VARIATIONS HORAIRES DE LA TENSION RÉSINEUSE DE LA TERRE

La tension résineuse de la terre est loin de présenter ‘une puissance constamment identique dans tout le cours d’une journée, alors même qu'aucune cause pertubatrice n’est survenue ; dans les jours les plus beaux et les plus uniformes, cette tension présente au contraire des variations régulières que l’on appelle variations électriques horaires. |

C’est à Le Monnier que l’on doit la première connaissance de ce fait; seulement pour lui, comme pour les physiciens qui observèrent après lui, c'était l'électricité positive de l’atmosphère qui variait, et non pas l’électricité négative de la terre; son erreur du reste était celle de son temps.

Le Monnier observa que l'électricité diminuait par degrés au coucher du soleil, et finissait même par disparaître une ou deux heures après, pour ne reparaître que vers huit ou neuf heures du matin (1).

Beccaria (2), Gardini (3), Crosse (4), et d’autres observateurs parvinrent à un résultat semblable. De Saus-

(1) Mémoires de l Académie des sciences de Paris pour 1759, p. 241. (2) Leltere dell” Electricismo, p. 166.

(3) De influzu electricitatis almosph. $ 50 et 51. © (4) Bibliothèque brilannique, scienceset arts, t. zvr, p. 324, 1814.

sure (1) observa que cette période diurne présentait deux maxima qui suivent de quelques heures le lever et le coucher du soleil, et deux minima qui précèdent le lever et le coucher du même astre; mais les observations les plus concluantes furent certainement celles de Schuübler (2), il mit le fait complétement hors de doute (3). Depuis lui, d’autres savants s’en sont également occupés; parmi eux il nous suflira de citer MM. Arago (4); Kaemtz (5), Ermann et Peltier (6).

Voici quelle est la marche de ce phénomène :

Le premier minimum a lieu environ une heure avant l'apparition de l’aurore; puis les manifestations électriques croissent à mesure que les rayons du soleil levant pénètrent les couches moyennes et inférieures de l’atmosphère. Cet accroissement, dans les signes électriques des jours serin$, atteint Son maximum vers 6 à 7? heures du matin en été, vers 8 ou 9 heures au printemps et dans l’automne, et vers 11 heures en hiver, puis il s'arrête.

La ténsion éléctrique de la terre diminue ensuite jusque vers 5 heures en été, 4 heures au printemps et en automne, 3 heures en hiver ; il ÿ a alors un Second minimumquidure environ une heure où une heure et dernie. Passé ce temps

(1) Voyagés dans les Alpes, À. ï, $ 802, p. 221.

(2) Journal de Schwergzer, t., x, p. 123 et t. vus, pi 21;

(3) Voyez pour plus de détails l'excellent travail de M. Duprez, professeur de physique à Gand, sur les phenoméènes électriques de l'atmosphère. Memoire des savants etrangers de l'Académie de Bruxelles. t. xvi, p. 61-71 du mémoire.

(4) Trailé de l'électricite' el du magnétisme, par Becquerel. t. rv, p. 93.

(5) Kaemtz. 7raile de melerologie, traduction de Martins. p. 337-341.

(6) Peltier, Memoire sur là LL TLTR ologie electrique. $ 28-354 Archives d'électricilé de Génève, t, vi n° 14, 1844,

SES VARÏIATIONS, 219

la tension résineuse de la terre augmente de nouveau à mesure que la température baisse, et il se produit un second maximum vers 9 ou 10 heures du soir. Après cette heure, l'intensité des signes électriques diminue, d’abord assez lentement, et atteint le premier minimum du jour suivant, pour continuer la même marche s’il ne Survient aucune perturbation (1). Le tableau suivant fera mieux comprendre, du reste, la marche du phénomène. Nous l’'emprun< tons à dessein aux recherches de Schübler. *

Variations électriques horaires, Observation de Schübler, le 11 mai 1811.

Heures, Dégrés de l'électromètre. E 4 h.dua mai. + 5° 1* minim.,ou minim. du mat. 5 — 6° 1/2 —— — 6 imite 8° ns eme 7 — th — 8 es 13° 1* maxim.; ou maxim. du mat:

9 = 10° en

10 — 8° — Er

12 a 76 — — S “H 0ù Sôis “GC F9 = 4 mn 5° 1/2 — 5 — 5° 9e min., où min. de l’a abri, 6 ee 6° — 712 — 8° — 812 — 19° 9° maxim., où maxim. du soir.

912 — 8° er A

10192 — 7 = is

2 h. du mat. le 129 5° 1/2 1% minim., où minim. du lendemain matin,

(1) Archives d'électricité, Supplément à la 2i#%othéqué universelle

Voici maintenant l’explication de ces variations.

Aussitôt que les premiers rayons du soleil pénètrent dans les couches moyennes de l'atmosphère, aussitôt qu’ils en élèvent la température, les vapeurs qui y étaient dispersées éprouvent une altération dans leur distribution et dans leur conductibilité électrique. Sous l'influence de cette élévation de température, les vapeurs opaques repassent à l’état de vapeurs élastiques ; elles subissent une véritable évaporation nouvelle ; or, comme ce changement d'état s’opère sous l'influence résineuse du globe, il en résulte que les nouvelles vapeurs élastiques formées, sont surchargées de l'électricité résineuse repoussée, tandis que les vapeurs inférieures se chargent au contraire d’une tension vitrée que le voisinage de la terre y développe.

Cette tension vitrée est d’autant plus forte que la révaporation a été plus rapide; elle agit sur les instruments; c’est pourquoi les électromètres indiquent un maximum lorsque la vapeur inférieure a été totalement dépouillée de son électricité résineuse, et avant que de nouvelles vapeurs aient pu s'élever du sol. Telle est l’origine du premier maximum, du maximum de 8 à 10 heures du matin.

Cette révaporation des vapeurs atmosphériques le matin produit un phénomène digne d’intérêt, c’est celui de l’abaissement de température, du froid qui a toujours lieu au moment du lever du soleil. Ce fait n'ayant pas encore été bien expliqué, nous croyons devoir entrer dans quelques détails à son sujet.

de Genève. 1844. t. 1v, n° 14. Memoire de Peltier, sur la meleorologie electrique, $ ?8, S 50.

Avant le lever du soleil, les différentes couches de l'atmosphère étaient entre elles en équilibre de température d’hygrométricité et de tension électrique. Je n’entends pas dire par là qu’elles avaient toutes la même température, la même tension aqueuse ou électrique : je dis seulement que par suite des circonstances dans lesquelles chacune d’elles se trouvait, il n’y avait presque aucun échange entre elles, ou que du moins ces échanges étaient réduits à leur plus petite valeur ; de plus, elles étaient en équilibre également de teusion électrique avec la terre.

Quand les rayons du soleil arrivent dans les couches moyennes de l'atmosphère, ils les échauffent et amènent ainsi d’une part la révaporation des vapeurs vésiculaires, de l’autre la dilatation des vapeurs transparentes, Ces vapeurs, comme nous l’avons déjà dit, emportent avec elles dans les couches supérieures de l'atmosphère, la plus grande partie de l'électricité résineuse qui se trouvait disséminée dans les couches moyennes. |

Les couches inférieures se trouvent donc dès-lors sur montées immédiatement par des couches qui ne sont plus en équilibre d'hygrométricité ni de tension résineuse avec elles. Il résulte de là qu'avant l’arrivée des premiers rayons du soleil dans les couches inférieures, il s’établit dans ces régions une révaporation des vapeurs vésiculaires produite en partie par la sécheresse relative des couches d’air situées au-dessus, en partie par la tension électrique de ces vapeurs mêmes, qui n'est plus contrebalancée par une tension suffisante des vapeurs dominantes.

Peltier a démontré, en effet, qu’un liquide doué d’une forte tension électrique donne plus de vapeurs, toutes choses égales d’ailleurs, que s’il n’était pas doué de cette

tension; or, cette évaporalion nouvelle ne peut se faire qu’en emportant aux vapeurs restantes, à l’air ambiant, aux objets sous-jacents la chaleur nécessaire pour compléter le calorique latent des vapeurs nouvelles, C’est ce qui produit l’abaissement de température qui a toujours lieu en ce moment dans les couches inférieures de l’atmosphères (1) ; cependant le soleil continue à s’élever au-dessus de l’horizon, ses rayons pénètrent dans les couches inférieures de l'atmosphère, ils frappent le sol et l’échauffent; des vapeurs nouvelles s'élèvent de sa superficie, elles sont résineuses comme le sol dont elles se séparent ; à mesure que ces vapeurs résineuses se forment et se disséminent dans l’atmosphère elles réagissent de haut en bas avec une puissance analogue à celle du globe qui agit de bas en haut. Les électromètres ont le grave défaut de n’indiquer que les différences qui existent entre les réactions électriques des différentes parties de l’instrument, et non la tension absolue des corps ; il en résulte que leurs indications diminuent d'amplitude à mesure que la tension résineuse des vapeurs augmente. Lorsque ces vapeurs ont une tension égale à celle du globe, l'instrument marque zéro, quoique plongé dans un atmosphère fortement chargé d’électricité : telle est la cause du second minimum, du minimum de 3 à 5 heures de l’après-midi.

La réaction de haut en bas des particules de vapeurs ne se maintient dans toute sa puissance que pendant la marche ascendante de la température. En effet, ce n’est que pendant cette augmentation croissante de la chaleur de

{1) Voyez la note 21.

l'atmosphère que les particules des vapeurs conservent . assez d'indépendance iadividuelle, pour garder sans transmission la charge électrique qu’elles ont emportée; mais, aussitôt que cette augmentation cesse, aussitôt que la puissance hygrométrique de l’air s’arrête dans sa marche ascendante, les vapeurs nouvelles qui ne cessent pas encore de se produire se rapprochent du point de saturation, la conductibilité électrique s’en accroît; l’action répulsive du globe, qui jusqu’alors n’avait pu vaincre que très-difficilement la mauvaise conducübilité de l’air et des vapeurs, agit alors avec plus de succés, et elle repousse l’électricité résineuse de la couche inférieure des vapeurs vers les couches supérieures.

Après le coucher du soleil, l'atmosphère se réfroidit rapidement, la vapeur condensée devient plus conductrice encore, l'électricité résineuse obéit plus facilement à la répulsion du globe, la couche inférieure de l’atmosphère devient alors vitrée, comme tout corps conducteur le devient sous l’influence d’un autre corps chargé d’électricité résineuse, Les électromètres, n'étant plus entourés de réactions semblables, reprennent leurs manifestations électriques; placés au-dessus d’un corps résineux, au milieu et au-dessous de vapeurs vitrées, la divergence vitrée qu’ils présentent devient considérable, et d’autant plus grande, que la vapeur inférieure est elle-même électrique. Sous cette double influence, la tension indiquée par les électromètres dépasse de beaucoup celle qu’on obtient dans les jours purs et sereins; en effet dans ce cas, l’action du globe influence seule de bas en haut linstrument; mais lorsque la vapeur inférieure est devenue vitrée, son action contraire de haut en bas s’ajoute à la

première, et la divergence de l'aiguille croît avec sa puissance. Telle est l’origine du second maximum, du maximum du soir.

A cet instant de la journée, les vapeurs sont divisées en deux couches distinctes, la couche inférieure qui est trèsvitrée, paraît sous la forme d’un brouillard blanc et laiteux, si la vapeur est suffisamment condensée pour prendre l’état globulaire; la couche supérieure est au contraire, fortement résineuse et prend cette teinte grisardoise qui est un des caractères des nuages résineux. Pendant la nuit, la couche inférieure se résout peu à peu; attirée par l'électricité résineuse du globe , cette vapeur vitrée se dépose lentement sur tous les objets qui sont situés à sa surface ; telle est l’origine de la rosée.

Une autre cause vient encore concourir à diminuer la tension vitrée des vapeurs inférieures. Par suite de l’abaissement de la température, l'air se trouve rapproché de son point de saturation, il est donc meilleur conducteur et laisse s’écouler dans le centre commun la plus grande partie de l'électricité vitrée des couches superposées ; cette diminution graduelle dans la tension vitrée des vapeurs inférieures, amène une diminution proportionnelle dans l’étendue des indications électrométriques ; telle est l’origine du premier minimum ou du minimum du lendemain matin.