Le mode de formation des globes fulminants

(1) V. Arago. Notice sur le Tonnerre, p. 46.

« A Massa-Carara, le 10 septembre 1713, pendant un orage et ujie pluie en quelque sorte dilumale, Mafïei et le marquis de Malaspina virent subitement apparaître, à la surface du pavé, un feu très vif, d'une lumière en partie blanche et en partie azurée ;... ce feu semblait fortement agité, mais sans mouvement progressif; il se dissipa tout à coup, mais après avoir acquis un grand volume. >>

— Ihid., p. 50 (Observation faite àTrieste,en 1841, et adressée par M. Butti à Arago)... « le tonnerre éclatait de temps en temps avec un bruit épouvantable. La rue était déserte, car la pluie tombait à verse

et la voie publique était convertie en un torrent la première chose

qui frappa mes yeux fut un globe de feu qui marchait au milieu de la rue... Pour donner une idée de la grandeur de ce globe igné, de sa couleur, je ne puis que le comparer à la lune;... mais on ne voj'ait pas de contours précis dans le météore; il semblait enveloppé dans une atmosphère de lumière dont on ne pouvait pas marquer la limite précise. »

s'explique de la même manière que celle des globules de feu obtenus dans les expériences décrites précédemment (137).

L'agglomération sphérique de la matière soumise à l'action d'un puissant flux électrique résulte, comme nous l'avons dit, de l'aspiration ou du vide produit par le passage même du courant.

Chacun de ces globes est une sorte à'œuf électrique^ sans enveloppe de verre, une aigrette voltaïqiie (139), que le milieu environnant tend sans cesse à remplir ; mais l'abondance du flux électrique raréfie la matière à mesure qu'elle afflue dans le milieu électrisé (').

190. — L'éclat de ces globes qui est quelquefois très vif, comme l'ont remarqué divers observateurs (^) (188), s'explique par la grande quantité de l'électricité en jeu lors de leur manifestation.

La lumière produite dans l'œuf électrique des cabinets de physique est faible, parce que la quantité d'électricité de tension qui les traverse est très minime. Mais on sait que, dans les parties rétrécies des tubes à gaz raréfiés, cette lumière est beaucoup plus vive et qu'elle a d'autant plus d'éclat que la machine électrique, ou l'appareil d'in-

(1) Les aigrettes quelquefois spliériques de l'électricité statique, les étincelles observées par M. du Moncel avec la bobine d'induction, terminées souvent par une houle de feu rouge [Notice sur rappareil d'induction de Riûunkorff, p. 143) se rattachent au même ordre de phénomènes.

(2) AsaL^o.' Notice sur le Tonnerre, p. 43 et 46.

duction que l'on emploie, peut fournir une plus grande quantité d'électricité.

On peut compter aussi parmi les causes de la vivacité de la lumière émise quelquefois par les globes fulminants l'incandescence des particules cosmiques de l'atmosphère, qui, bien qu'en quantité très minime, ajoutent leur éclat à celui de l'air et des gaz de la vapeur d'eau raréfiés et incandescents.

Ces particules cosmiques contiennent, en effet, outre les matières organiques, des matières minérales telles que le fer, la silice, la chaux, etc. (*), substances douées d'un grand pouvoir d'irradiation, à une haute température. On a vu d'ailleurs plus haut (155) les effets lumineux qui résultent, en particulier, de l'incandescence de la silice sous l'action de l'électricité. (Lumière électrosilicique.)

171. — La couleur des globes fulminants, qui est très variée, comme celle des éclairs ordinaires, dépend, suivant nous, des conditions hygrométriques de l'atmosphère, et aussi de la quantité d'électricité en jeu.

Si la vapeur d'eau est très abondante, l'hydrogène provenant de sa dissociation domine, et le globe tend à^ avoir une couleur rouge, puisque c'est la couleur plus particulièrement propre à l'hydrogène raréfié traversé par un fort courant.

(1) V. Les poussières de l'aiv, par Gaston Tissandier, p. 12. Paris,

Si, d'autre part, le flux électrique est relativement moins abondant, la raréfaction et la dissociation sont moins complètes sur son parcours, et la couleur tend vers le bleu violacé propre à l'air raréfié.

Les nuances intermédiaires s'expliqueraient par les proportions variables entre les gaz raréfiés de l'air et de la vapeur d'eau.

172. — L'odeur particulière qui accompagne la chute des globes de feu et même de la foudre ordinaire peut s'expliquer encore par la combustion des parcelles cosmiques, jointe à celle de la matière même frappée directement par la décharge sur le point où elle atteint le sol. On conçoit que dans le long parcours d'un éclair ou la traversée d'une colonne d'air par le flux électrique, les parcelles cosmiques rencontrées soient en assez grand nombre pour donner une odeur sensible par leur combustion.

L'ozone et les produits nitreux formés par la combinaison des éléments de l'air y contribuent aussi, sans doute, pour une certaine part.

173. — Le bruissement qui accompagne l'apparition des globes fulminants et que l'on retrouve dans l'expérience décrite plus haut (135) provient de la vaporisation rapide que développe le flux électrique.

Nous ajouterons que, pendant la décharge produite, en particulier, par l'électrode positive au-dessus de l'eau distillée (140), on entend comme un bruit de souffle très marqué, dû évidemment à la vaporisation de l'eau qui s'échauffe, sous l'action de la flamme émanant de cette

électrode, bien plus fortement que sous l'action de l'électrode négative.

174. — Ces considérations, jointes à celle du sens positif ordinaire de l'électricité atmosphérique , nous portent à penser que le signe électrique des globes fulminants,, qui résultent de l'écoulement direct de l'électricité des nuages, doit être poùtif, tandis que celui des feux Saint-Elme, des aigrettes, colonnes lumineuses (189), et autres effets électriques produits par l'influence doit être négatif.

175. — Le mouvement gyratoire que l'on a observé quelquefois dans les globes fulminants doit résulter simplement de la réaction due à l'écoulement du flux électrique, de même que le mouvement gyratoire des globules liquides (136) ou des filets lumineux composant les flammes ovoïdes (138) formées à la surface du voltamètre.

176. — La foudre globulaire se présente, soit sous la forme d'une simple chute de boules de feu plus ou moins nombreuses, qui disparaissent immédiatement, soit sous la forme d'un globe unique qui se meut avec lenteur, et reste quelquefois longtemps visible.

Dans le premier cas, les globes de feu nous paraissent devoir leur origine à des éclairs d'un genre particulier que nous décrirons plus loin, sous le nom à'éclairs en chapelet (188), et dont nous expliquerons la formation.

Ce sont des éclairs produits par l'écoulement d'une plus grande quantité d'électrité que celle des éclairs ordi-

naires, et qui entraîne la production de ventres ou d'agglomérations sphériques de matière raréfiée électrisée sur leur parcours.

177. — Le second cas, consistant dans la marche lente d'un globe fulminant, peut se produire, selon nous, de deux manières différentes.

On a vu plus haut (141) que les globules de feu, obtenus au-dessus de l'eau ou même au-dessus d'une surface conductrice quelconque à l'aide d'un courant électrique de haute tension, suivaient naturellement les mouvements de l'électrode à l'extrémité de laquelle il se produisent ; que, si l'on opérait dans l'obscurité, ou si on masquait par un écran le fil servant d'électrode et oscillant comme un pendule, on ne voyait plus qu'un globule de feu en mouvement au-dessus de la surface conductrice.

De même, dans la nature, si un nuage orageux, chargé d'une grande quantité d'électricité, vient à passer à une faible hauteut au-dessus du sol, il peut se former une colonne ou trombe d'air humide fortement électrisée et invisible qui sert d'électrode, et produit l'écoulement du courant électrique sous forme d'un globe de feu qui apparaît à son extrémité. Cette colonne étant essentiellement mobile, le globe de feu en suivra naturellement tous les mouvements.

178. — Mais la marche lente des globes fulminants peut se produire aussi, d'une autre manière, alors même qu'il n'y aurait pas déplacement d'une colonne d'air humide électrisée.

Nous avons montré, par l'expérience de l'étincelle élec-

trique ambulante (1S2), figure 48, comment, dans certaines conditions, une étincelle globulaire pouvait se mouvoir spontanément d'une manière assez lente pour qu'on pût assister au développement successif de ses capricieuses sinuosités. Il suffisait de déterminer la production d'une étincelle cT électricÂté dynamique à haute tension entre les deux armatures d'un condensateur dont la lame isolante très mince pouvait être facilement percée, ou présentait d'avance quelque fissure. L'étincelle, au lieu d'avoir une durée instantanée, cheminait alors en brûlant devant elle la matière même du condensateur et s 'agrégeant en un globule de feu.

On peut donc admettre qu'il se forme de même dans l'atmosphère, sur le point où apparaît la foudre globulaire, les éléments d'un condensateur, dans lequel une couche ou colonne d'air humide fortement électrisée joue le rôle de l'armature supérieure, le sol celui de l'armature inférieure, et la couche d'air interposée celui de la lame isolante (^).

Cette couche d'air isolante étant traversée par le flux électrique, l'écoulement se produit, sous la forme globulaire, entre le sol et la colonne ou couche humide électri-

(1) L'intervention d'une bande d'air isolante, dans la production du phénomène, avait été, du reste, déjà admise par M. du Moncel : « La marche lente du globe de feu, dit M. du Moncel, ne serait que le résultat des variations dans la direction de cette bande isolante ou du courant d'air qui l'aurait motivée, variations qui déplaceraientle point où l'écoulement du fluide électrique se manifesterait à l'état lumineux. » [Notice sur le Tonnerre et les Éclairs, p. 51. Paris, 1857).

sée formant l'armature suiDérieure. Quand la base de cette colonne offre une certaine étendue, comme cela arrive, si elle forme une portion même de la nuée électrisée descendue très près du sol, le globe de feu reste en communication avec cette armature, sans qu'elle se déplace, et continue seul sa marche en traversant la couche d'air isolante, d'une manière irrégulière, suivant les varia-^ lions d'épaisseur ou de résistance qu'elle présente, de même que, dans notre expérience, le petit globule de feu chemine entre l'armature supérieure et l'armature inférieure du condensateur, sans le déplacement des électrodes ni des armatures.

Dans l'expérience que nous rappelons, l'étincelle est, il est vrai, un globule de matière solide en fusion; mais les autres exemples que nous avons cités permettent de supposer que des sphéroïdes de gaz incandescents présenteraient les mêmes phénomènes.

On pourrait objecter aussi à ces comparaisons que les globes de feu naturels ne se produisent point, à l'extrémité d'électrodes métalliques. Mais on admet aujourd'hui l'identité de la foudre et des étincelles des machines électriques, bien que ces étincelles partent de conducteurs métalliques, et les amas de vapeur d'eau qui forment les nuages électrisés sont considérés comme des conducteurs analogues. Il est donc permis d'assimiler de même à une électrode métallique conduisant un courant de haute tension une colonne d'air humide par laquelle l'électricité des nuages orageux descend quelquefois jusque près de la surface du sol.

179. — On peut s'expliquer également, par les considérations qui précèdent, comment les globes fulminants disparaissent quelquefois sans bruit, ou sont accompagnés, dans d'autres cas, du bruit du tonnerre.

Quand l'épaisseur de la couche d'air isolante qui sépare la couche nuageuse électrisée de la surface du sol devient trop grande, sur le parcours du globe fulminant, et quand, d'autre part, la quantité d'électricité fournie par la nuée orageuse n'augmente pas, l'écoulement électrique cesse, et la flamme globulaire disparaît sans bruit, de même que le globule de feu produit à la surface du condensateur cesse d'apparaître quand l'épaisseur de la lame isolante devient trop grande.

180. — Si, au contraire, l'orage augmentant d'intensité, 'ou la nuée électrisée se rapprochant plus du sol, de nouvelles quantités d'électricité viennent affluer à la surface de la couche d'air isolante, l'écoulement, au lieu de continuer de se faire d'une manière relativement calme et silencieuse, sous la forme globulaire, s'opère brusquement, sous la forme d'une décharge proprement dite, accompagnée du bruit du tonnerre.

On conçoit alors que, du point même oi^i apparaissait le globe fulminant, partent, dans tous les sens, des traits de de foudre sinueux ou en zigzag qui frappent les objets environnants (M.

(I) Notre explication sur ce point est presque identique à celle qui a été donnée par M. du Moncel : « L'explosion du globe de feu et les « éclairs quillancorait latéralement », dit M. du Moncel, <( ne seraient

481. — Mais nous n'entendons point dire par là que le bruit soit dû à l'explosion du globe fulminant lui-même.

Si on se reporte aux notions que nous avons données sur leur nature (166), d'après les analogies tirées de nos expériences, on comprend que ce n'est point une petite masse d'air raréfié et lumineux par le passage du flux électrique qui peut éclater avec le bruit du tonnerre et se résoudre en traits foudroyants.

La source du phénomène final est dans le réservoir même d'électricité que renferme la nuée orageuse, et qui se décharge au point oii l'écoulement avait commencé sous la forme du globe de feu (^).

182. — Quand la foudre globulaire se manifeste sous la forme d'une chute de globes de feu qui n'apparaissent qu'un instant (176), le bruit du tonnerre accompagne cette chute et ne doit pas être attribué non plus aux globes

(c autre chose que la décharge électrique pure et simple, déterminée <( par les corps conducteurs, interposés dans la bande d'air isolante « et à portée desquels se trouverait le météore. » {Notice sur le Tonnerre et les Éclairs, p. 51.)

(1) Nous avions pensé d'abord, comme plusieurs auteurs ou observateurs, que l'explosion accompagnant la disparition des globes fulminants était due à l'électricité qui y était accumulée ; mais nous avons modifié nos idées sur ce point, depuis nos dernières expériences. Il y a, sans doute, accumulation ou agglomération de matière électrisée, puisqu'il y a renflement sphérique de l'espace rendu lumineux par l'écoulement de l'électricité ; mais , comme nous l'exposons ci-dessus, c'est l'électricité affluant de toute la nuée qui produit la décharge accompagnée du bruit du tonnerre, et non la faible quantité d'électricité du globe lui-même.

eux-mêmes, mais à tout l'ensemble de l'éclair en chapelet d'où ils dérivent (188) et dont ils constituent des grains détachés.

183, — L'intensité exceptionnelle du bruit du tonnerre, mentionnée souvent dans les relations de chute de foudre globulaire, s'explique encore par la quantité d'électricité en jeu, toujours plus grande pour la manifestation de ce phénomène que dans les cas ordinaires.

Le volume du flux électrique, si on peut s'exprimer ainsi, c'est-à-dire la masse de matière pondérable traversée et raréfiée par la décharge, est alors plus grand. De là naturellement un plus grand vide produit.

Mais comment l'électricité produit- elle le vide? s'est-On demandé pendant longtemps. Nos expériences permettent, croyons-nous, d'y répondre simplement : Par l'action calorifique puissante et instantanée que développe l'électricité et qui vaporise toute matière placée sur son passage.

La plupart des phénomènes que nous avons décrits (135 à 160) ne sont, en effet, que des conséquences de la vaporisation produite, sur des liquides ou des surfaces humides, par un flux électrique réunissant à la fois la quantité et la tension.

184. — On s'explique comment les paratonnerres ont été souvent inefficaces dans les cas de foudre globulaire, en considérant que l'apparition d'un globe fulminant révèle un commencement d'écoulement abondant et continu de Télectricité de la nuée orageuse en un jjoint d'élection particulier, et que la simple action à' influence

exercée par le voisinage d'un paratonnerre ne saurait arrêter cet écoulement une fois déterminé.

Si ces giobes à mouvements lents paraissent inoffensifs par eux-mêmes, puisque des observateurs, auprès desquels ils se sont pour ainsi dire promenés, n'en ont reçu aucune atteinte, ils n'en sont pas moins la source de grands dang'ers ; car ils représentent soit l'extrémité même d'une électrode nuag'euse, soit ce point d'élection où elle exerce sa plus grande influence, et ils annoncent une tendance à une décharge imminente d'autant plus destructive qu'il y a une plus grande quantité d'électricité en jeu.

On ne saurait donc trop multiplier les directions dans lesquelles peut agir un paratonnerre pour prévenir la formation de ce point particulier d'écoulement d'un flux abondant d'électricité.

Les paratonnerres à pointes multiples de MM. Melsens et Perrot nous paraissent tout à fait indiqués dans ce cas, et préférables à des paratonnerres à pointe unique d'une grande hauteur.

Quelques-unes des expériences que nous avons décrites, telles que l'étincelle en forme de corbeille à pointes de flammes produite au-dessous d'une électrode positive amenant un courant de forte tension à la surface d'un liquide (143), figure 50, les perforations produites sur une matière organique humide avec formation de cratères bordés de filaments redressés et divergents autour du point frappé par la décharge (160), figure 68, indiquent la forme que l'électricité négative semble choisir de préférence

pour aller en quelque sorte à la rencontre de l'électricité positive et la neutraliser.

Ces expériences militent donc en faveur de la disposition en corbeille de pointes adoptée par M. Melsens pour les paratonnerres de l'Hôtel de ville de Bruxelles et appuient particulièrement les vues du savant belge à ce sujet (^).

185. — La dernière expérience que nous venons de rappeler (160), figure 68, offre en outre une image frappante des effets de dessication produits par la foudre sur les végétaux, de leur division en lattes, en lanières ou en brins innombrables; elle explique leur arrachement, leur soulèvement, e-t les effets d'aspiration qui accompagnent souvent les décharges de l'électricité atmosphérique.