CHAPITRE XX

MÉTÉOROLOGIE

L'atmosphère qui entoure la terre est loin d'être en équilibre. Elle est, au contraire, dans un état d'agitation continuelle. Parmi les causes perturbatrices, il faut citer en première ligne la radiation solaire. Les rayons calorifiques venus du soleil arrivent aux régions polaires sous une incidence beaucoup plus oblique que dans la région intertropicale; de là une différence de température, et par conséquent de force élastique et de densité, aux différents points d'une même couche sphérique , suivant que l'on prend ces points aux pôles ou à l'équateur. De plus la rotation de la terre devant le soleil a pour effet d'échauffer les points de son contour l'un après l'autre, réchauffement se propageant de l'est à l'ouest.

De là des courants d'air, mélange des couches froides et des couches chaudes , variation de la température , de la pression atmosphérique. La vapeur d'eau qui s'élève dans l'air, tantôt échauffée avec lui, tantôt refroidie, s'éloigne ou se rapproche de la saturation; elle peut même arriver à se condenser, et forme alors ce que l'on appelle les météores aqueux , pluie , neige, grêle, etc.

L'électricité intervient à son tour pour ébranler par les orages les couches d'air de l'atmosphère.

Nous ne reviendrons point sur l'étude des météores électriques, question qui a déjà été traitée. Nous nous bornerons à l'étude des météores aqueux qui sont les plus importants à connaître.

L'étude de la météorologie n'a pas un simple but de curiosité ; elle se lie évidemment à la science de l'agriculture et de l'hygiène. Malheureusement c'est une science toute de statistique pour ainsi dire, et l'on ne possède encore qu'un bien petit nombre des faits qui seraient nécessaires pour pouvoir poser des lois. Aussi nous bornerons-nous à l'exposé des phénomènes principaux, sans entrer dans la discussion des systèmes plus ou moins problables imaginés pour les expliquer.

Température moyenne. — Si dans un même lieu on ob-

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serve le thermomètre à des intervalles de temps rapprochés d'heure en heure, par exemple, et si, ajoutant les vingt-quatre observations faites pour un jour, on divise la somme par le nombre 24, on aura ce que Ton appelle la température moyenne du jour. Mais on a remarqué que la moyenne de quatre observations faites à 9 h. du matin, à midi, à 3 h. et à 9 h. du soir, donnait très-sensiblement le môme nombre ; on peut donc se borner à ces quatre observations. Si maintenant on ajoute entre elles les trente moyennes des jours d'un mois, et qu'on divise leur somme par 30, on a la moyenne du mois, et de même en ajoutant les 12 moyennes mensuelles, et divisant leur somme par 12, on a ce que l'on appelle la moyenne annuelle.

Or, lorsqu'on détermine dans une localité les moyennes annuelles pour un certain nombre d'années consécutives, on trouve que ces moyennes sont égales entre elles, à de très-légères différences près, tantôt en plus, tantôt en moins. Dès lors la température d'un lieu varie dans une certaine limite, tantôt au-dessus, tantôt au-dessous d'une température fixe, qu'on peut appeler la température moyenne du lieu , et que l'on obtient en ajoutant, par exemple, 30 moyennes annuelles consécutives, et divisant leur somme par 30. On a trouvé ainsi que la moyenne pour Paris est de 10°, 8.

Il importe aussi de connaître le maximum et le minimum de la température pour la journée et les heures de ces maximum et minimum. L'observation se fait au moyen d'un instrument appelé thermométrographe. C'est un thermomètre à alcool dont la colonne alcoolique, renversée de haut en bas, est suivie d'une longue colonne de mercure mim'; un petit index en émail ou en verre, entouré d'un cheveu, afin de presser légèrement sur les parois du tube, repose sur chacune des extrémités de la colonne de mercure (fig. 210). Si le thermomètre s'échauffe, l'alcool pousse le mercure, et l'index h Fig. 2io. monte ; mais si le thermomètre se refroidit, cet index, soutenu par son cheveu, reste en place et indique alors le maximum de la température. L'abaissement de la température fait, au contraire, monter l'indej qui indique alors le mini-

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mum. Le minimum a ordinairement lieu au lever du soleil, et le maximum vers 1 h. ou 2 h. de l'après-midi. Pour nous, le maximum de température de l'année a lieu ordinairement à la fin de juillet ou vers le commencement d'août, et le minimum dans les premiers jours de janvier.

Si nous déterminons par les mêmes méthodes les moyennes températures en divers points d'un même méridien, nous trouvons que la moyenne devient de plus en plus élevée au fur et à mesure qu'on se rapproche de l'équateur. Il s'en faut cependant que l'accroissement soit très-régulier; car la hauteur du lieu au-dessus du niveau de la mer a une grande influence sur sa température. Tout le monde sait que, lorsqu'on gravit une haute montagne, on a à souffrir du froid, et d'autant plus que la montagne est plus élevée. Les ascensions aérostatiques, si répétées depuis quelques années, ont montré également que la température décroît dans les couches d'air au fur et à mesure que l'on monte. Quant à la loi de ce décroissement, elle est loin d'être connue. Cette influence de l'altitude est encore attestée par la présence de neiges perpétuelles sur le sommet des hautes montagnes, même dans les régions équatoriales ; seulement la limite des neiges perpétuelles est d'autant plus élevée que la latitude est moindre, et au Spitzberg, au contraire, on peut dire que cette limite est à la surface môme du sol.

De plus, la configuration du terrain a. une grande importance. On comprend en effet qu'en France deux villes, à la même altitude, peuvent avoir cependant des températures moyennes très-différentes, si l'une est protégée contre les vents du nord, qui sont pour nous des vents froids, par une ceinture de hautes montagnes, tandis que l'autre sera exposée sans abri à ces vents glacés.

Enfin le voisinage des mers exerce aussi une influence marquée sur la température moyenne. La température des îles est beaucoup plus uniforme que celle des continents; il y a moins de différence entre la température de l'hiver et celle de l'été, et la moyenne y est plus élevée en général.

Ligne» isothermes. — On appelle ligne isotherme la courbe sinueuse et souvent très-irrégulière qui comprend tous les points à la surface de la terre pour lesquels la température moyenne est la même. Dans la région équatoriale, ces lignes s'écartent assez peu de la forme d'un cercle ; mais, à mesure que l'on s'éloigne de l'équateur, elles deviennent de plus eh plus irrégulières. Dans notre hémisphère, la ligne de — 10° se

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divise en deux courbes fermées enserrant chacune un pôle de froid : l'un placé à peu près sur le méridien d'Irkoutsk, au nord de la Sibérie ; l'autre au détroit de Barrow, à la partie la plus élevée de l'Amérique septentrionale. Les lignes isothermes sont moins bien connues dans l'hémisphère austral, à cause de l'absence presque complète de continent.

Climats; — Le climat d'un pays, et par suite l'ensemble des espèces végétales ou animales qu'il peut nourrir, ne dépend pas seulement de sa tempéiature moyenne; il est surtout réglé par l'amplitude des variations qu'éprouve la température pendant la série des saisons; il est évident qu'un pays où la température varie de — 10°, température moyenne de l'hiver, à 30° température moyenne de l'été, ne peut avoir ni la même flore ni la même faune qu'un pays où la température varierait seulement de 0° à 20°, quoique dans les deux la moyenne totale soit la même, 10°. On appelle climats constants ceux pour lesquels les deux températures moyennes de l'hiver et de l'été ne diffèrent pas de plus de 8 à 10°. Tel est, par exemple, le climat de Madère, de Quito, etc. — Les climats tempérés sont ceux où cette différence peut atteindre une quinzaine de degrés. La plupart des villes de l'Europe sont dans ce cas. Enfin, si la différence va à 25 ou 30°, alors le climat se dit excessif. Telles sont les villes de New- York, d'Albany, de Pékin.

Si, au lieu de nous élever au-dessus de la surface du sol, nous pénétrons, au contraire, dans sa profondeur, nous constatons d'abord un fait auquel on devait s'attendre : c'est que les variations, si grandes à la surface, s'effacent petit à petit au fur et à mesure qu'on observe des couches plus profondes; si bien qu'à Paris, par exemple, la couche qui est à 27 mètres du sol garde une température absolument fixe et sensiblement égale à la température moyenne à la surface, un peu plus élevée cependant.

Cette couche invariable se retrouve partout, en tout pays, mais à une profondeur tantôt, plus grande, tantôt plus petite.

Si Ton s'enfonce plus profondément encore, alors la température, fixe dans chaque couche, s'élève assez rapidement ; son accroissement est d'environ 1° par 33 mètres. On sait quelles conséquences la géologie a tirées de cette importante observation, et les hypothèses qui en découlent sur l'état de la masse interne de notre globe.

Rayonnement terrestre. — Représentons-nous la terre suspendue dans l'espace et rayonnant de la chaleur autour

MÉTÉOROLOGIE

d'elle, en même temps qu'elle en reçoit du soleil, des planètes et même des étoiles. Si nous ne considérons que l'effet total produit, les travaux sur la chaleur de l'illustre Fourier nous démontrent que l'équilibre est sensiblement établi et que la moyenne générale de la terre est actuellement à peu près invariable. Mais si nous nous attachons à un point détermine delà surface, alors, quoique la moyenne y soit aussi constante, nous avons, comme nous l'avons dit, des variations, soit pendant la durée du jour, soit pendant la durée de Tannée. Ces variations trouvent leur explication précisément dans les phénomènes du rayonnement. Pendant la nuit, le point que nous considérons perdant plus de chaleur qu'il n'en reçoit, puisque les rayons solaires ne l'atteignent pas, doit prendre une température de plus en plus basse. Mais, à partir du moment où le soleil reparaît au-dessus de l'horizon, la chaleur solaire tend à rétablir l'équilibre. La température va donc remonter. Et comme, au fur et à mesure que le soleil s'élève, ses rayons tombent moins obliquement, la quantité de chaleur versée par cet astre dépassera bientôt celle que la terre perd dans le même temps par le rayonnement, et tant qu'elle la dépassera, la température montera ; c'est à midi que la différence sera la plus grande possible; mais ce n'est pas à midi qu'a lieu le maximum, parce que, après midi, le soleil verse encore sur la terre plus de chaleur qu'elle n'en perd ; mais, après une certaine heure, variable avec les saisons, le soleil donnera moins de chaleur que la terre n'en perd : dès lors la température s'abaissera, et elle baissera surtout une fois que le soleil sera descendu au-dessous de l'horizon. Nous trouvons donc ainsi expliqués le maximum et le minimum de chaque jour.

Observons maintenant qu'en hiver, pour nous au moins, la terre est plus près du soleil, il est vrai; mais les rayons solaires nous arrivent sous une incidence plus oblique, et de plus le jour est plus court que la nuit. Il en résulte que la somme de chaleur versée dans la durée du jour sur le point particulier que nous considérons est moindre que la somme de chaleur perdue par le sol dans le môme temps : de là refroidissement progressif; le maximum de froid n'a pas lieu nécessairement au jour même du solstice ; il peut avoir lieu plusieurs jours plus tard ; mais il arrive un moment où les rayons nous venant moins obliquement, et les jours ayant augmenté en longueur, l'équilibre se rétablira entre la quantité de chaleur versée par le soleil et la quantité de chaleur rayonnée par le sol ; alors la

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température montera de jour en jour ; mais le maximum n'a pas lieu, au solstice d'été, au 21 juin ; il a lieu plus tard, précisément pour la même raison qui fait que le maximum de température du jour n'est pas à midi, mais à deux heures.

Vapeur d'eau atmosphérique. — L'air contient de la vapeur d'eau; la présence des nuages, la formation des brouillards, la chute de la pluie, de la neige en sont autant de preuves. Quant à l'existence de cette vapeur, elle s'explique par l'évaporation qui s'opère continuellement à la surface des grandes masses d'eau qui couvrent la terre.

La quantité de vapeur d'eau contenue dans un volume donné d'air, en un lieu déterminé, varie continuellement, tant à cause de l'influence qu'ont les changements de la température sur l'activité de l'évaporation, que par suite du déplacement des couches de l'atmosphère, qui amène tantôt de l'air venant de la mer, tantôt de l'air venant des continents et des contrées sèches et froides. En second lieu, les changements de la température ont pour effet d'éloigner ou de rapprocher la vapeur de l'état de saturation. On dit que Pair est humide lorsqu'un faible refroidissement on une petite augmentation de la pression suffit pour déterminer la condensation de la vapeur qu'il renferme ; on dit, au contraire, qu'il est sec lorsque la vapeur est éloignée de la saturation, quelle que soit d'ailleurs, dans l'un et dans l'autre cas, la quantité absolue de la vapeur contenue. Le maximum de sécheresse, c'est l'absence complète de vapeur ; le maximum d'humidité, c'est l'état de saturation. Entre ces limites extrêmes, l'air peut être plus ou moins sec, plus ou moins humide. On prend pour mesure de l'état d'humidité, ou état hygrométrique de l'air, le rapport entre le poids de la vapeur existant dans un volume d'air et le poids de vapeur qui s'y trouverait si l'air était saturé à la même température. C'est donc le rapport entre la densité réelle de la vapeur et la densité à l'état de saturation à la même température. Et comme à température égale les densités d'un fluide gazeux sont proportionnelles à ses tensions, on peut encore prendre pour mesure de l'état hygrométrique le rapport entre la tension de la vapeur répandue dans l'air et la tension maximum à, la même température.

Hygromètre* — On donne le nom d'hygromètre aux int struments propres à mesurer l'état d'humidité de l'air. Le seul que nous décrirons est l'hygromètre à cheveu de Saussure, dont l'usage est le plus facile et le plus expéditif.

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Il se compose (fig. 211) d'un cadre en métal portant à sa traverse supérieure une pince 6 qui sert à fixer l'extrémité

d'un cheveu long, fin et convenablement dégraissé par une immersion dans i'éther ou dans un liquide alcalin ; l'autre extrémité de ce cheveu s'enroule sur Tune des gorges d'une petite poulie. Une seconde gorge de cette même poulie est enveloppée d'un fil roulé en sens contraire du cheveu et supportant un contre-poids de quelques décigrammes seulement, f.

Le cheveu, comme beaucoup de substances organiques d'ailleurs, tend à se mettre dans un certain état d'équilibre d'humidité avec l'air qui l'entoure. Quand cet air se sature, le cheveu absorbe de l'humidité et s'allonge; quand, au contraire, l'air se dessèche , le cheveu se dessèche en même temps et se contracte ; la poulie tourne alors dans un sens ou dans l'autre, tantôt tirée par le cheveu, quand il se contracte; tantôt, quand le cheveu se relâche, tirée dans le sens contraire par le contrepoids. Une aiguille d, fixée au centre de la poulie, parcourt les divisions d'un cadran s/», et indique ainsi le plus ou moins d'humidité de l'air. Pour établir cette graduation, on introduit l'instrument sous une cloche dont les parois sont couvertes de gouttelettes d'eau, pour amener l'air à saturation, et Ton note le point où s'arrête l'aiguille quand elle est devenue stationnaire, et là on marque 100°; c'est le point d'humidité extrême. Puis on introduit l'instrument, en même temps que des matières fortement desséchantes (chaux vive, chlorure de calcium fondu ou acide sulfurique concentré), sous une seconde cloche, et quand l'aiguille est devenue de nouveau immobile, on note la position et on la marque 0 ; c'est le point de sécheresse extrême; et l'on divise l'intervalle en cent parties égales. En introduisant ensuite l'instrument dans un espace qui contient de 1* vapeur à des degrés de tension très-divers, vapeur fournie par des dissolutions aqueuses plus ou moins concentrées, on peut dresser une table de relation entre les degrés de l'instrument et les états hygrométriques. Cette table est indispensable, car il n'y a pas du tout proportion entre le nombre de degrés marqués et l'état d'humidité réel. Ainsi l'hygromètre à cheveu, introduit dans de l'air à demi saturé, ne marqué pas 50°, mais 72°.

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La table de relation change d'ailleurs avec la température; aussi la connaissance de cette température est-elle indispensable, et l'hygromètre doit-il être accompagné d'un thermomètre.

Si nous appliquons l'hygromètre à la recherche des variations de l'état hygrométrique de Fair dans un lieu donné, nous voyons que dans l'été l'air est plus sec qu'en hiver, quoiqu'il contienne plus de vapeur d'eau. L'évaporation est en effet plus active à la surface du sol plus échauffé, mais en même temps Fair est plus chaud aussi, et la vapeur est par cela même plus éloignée de la saturation.

Maintenant, dans chaque journée, l'hygromètre marche ordinairement vers la sécheresse au fur et à mesure que la température s'élève, pour remonter ensuite vers l'humidité quand la température s'abaisse.

Dans les journées chaudes de l'été, quand l'évaporation a été très-active, et qu'ensuite, au moment du coucher du soleil, la température redescend rapidement, la vapeur se sature dans les couches voisines du sol, et, se condensant en petites gouttelettes probablement vésiculaires, forme ce que l'on appelle vulgairement le serein.

Rosée. — En automne et au printemps, quand les journées sont assez chaudes et les nuits très-fraîches, lorsqu'arrive le matin, la terre, refroidie par le rayonnement nocturne, abaisse la température des couches d'air en contact avec elle, et la vapeur amenée à saturation se dépose. Telle est l'explication du phénomène de la rosée, si abondante dans ces deux saisons de l'année. Tout ce qui tend en effet à augmenter l'activité du rayonnement terrestre, la pureté de l'air, l'absence de nuages et de tout corps qui pourrait renvoyer delà chaleur vers le sol, augmente par cela même la rosée : et il est important de remarquer que ce sont les corps qui ont le plus grand pouvoir rayonnant qui reçoivent le dépôt le plus abondant. Le dépôt formé sur les métaux polis, dont le pouvoir émissif est si faible, est toujours l'indice d'un refroidissement général très-intense.

Givre. — Si, au moment où la rosée se dépose, les corps solides qui reçoivent ce dépôt ont une température inférieure à zéro, ou bien si, après le dépôt de la rosée, la température continue à descendre et dépasse cette limite, la rosée gèle et devient ce que l'on appelle le givre ou la gelée blanche.

Brouillards, nuages. — Les brouillards et les nuages ont la même origine que le serein ; ils sont le résultat d'un re-

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froidigsement qui amène la condensation de la vapeur, dans les couches inférieures s'il s'agit d'un brouillard, dans les couches élevées de l'air s'il s'agit des nuages. La région des nuages ne dépasse guère en hauteur 5000 à 6000 mètres au-dessus du sol. Les nuages les plus élevés sont ces petits nuages floconneux et déliés qui troublent à peine la transparence de l'air dans les jours sereins, et que Ton appelle en météorologie des cirrhus* Les gros nuages arrondis à leur partie supérieure, et que l'on* appelle cumulus, sont dans une région beaucoup plus basse. Les nuages descendent rarement au-dessous de 300 mètres, à moins qu'ils ne se résolvent en pluie; alors ils prennent le nom de nimbus.

La suspension des nuages s'explique, et par l'état vésiculaire de leurs gouttelettes, ce qui rend leur densité moyenne peu supérieure à celle de l'air qui les entoure, et par leur mouvement de transport. Que leurs gouttelettes grossissent et se changent en sphères pleines, ou bien que leur vitesse se ralentisse, et alors ces gouttelettes tombent et forment la pluie. Mais la pluie ne tombe pas toujours jusqu'à terre, comme l'a fait remarquer M. Saigey ; il peut se faire que, traversant dans leur chute des couches plus chaudes, ces gouttes s'évaporent complètement à une distance plus ou moins grande de la terre; alors, redevenues vapeur plus légère que l'air, elles remontent pour se condenser de nouveau et retomber encore. Mais en s'évaporant elles refroidissent les couches d'air au sein desquelles cette évaporation s'effectue, et bientôt, par cela même, elle ne pourra plus avoir lieu, et la pluie finira par arriver au sol.

Neige i grêle. — Si les couches supérieures éprouvent un refroidissement subit et très-grand, la vapeur passe tout de suite à l'état solide, en cristallisant d'une manière confuse, et alors elle forme la neige. Si ce sont les gouttelettes d'eau qui se . sont gelées, on a, non pas de la neige, mais du grésil ou de la grêle, suivant la grosseur des petites masses solides. On a souvent vu des grêlons acquérir la grosseur d'œufs de pigeon ou de poule. Leur suspension devient alors difficile à expliquer, car la vitesse des nuages de grêle n'est pas toujours très-grande. Peut-être l'explication donnée par Volta, toute vicieuse qu'elle est en plusieurs points, n'est-elle pas encore la plus mauvaise, car les nuages de grêle sont toujours des nuages électriques, et la grêle est le plus souvent accompagnée d'orage. Mais l'électricité développée est-elle la cause ou la conséquence de la suspension des grêlons ? c'est ce qu'il est fort difficile de décider.

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Vents. — Les différences considérables de température que nous avons constatées sur la surface du globe, puis d'autre part la condensation de la vapeur qui produit des changements brusques dans la pression, déterminent des mouvements de transport dans les masses d'air ; telle est la cause des vents.

On distingue les vents en vents réguliers, vents périodiques et vents irréguliers.

Parmi les vents réguliers, noûs citerons les vents alizés , qui soufflent constamment sur l'océan Atlantique, des côtes de l'Europe vers celles de l'Amérique, de YR. à l'O., ou du N. E. •au S. 0., et qui ont leur origine dans la différence de température des régions polaires et des régions équatoriales. Lorsqu'on ouvre, dans une salle dont l'air est fortement échauffé, une fenêtre qui établisse la communication avec l'air froid du dehors, on constate que la flamme d'une bougie placée à la partie inférieure de la baie est fortement poussée de dehors en dedans; tandis que, si on la présente au haut de l'ouverture, elle est poussée au contraire de dedans en dehors. Ainsi l'air froid entre dans la chambre par le bas de l'ouverture en môme temps que l'air chaud s'échappe par le haut. De même il s'établit à la surface de la terre un courant d'air froid marchant du pôle à l'équateur; et dans les régions supérieures, au contraire, l'air chaud se déverse de la région équatoriale sur les pôles. C'est ce mouvement des couches d'air inférieures qui, combiné avec le mouvement de rotation diurne de la terre, produit les vents alizés. Dans l'hémisphère austral, ces vents alizés se retrouvent moins puissants, il est vrai, et soufflant du S. E. au N. 0.,ou de l'E. à l'O.

Les vents périodiques de l'océan Indien, appelés mous$ons> s'expliquent aussi facilement. D'avril en octobre le vent souffle, au nord de l'équateur, du S. 0., le continent africain étant moins chaud alors que celui de l'Inde ; tandis qu'au contraire, d'octobre en avril, saison d'été pour le midi de l'Afrique, la mousson souffle du N. E. Dans l'hémisphère sud, tout entier occupé par les mers, la région équatoriale étant toujours plus chaude que les régions à latitude plus élevée, la mousson devient vent régulier et souffle constamment du S. E.

La brise de mer qui se produit sur les côtes doit aussi être comptée parmi les vents périodiques, mais périodiques diurnes. La terre s'échauffe et se refroidit plus vite que la mer. Aussi , pendant le jour, le vent souffle de la mer vers la côte, et le soir il est remplacé par la brise de terre. Mais sur les conti*

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nents il ne peut plus y avoir que des vents irréguliers. Cependant, dans une localité donnée, il y a toujours un certain vent dont la fréquence est plus grande. Ainsi, pour nous, habitants de la France, le vent du S. 0. est celui qui souftle le plus fréquemment. Ce vent, qui nous arrive chargé de vapeurs, nous apporte presque toujours la pluie. Il en est de même des vents de l'ouest et du sud ; tandis que les vents de Test, du nord-est et du nord nous viennent de contrées sèches ou froides, et nous apportent le plus souvent le beau temps.

L'étude des météores lumineux, halos, couronnes parhéliques, aurores boréales, est de beaucoup trop compliquée pour que nous puissions l'entreprendre dans ce petit ouvrage, où la météorologie n'est pour ainsi dire qu'un accessoire ; je me bornerai à l'étude succincte de deux phénomènes bien connus : le mirage et l'arc-en-ciel.

Mirage. — Tout le monde sait que dans de vastes plaines sablonneuses, comme les déserts de l'Afrique, fortement échauffées par le soleil, le voyageur est souvent exposé à une étrange illusion. Il voit au loin les objets disséminés : arbres, rochers, etc., accompagnés d'une image plus pâle, qui apparaît à leur pied comme le résultat d'une réflexion, et il croit à l'existence d'une masse d'eau formant miroir ; puis, quand il arrive auprès de ces objets, il ne trouve que le sable desséché du désert. Ce phénomène, si souvent décrit, est produit par la réflexion totale.

Les couches d'air en contact avec le sol s'échauffent et prennent une densité moindre que celles qui sont au-dessus. De

Fig. 212.

sorte qu'à partir du sol la densité va en croissant jusqu'à une certaine hauteur, au-dessus de laquelle la loi régulière de décroissement se rétablit. Il suit de là qu'un certain rayon AI (fig. 212)

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parti du point lumineux A , arrivant à une couche d'air moins dense, s'écartera de la normale au lieu de s'en rapprocher; môme effet en I; mais bientôt l'incidence deviendra égal à l'angle limite; alors le rayon sera réfléchi totalement en K; il se relèvera de plus en plus en remontant vers des couches plus denses, et arrivera à l'œil placé en 0, et qui apercevra alors le point lumineux sur la ligne OÀ, par la propagation directe, et aussi sur la direction OA', par le fait de la réflexion totale. C'est cette double vision du même point qui fait croire à l'existence d'une nappe d'eau formant miroir.

Le mirage se produit aussi quelquefois en mer, ou bien sur des côtes à pic, ou encore sur des montagnes arides frappées par un rayonnement intense.

Arc-en-ciel. — Quant à l'arc-en-ciel, il est produit par les rayons du soleil, qui, tombant sur les gouttes d'eau d'un nimbus, sont d'abord réfractés, puis réfléchis totalement à l'intérieur des gouttes, et reviennent ensuite à l'œil de l'observateur après avoir éprouvé la dispersion par le fait de l'inégale réfrangibilité des/ rayons colorés dont se compose la lumière blanche. L'arc-en-ciel ne peut être observé qu'autant que le soleil n'a pas au-dessus de l'horizon une hauteur de plus de U°. Il faut en outre que l'observateur soit placé entre le nuage et le soleil. L'arc-en-ciel présente toutes les couleurs du spectre, depuis le violet, qui forme la bande interne, jusqu'au rouge, qui forme la bande extérieure.

Assez souvent cet arc-en-ciel est accompagné d'un second arc plus pâle, de rayon plus grand, et dans lequel les couleurs sont rangées en ordre inverse, le rouge en dedans et le violet en dehors. Les rayons qui donnent naissance à cet arc sont ceux qui subissent deux réflexions totales successives avant de sortir des gouttes d'eau.