LIVRE PREMIER

données, une tahle de réfraction très-précise, depuis onze degrés de hauteur apparente jusqu au zénith, intervalle dans lequel se font presque toutes les observations astronomiques. Cette table sera indépendante de toute hypothèse sur la diminution de densité des couches atmosphériques, et elle pourra servir au sommet des plus hautes montagnes, comme au niveau des mers. Mais la pesanteur variant avec la hauteur et la latitude, il est clair qu'à la même température des hauteurs égales du baromètre n'indiquant point une égale densité dans Tair, cette densité doit être plus petite dans les lieux où la pesanteur est moindre. Ainsi le coefficient 187^24 déterminé pour le parallèle de 5o% doit, à la surface de la terre, varier comme la pesanteur : il faut ainsi en retrancher le produit de o^53 par le cosinus du double de la latitude.

La table dont on vient de parier suppose que la constitution de l'atmosphère est partout et dans tous les instants la même : c'est ce que l'expérience a fait connaître. On sait maintenant que notre air n'est point une substance homogène, et que sur cent parties, il en contient 79 de gaz azote et 21 de gaz oxygène, gaz éminemment respirable, nécessaire à la combustion des corps et à la respiration des animaux, qui n'est qu'une combustion lente, principale source de la chaleur animale : trois ou quatre parties d'acide carbonique sont répandues dans mille d'air atmosphérique. On a soumis à des analyses très-précises cet air pris dans toutes les saisons, dans les climats les plus lointains, sur les plus hautes montagnes, et à des hauteurs plus grandes encore : on a trouvé constamment la même proportion des deux gaz azote et oxygène. Une légère enveloppe remplie de gaz hydrogène, le plus rare de tous les fluides élastiques, s'élève, avec les corps qui y sont attachés, jusqu'à ce qu'elle rencontre une couche de l'atmosphère assez peu dense pour y demeurer en équilibre. Par ce moyen, dont on doit l'heureuse expérience aux savants français, l'homme a étendu son domaine et sa puissance : il peut s'élancer dans les

airs, traverser les nuages et interroger la nature dans les hautes régions de l'atmosphère, auparavant inaccessibles. L*ascensioii la plus utile aux sciences a été celle de M. Gay-Lussac, qui s'est élevé à sept mille seize mètres au-dessus du niveau des mers, hauteur la plus grande à laquelle on soit encore parvenu. Il a mesuré, à cette hauteur, l'intensité de la force magnétique et l'inclinaison de l'aiguille aimantée, qu'il a trouvées les mêmes qu'à la surface de la terre. Au moment de son départ de Paris, vers dix heures du matin, la hauteur du baromètre était de o'",7652, le thermomètre marquait 3o%7, et l'hygromètre à cheveu, 60**. Cinq heures après, à la plus grande élévation, les mômes instruments indiquaient o'",3288; — 9°,5 et SS**. Ayant rempli un ballon de Tair de ces couches élevées, il en a fait avec un grand soin l'analyse, et il n'a point reconnu de différence entre cet air et celui des couches les plus basses de l'atmosphère.

Ce n'est que depuis un demi-siècle environ, que les astronomes ont fait entrer les tiauteurs du baromètre et du thermomètre dans les tables de réfraction : l'extrême précision que l'on cherche maintenant à donner aux observations et aux instruments d'astronomie faisait désirer de connaître l'influence de l'humidité de Tair sur sa force réfringente, et s'il est nécessaire d'avoir égard aux indications de l'hygromètre. Pour suppléer aux expériences directes qui manquaient sur cet objet, je suis parti de l'hypothèse que les actions de l'eau et de sa vapeur sur la lumière sont proportionnelles à leurs densités , hypothèse d'autant plus vraisemblable» que des changements dans la constitution des coqDS , beaucoup plus intimes que la réduction des liquides en vapeurs, n'altèrent point d'une manière sensible le rapport de leur action sur la lumière » à leur densité. Dans cette hypothèse , le pouvoir réfringent de la vapeur aqueuse peut être conclu de la réfraction qu'éprouve un rayon lumineux en passant de l'air dans l'eau, réfraction que l'on a mesurée avec exactitude. On trouve ainsi que ce pouvoir réfringent

surpasse celui de Fair réduit à la même densité que ia vapeur ; mais, à pressions égaies, ia densité de i air surpasse ceiie de ia vapeur à peu près dans ie même rapport; d'où ii résuite que ia réfraction due à ia vapeur aqueuse répandue dans Tatmosplière est à peu près ia même que ceiie de Tair dont eiie occupe ia place, et qu'ainsi l'eflFet de i'iiumidité de l'air sur ia réfraction est insensible. M. Biot a confirmé ce résultat par des expériences directes qui montrent de plus que ia température n'influe sur la réfraction que par le cliangement qu'elle produit dans la densité de l'air. Enfin M. Arago, par un moyen aussi précis qu'ingénieux, s'est assuré que l'influence de l'humidité de l'air sur sa réfraction est insensible.

La théorie précédente suppose une atmosphère parfaitement calme, en sorte que la densité de l'air soit partout la même à des hauteurs égales au-dessus du niveau des mers. Mais les vents et les inégalités de température altèrent cette hypothèse et peuvent aflecter d'une manière sensible les réfractions. Quelque perfection que l'on donne aux instruments d'astronomie, l'efiet de ces causes perturbatrices, s'il est remarquable , sera toujours un obstacle à la précision extrême des observations, qu'il faudra multiplier considérablement pour le foire disparaître. Heureusement nous sommes certains que cet efiet ne peut s'élever qu'à un très-petit nombre de secondes. *

Les recherches des physiciens sur les réfractions astronomiques offirent un exemple remarquable du danger des hypothèses, quand on les réalise, au lieu de les regarder comme des moyens de soumettre les observations au calcul. Dominique Cassini, pour former une table de réfraction, était parti de la supposition très-simple d*une densité constante de Tatmosphère. Cette table , fort exacte aux hauteurs où Ton observe presque toujours les astres , fut adoptée par les astronomes. La tendance naturelle à réaliser les choses dont on fait un usage habituel fit croire généralement que, conformément à lliypotlièse de Cassini, les réfractions augmentent à mesure que Ton s*élève dans Tatmosphère. Cette croyance subsista jusqu'au moment où Bouguer prouva, par un grand nombre d'observations faites à Quito, élevé de a 800 mètres au-dessus du niveau de la mer, que les réfractions, loin d'être augmentées à cette hauteur, y étaient diminuées.

L^atmosphère affaiblit la lumière des astres, surtout à Thorizon où leurs rayons la traversent dans une grande étendue. Il suit des expériences de Bouguer, que le baromètre étant à soixante et seize centimètres de hauteur, si Ton prend pour unité Tintensite de la lumière d'un astre à son entrée dans l'atmosphère, son intensité, lorsqu'elle parvient à l'observateur et quand Tastre est au zénith, est réduite à o,8iti3. La hauteur de l'atmosphère serait alors de 7 945"', si sa température était à zéro, et si elle était partout également dense. Or il est naturel de penser que l'extinction d'un rayon de lumière qui la traverse est la même que dans ces hypothèses, puisqu'il rencontre le même nombre de molécules aériennes; ainsi une couche d'air de la densité précédente, et de 7945°* d'épaisseur, réduit à 0,8 1^3 la force de la lumière. Il est facile d'en conclure l'extinction de la lumière dans une couche d'air de même densité et d'une épaisseur quelconque; car il est visible que si l'intensité de la lumière est réduite au quart en traversant une épaisseur donnée , une égale épaisseur réduira ce quart au seizième de la valeur primitive; d'où l'on voit que les épaisseurs croissant en progression arithmétique, l'intensité de la lumière diminue en progression géométrique ; ses logarithmes suivent donc le rapport des épaisseurs. Ainsi, pour avoir le logarithme tabulaire de l'intensité de la lumière, lorsqu'elle a traversé une épaisseur quelconque, il faut multiplier — 0,0902835, logarithme tabulaire de 0,81 28, par le rapport de cette épaisseur à 7g45"'; et si la densité de l'air est plus grande ou plus petite que la précédente , il faut augmenter ou diminuer ce logarithme dans le même rapport.

Pour déterminer l'afl'aiblissement de la lumière des astres, i^elatif à leur hauteur apparente , on peut imaginer le rayon lumineux mû dans un canal , et réduire l'air renfermé dans ce canal , à la densité précédente. La longueur de la colonne d'air ainsi réduite déterminera l'extinction de la lumière de l'astre que Ton