi des gaz et des vapeurs de toutes sortes émanés des officines si nombreuses dans les pays livrés principalement à l’industrie; ainsi enfin des exhalations volcaniques, qui, vues de loin, apparaissent souvent comme de grands et épais nuages. •

XII. Si j’avance que l’azote et l’acide carbonique sont deux gaz ennemis de la vie, c’est en les considérant seulement dans leur action immédiate sur la respiration des animaux. Je devrai.tenir un autre langage, quand je t’inviterai à réfléchir avec moi sur le rôle de ces deux composants de l’atmosphère, sur la part qu’ils prennent à la formation des organismes vivants dont l’azote et le carbone sont des éléments indispensables, quoique en proportions variées.

• Dans les premières époques du globe, — à peine la croûte extérieure était-elle consolidée

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et avait-elle perdu assez de sa chaleur primitive, pour permettre que les plantes et les animaux commençassent à en peupler la superficie , — le terrain ne contenait rien qui pût former un élément constitutif des nouveaux organismes. L’atmosphère d’alors , au contraire , — . comme cela se trouve démontré par plusieurs faits étrangers à ce sujet, — était plus dense quo l’actuelle, parce que, bien que composée des mêmes éléments, ils y étaient en proportion très-différente : le gaz acide carbonique y entrait en grande prépondérance. C’est de cet itn- ■ • mense et intarissable réservoir que les premiers germes de vie semés par le Créateur sur la surface de la terre tirèrent les éléments ma- ï tériels de leur développement. Tout l’azote qui peut se dégager des chairs des animaux, tout le carbone qui peut se tirer du tronc des plantes, provient de l’air : ils en proviennent même toujours dans la période merveilleuse de la matière, dont je me propose de te montrer plus loin les lois fondamentales, émanations de la sagesse infinie. .. . -