CHAPITRE XII

De V Électricité atmosphérique et des P aratonnerres .

Dès que l’on eut découvert la bouteille de Leyde et les batteries électriques , les effets de l’électricité accumulée par ces appareils se trouvèrent s; ressemblans à ceux de la foudre , qu’on ne put s’empêcher de soupçonner cette analogie. Cependant Franklin fut le premier qui , ayant reconnu le pouvoir des pointes pour décharger à distance les corps électrisés , conçut la possibilité d’employer ce moyen pour rendre sensibles les effets de l’électricité atmosphérique , et se préserver de ses explosions. Mais n’ayant pas, en Amérique , les moyens suffisans pour ces expériences, il engagea les physiciens d’Europe à les observer. Le premier qui répondit à cet appel fut Dalibard , physicien français, qui fit construire à Marly-la-Yille une cabane au-dessus de laquelle était fixée une barre de fer de quarante pieds de longueur , isolée dans sa partie inférieure. Un nuage orageux étant venu à passer vers le zénith de cette barre , elle donna des étincelles à l’approche du doigt, et présenta tous les autres effets qu’offrent les conducteurs électrisés par nos machines ordinaires.

Ces appareils se multiplièrent ; mais ils avaient tous un défaut commun , qui consistait dans le défaut d’isolement de leur base , laquelle se trouvait exposée à être mouillée par la pluie , et à laisser dissiper ainsi l’électricité. Canton imagina de remédier à ce défaut en plaçant , à l’extrémité inférieure de la barre métallique, un chapeau en métal qui recouvrait le support isolant , et le mettait à P abri de la pluie. Au moyen de cet appareil perfectionné , il trouva que certains nuages sont chargés d’électricité vitrée , d’autres d’électricité résineuse ; en sorte que l’électricité de l’appareil changeait souvent cinq ou six fois en une demiheure. La pluie et la neige en tombant l’électrisaient aussi, et ces phénomènes avaient lieu l’hiver comme l’été. Pour ne

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pas être obligé d aller le visiter sans cesse , et souvent sani utilité , Canton imagina d'y adapter un petit appareil extrêmement ingénieux , représenté fig. 40, Ce sont trois timbres T Tï T, suspendus à une même tige métallique , celui du milieu T, par un fil de soie , les deux autres par une chaîne métallique. De plus, le timbre T communique au sol par une autre chaîne attachée sous sa partie inférieure 3 entre ces timbres pendent de petites sphères métalliques hÏÏ suspendues à des fils desoie. D’après cela, il est clair que, si la tige AB est mise en communication avec le conducteur vertical qui reçoit l’électricité de l’atmosphère , cette électricité se transmettra d’abord aux deux timbres extrêmes TjT, par le moyen des chaînes métalliques qui les suspendent. Alors les petits globules b b ' seront attirés vers les timbres , et viendront le toucher * mais aussitôt après , ils en seront repoussés , et ils seront au contraire attirés par le timbre T communiquant au sol ; ils se porteront donc vers lui , se déchargeront , et iront se recharger de nouveau par le contact des timbres extrêmes. Ces oscillations continuelles des petits globules feront sonner les timbres , et l’on sera ainsi averti de la présence de l’électricité. Cet appareil se nomme un carillon électrique.

Cependant Franklin, en Amérique, avait continué de suivre ses idées qui devaient en effet lui offrir un grand attrait. A défaut d’édifices d’une grande hauteur , il imagina de faire descendre l’électricité des nuages sur la terre, le long delà corde d’un cerf-volant j et, depuis les belles expériences de Newton sur les couleurs développées par les bulles d’eau savonneuse , ce fut la seconde fois que des jeux d’enfans devinrent pour la physique les inStrumens des plus belles découvertes. Mais Franklin ne prévoyait pas lui-même l’extrême danger auquel il s’exposait. Son cerf-volant était enlevé , et il en tenait la corde à la main ; mais elle ne donnait encore aucun signe d’électricité , quoique le cerfvolant fut voisin d’un nuage qui paraissait porteur de la foudre. Déjà Franklin craignait de s’être trompé dans ses conjectures , lorsqu’ enfin une petite pluie étant venue

ET DES PARATONNERRES. 5ig

mouiller la corde , et augmenter sa faculté conductrice , Franklin rénssit à en tirer quelques étincelles • et il faut Fentendre lui-méme raconter la joie qu’il ressentit à l’aspect de ce phénomène qu’il avait prévu. Cependant, si la corde eut été plus mouillée ou d’une nature plus conductrice , il est probable que cet homme célèbre eut payé de sa vie sa témérité , et nous eussions été privés de tout ce qu’il a fait depuis de grand et d’utile pour les sciences, la philosophie et la liberté. En France , M. de Romas fit cette meme expérience d’une manière beaucoup plus parfaite , soit qu’il l’eut conçue de lui-même , soit qu’il y eut été conduit par la tentative de Franklin. Il imagina d’entrelacer un fil de fer très-fin avec la corde du cerf-volant (i)* et pour que l’observateur ne fût pas exposé à des décharges imprévues , l’extrémité inférieure de la corde se terminait par un cordon de soie de huit ou dix pieds de longueur , au moyen duquel le cerf-volant et le fil étaient isolés. De plus , au lieu d’en tirer des étincelles avec le doigt , ce qui fait que l’observateur reçoit lui-même la décharge , Romas imagina de les tirer â l’aide d’un conducteur métallique communiquant au sol par une chaîne , et tenu à la main par l’intermédiaire d’un manche isolant • c’était proprement notre excitateur actuel. Ayant donné ainsi à cet appareil toute la perfection que suggérait une prudence éclairée , Romas n’hésita point à le lancer dans les nuages les plus orageux ; et dans une de ces expériences , pendant un orage qui ne fut remarquable ni par les éclats de la foudre , ni par une pluie abondante , il en fit jaillir pendant des heures entières des jets de feu de plus de dix pieds de longueur. « Imaginez-vous , écrivait-il à Nollet , imaginez-vous de voir des lames de feu de neuf ou dix pieds de longueur et d’un pouce de grosseur, qui faisaient autant ou plus de bruit que des coups de pistolet. En moins d’une heure , j’eus certainement trente lames de cette dimension , sans compter mille autres de sept pieds et au-dessous.

(i) Il vaut mieux employer, comme le fait M. Charles, tiu@ «orde métallique filée»

5oQ DE L’ELECTRICITE ATMOSPHERIQUE

Mais £e qui me donna le plus de satisfaction dans ce nouveau spectacle , c’est que les plus grandes lames furent spontanées , et que , malgré l’abondance du feu qui les formait , elles tombèrent constamment sur le corps conducteur le plus voisin. Cette constance me donna tant de sécurité , que je ne craignais pas d’exciter ce feu avec mon excitateur , dans le temps meme que l’orage était assez animé j et, lorsque les branches de verre de cet instrument eurent seulement deux pieds de longueur , je conduisis où je voulus , sans sentir à ma main la plus petite commotion , des lames de feu de six ou sept pieds, avec la même facilité que je conduisais des lames qui n’avaient que sept à huit pouces. » Cette seule description suffit pour montrer que de semblables expériences ne doivent être tentées qu’avec d’extrêmes précautions. On peut voir dans le Traité général celles que la théorie suggère, et au moyen desquelles elles n’offrent plus qu’un spectacle admirable sans aucun danger.

Une fois qu’il est bien constaté que la foudre est une explosion électrique , on ne peut douter que l’électricité d’un nuage orageux ne puisse , comme celle de nos machines, être considérablement affaiblie par l’action des pointes. Cette conséquence , comme nous l’avons dit , n’écliappa point à Franklin j et celui qüi , le premier, avait découvert les pointes, imagina les paratonnerres.

On appelle ainsi des verges métalliques pointues que l’on élève sur le sommet des édifices , sur le haut des mâts des navires , etc Une de leurs extrémités plonge dans l’at-

mosphère , l’autre communique avec le sol. L’effet de ces appareils est de recevoir ou de neutraliser l’électricité des nuages , et de la conduire sans explosion jusque dans l’intérieur de la terre. Depuis environ cinquante ans qu’ils ont commencé à être en usage , un grand nombre d’exemples en a prouvé l’utilité ' elle est en effet évidente par la théorie. Lorsqu’un nuage électrisé passe à une proximité telle que son influence puisse être sensible , il décompose les électricités naturelles de la barre , repousse celle de même nom dans le sol , et attire celle de nom contraire , qui se porte à

ET DES PARATONNERRES

F extrémité supérieure de la pointe , et y acquiert une intensité d’autant plus grande que l’action du nuage est plus forte. De là il résulte que les particules d’air humide, situées entre le nuage et le paratonnerre , doivent se précipiter vers celui-ci avec une grande rapidité , y perdre l’électricité que leur avait donnée le nuage , en prendre une autre trèsforte de nature contraire • puis , fuyant alors la pointe qui les repousse , se porter vers le nuage , et neutraliser l’électricité de toutes celles de ses particules qui se rencontrent sur leur passage , jusqu’à ce que ce mouvement alternatif l’ait complètement déchargé. Il doit donc arriver , en général , que cette décharge s’opérera sans explosion , et que tous les corps conducteurs qui se trouveront au-dessous du paratonnerre à peu de distance , seront préservés par lui. Mais enfin si , dans un cas extraordinaire , ce rapide écoulement de l’électricité ne su dit pas encore , et qu’une explosion se produise , c’est infailliblement sur la pointe qu’elle doit se

I porter , puisque c’est là que l’attraction réciproque des deux électricités contraires est incomparablement la plus forte; aussi, en ce point, l’expérience a-t-eîle confirmé pleine-

Iment la théorie. Dans les premiers temps que cette inven-* tion fut mise en usage, on présenta à l’Académie des sciences une pointe de paratonnerre qui avait ainsi reçu une explosion si forte qu’elle en avait été fondue, comme les fils de fer que nous fondons par nos batteries. Cependant cette explosion si terrible, qui aurait causé infailliblement les plus grands malheurs sur la maison où elle était tombée , ne fit pas même éprouver la commotion la plus légère , et ne fut aperçue que par l’effroyable bruit qu’elle excita.

IOn peut, par une expérience très-simple, donner une image ■ sensible de l’effet des paratonnerres sur les nuages électrisés. On suspend aux conducteurs d’une machine électrique un fil de lin , au bas duquel on a attaché un petit lambeau de coton cardé qui peut assez bien nous représenter un nuage. On électrise le tout , et l’on présente au coton , non pas une pointe , mais un corps sphérique ; aussitôt il est attiré , et I il se produit une étincelle entre ces deux corps. Mais si , au

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lieu d’une sphère 9 on présente au coton une pointe que l’on tient à une grande distance , il se décharge d’abord invisiblement de son électricité , après quoi il retourne vers 3es conducteurs pour se recharger, et il revient vers la pointe pour se décharger de nouveau. On peut suspendre ainsi plusieurs lambeaux de coton à des fils de différentes longueurs , et on les voit se replier successivement les uns sur les autres. C’est exactement ainsi que les lambeaux inférieurs d’un nuage , qui ont été déchargés par l’influence d’un paratonnerre , doivent se replier vers les parties supérieures du nuage qui sont encore électrisées.

L’effet et l’utilité des paratonnerres étant incontestables, il importe de décider quelle est la construction la plus avantageuse qu’on puisse leur donner. Deux conditions surtout paraissent indispensablement nécessaires j la première , c’est que la communication soit bien établie avec le sol, et entre les diverses barres métalliques dont l’appareil est composé. On peut voir dans le Traité général les précautions les plus sures pour bien remplir ces deux conditions.

Si ces conditions sont remplies avec exactitude , la théorie comme l’expérience s’accordent à montrer que le voisinage , le contact même d’un paratonnerre , n’est nullement dangereux, la décharge électrique choisissant toujours les meilleurs conducteurs. Ainsi , quand on a fait traverser un paquet de poudre à canon avec un fil de fer , on peut impunément transmettre par ce fil toutes les décharges électriques qui ne sont pas capables de le fondre. De même , suspendez un oiseau à l’un des conducteurs de la machine , chargez la batterie et déchargez-là , l’oiseau n’en ressentira aucun effet j cependant il se trouve alors sur le passage de l’électricité. Enfin , en s’enveloppant le corps d’un cordon métallique dont on tient dans les mains les extrémités , on peut, sans aucun danger, décharger par ces cordons les plus fortes batteries, en s’isolant comme l’oiseau dans l’arc de communication.

Dans ces expériences , on éprouve quelquefois une petite Commotion instantanée 7 mais incomparablement plus faible

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que la décharge de la batterie. Cette commotion vient de ce que l’électricité accumulée dans la batterie n’opère pas sa décharge en un seul instant indivisible , quelque bon conducteur qu’on lui présente. Pendant son passage , elle agit par influence sur les électricités naturelles des corps qui touchent ce conducteur , et y produit une séparation qui ne dure qu’un moment j l’équilibre se recompose aussitôt , mais l’alternative subite de ces deux états produit une commotion dans les organes qui l’éprouvent. On voit par cela même que cet effet doit être extrêmement faible , car il est uniquement produit par l’influence de cette portion d’électricité qui reste libre sur unes des faces de la batterie, et dont la force répulsive , quoique très-affaiblie par son extension sur le conducteur qu’on lui présente, n’est cependant pas anéantie entièrement.

Pour mettre ces résultats en évidence, on isole un conducteur cylindrique , et on le fait toucher à la face d’une batterie qui communique avec le sol. Vis-à-vis une des extrémités de ce conducteur , on en place un autre aussi isolé , mais séparé du premier par un petit intervalle , fig. 4-î ) an moment de la décharge, il s’échappe une étincelle du premier conducteur au second, et un électroscope placé sur ce dernier s’érige et s’abaisse en un instant. Si l’on veut terminer ce second conducteur par un pistolet de Volta , dont l’autre extrémité communique avec le sol, la décharge latérale enflammera le gaz tonnant.

Le seul danger que pourraient offrir les paratonnerres viendrait donc uniquement de ce choc latéral , que l’on peut pour amsi dire atténuer à volonté en augmentant les dimensions et la faculté conductrice du corps par lequel on fait écouler l’électricité. La théorie et l’expérience viennent de nous montrer que ce choc est incomparablement moindre que la décharge directe 3 et , si jamais il devenait sensible dans lin éclat de foudre , qu’aurait donc été la décharge ellemême i s’il ne s’était pas trouvé là de conducteur métallique pour la transmettre au sol ?

On a vu quelquefois , dans des momens d’orage, des ani-

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maux et des hommes tomber morts subitement au moment d’une explosion , quoique la foudre eût éclaté à une grande distance du lieu où ils se trouvaient. Ce phénomène peut être facilement expliqué par les considérations que nous venons d’établir.

Concevons un nuage fortement électrisé et dont les deux extrémités soient pendantes vers la terre j elles y refouleront l’électricité de même nature que celle dont elles sont chargées , et attireront l’électricité contraire. Si , par une circonstance quelconque , la décharge s’opère à une des extrémités du nuage , l’équilibre se rétablira aussitôt dans le point de la terre qui se trouve sous l’autre extrémité ; et ce rétablissement d’équilibre pourra occasionner la mort des animaux ou des hommes qui y seront soumis , surtout si l’électricité est forte. C’est ce que l’on appelle le choc par retour .

On peut en donner une idée par l’expérience suivante :

Suspendez par un cordon de soie une grenouille vivante, à quelque distance du conducteur d’une machine électrique , comme le représente la fig. 42; attachez à l’une de ses jambes un cordon métallique très-léger et flexible , qui la fasse communiquer avec le sol; puis faites agir la machine, et à mesure que l’électricité se développe , tirez de temps en temps des étincelles du premier conducteur , en lui présentant une tige de métal terminée en demi-sphère. A chaque explosion , vous verrez la grenouille tressaillir , quoiqu’elle ne soit pas dans l’arc de communication’ ses électricités naturelles , que l’influence du conducteur électrisé sépare, se rejoignent subitement chaque fois que cette influence est détruite , et excitent une commotion dans les organes de l’animal.

Ces effets se produisent encore après la mort : pour les observer alors dans toute leur énergie , il faut tuer subitement la grenouille en lui coupant le corps en travers ; après quoi on la dépouille et on la prépare comme le représente la fig. 43. Alors l’irritabilité est telle que les contractions musculaires se produisent encore par l’influence d’une forte machine à la distance de dix ou douze mètres. Ce phéno-

ET DES PARATONNERRES

nomène, simple en lui-même , montre que les organes musculaires des grenouilles sont des électroscopes d’une sensibilité extrême. On verra , dans un des chapitres qui vont suivre , que cette susceptibilité' a e'te' la cause accidentelle d’une des plus belles de'couyertes qu’on ait faites dans la physique.

Jusqu’ici nous n’avons étudié l’électricité atmosphérique qne dans l’état violent et passager où elle se trouve pendant les orages* mais, en augmentant la sensibilité de l’appareil qui sert à la manifester, on peut espérer de la rendre sensible , lorsqu’elle paraîtrait nulle avec des instrumens plus grossiers. Pour cela , on a imaginé d’armer l’électroscope à pailles ou à lames d’or d’une verge métallique pointue , que l’on visse par son bout intérieur sur l’extrémité de sa tige. On donne ordinairement à cette verge un mètre de longueur , et on la compose de plusieurs pièces emboîtées les unes dans les autres , pour que sa longueur puisse être variée à volonté. A l’aide de cet instrument , représenté f/g. Zj4 ? on reconnaît que l’atmosphère , lorsqu’elle est pure , est dans un état habituel d’électricité vitrée j mais les moindres nuages , les moindres brouillards modifient cet état.

L’intensité de cette électricité habituelle croît à mesure que l’on s’élève dans l’atmosphère j aussi , pour la rendre plus sensible , de Saussure a imaginé de jeter en l’air une boule pesante attachée à un fil de métal très-fin , dont l’extrémité inférieure , bouclée autour de la tige de l’électro-

scope , adhère à cette tige par la légère pression de son propre ressort. Quand le fil est déployé par le mouvement de la boule , il donne à Félec trôscope la même espèce d’électricité que possède la couche la plus haute où cette boule s’élève. Mais , par la continuation même de ce mouvement , le fil se détache de la tige de l’électroscope , et celle-ci reste isolée avec l’électricité qu’elle a acquise.

En général , les expériences que l’on peut tenter sur l’électricité atmosphérique , présentent la singulière circonstance d’un milieu indéfini, qui est l’air, dont toutes les molécules sont individuellement chargées d’un excès d’électricité de

S26 de l’électricité atmosphérique, etc.

Blême nature, adhérente à leur surface } de sorte que î& masse entière du milieu s’en trouve pénétrée dans une proportion variable avec les hauteurs. Alors les diverses particules de ce milieu ne peuvent être en repos que par la mutuelle compensation de leurs forces répulsives combinées avec leur pesanteur ; et la même condition s’applique aussi aux corps conducteurs qui s’y trouvent plongés. Ainsi , pour tous ces corps , l’équilibre électrique n’aura pas lieu quand leurs électricités naturelles seront complètement neutralisées , mais lorsqu’ils posséderont l’excès de l’une ou ou de l’autre électricité qui convient à la couche où ils se trouvent , excès qui est vitré dans l’atmosphère , lorsqu’elle est pure. S’ils possèdent un plus grand excès de cette même électricité , ils agiront uniquement en vertu de cet excès les uns sur les autres , et sur toutes les molécules d’air environnantes : ils devront donc se repousser mutuellement. Si , contraire , l’excès d’électricité qu’ils possèdent, est moindre que celui qu’ils prendraient naturellement dans la couche où on les place , la masse du milieu agira sur chacun d’eux en vertu de cette différence , et leurs électricités naturelles seront décomposées autant qu’il le faut pour compléter ce qui leur manque de l’électricité du milieu : en vertu de cette addition , ils repousseront le milieu autant que le milieu les repousse , et n’en éprouveront plus aucune action. Mais ils agiront les uns sur les autres avec l’excès qu’ils ont acquis de l’électricité opposée • et , si le milieu est un fluide indéfini composé de particules susceptibles de s’électriser par le contact, cet excès se dissipera peu à peu dans l’espace. Il y aurait beaucoup d’expériences curieuses à faire pour constater les lois de l’équilibre électrique dans des circonstances aussi différentes de celles que l’on a généralement coutume de considérer.

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