CHAPITRE IV

Analogies avec les aurores polaires. — Sur la formation des aurores polaires, et sur l'origine de l'électricité atmosphérique.

230. — L'expérience bien connue de de la Rive sur la rotation des lueurs électriques, produites dans le vide, autour d'un aimant (*), a déjà fait ressortir l'origine électrique des aurores polaires et leur liaison avec le magnétisme du globe.

Mais il restait à expliquer encore un certain nombre de circonstances qui accompagnent leur apparition.

Les expériences que nous avons décrites (157), figures 61 à 63, dans lesquelles le flux électrique se trouve en présence de masses aqueuses ou de surfaces humides, comme dans l'atmosphère, nous ont paru présenter une série de phénomènes tout à fait analog'ues à ceux des aurores polaires (^).

(1) V. Traité d'électricité, par A. de la Rive, t. II, p, 248, et t. III, p. 289.

[%) Comptes rendus, LXXXI, p. 185, 26 juillet I87S ; et t. LXXXIl, p. 626, 13 mars 1876.

231. — On y reconnaît, en effet, malgré l'exiguïté des proportions, les couronnes, les arcs lumineux à franges de rayons brillants, réguliers ou sinueux, et animés d'un rapide mouvement ondulatoire.

Ce mouvement d'ondulation, en particulier, offre une complète analogie avec celui qu'on a comparé, dans les aurores, aux plis et aux replis d'un serpent ou à ceux d'une draperie agitée par le vent.

232. — Bien que la lumière jaune domine dans ces expériences, par suite de l'emploi de l'eau salée, on observe aussi, sur les points oii l'eau provenant de la vapeur condensée est moins chargée -de sel, des teintes pourpres et violacées analogues à celles des aurores ('),

233. — Les rayons de l'arc lumineux des aurores polaires doivent provenir, de même que ceux qu'on observe dans ces expériences, de la pénétration du flux électrique dans les amas humides ou glacés qu'il rencontre. Le vide qui en résulte se comblant à mesure, de nouveaux rayons se reforment sans cesse, et l'on s'explique ainsi comment les jets de lumière des aurores dardent ou paraissent lancés et renouvelés à chaque instant.

234. — Le cercle ou segment obscur formé dans les aurores par la brume ou le voile nébuleux que rencontre

(1) Voir les descriptions d'aurores polaires dans les ouvrages ou travaux de A. de \{m'nho\à.{. [Tableaux de la Nature, Cosmos); Bravais, Loltin, etc. [Voyages en Scandinavie); Arago [Notices scientifiques); Piazzi-Smyth [Observations faites à VObservatoire royal d'Edimbourg, 1877, vol. XIV, pi. 5, 6 et 7.) Liais; [Les Mondes, t. XXXVm),etc.

le llux électriqne correspond, dans l'expérience, au cercle ou segment humide qui environne l'électrode, et autour duquel s'épanouit le courant voltaïque.

Les portions les plus voisines du point d'oii s'écoule le llux électrique étant vaporisées, ce n'est qu'à une certaine distance que l'onde électrique arrêtée se transforme en chaleur et en lumière.

235. — L'analogie de forme entre l'arc lumineux produit, dans nos expériences et celui des aurores est aussi très frappante. Cette forme de l'écoulement du flux électrique dans le voltamètre vient de ce que le liquide n'entoure pas tout à fait l'électrode. Mais si cette électrode est immergée davantage, il se produit (137) des ondes ou des cercles lumineux entiers, de même que dans les aurores dont l'arc n'est souvent considéré que comme la portion visible pour l'observateur d'un cercle lumineux complet.

236. — On a vu que, dans les mêmes expériences, le liquide est violemment agité par le flux électrique ; des tourbillons se forment par le choc des ondes électrisées les unes contre les autres, et, si l'on opère avec peu de liquide, il se produit finalement une ébuUition lumineuse correspondant à cette fluctuation de lumière qui caractérise aussi les aurores polaires.

237. — La vapeur d'eau se dégage avec d'autant plus de vivacité et d'abondance que l'électrode pénètre plus dans le liquide. Ce phénomène, que les plus fortes batteries de l'électricité statique permettent à peine de soupjçonner, est important à considérer ; car il explique

iialurellemeiit les chutes abondantes de pluie ou de neige qui ont presque toujours été constatées pendant les aurores polaires (^).

238. — La production de grands vents à la suite de l'apparition des aurores boréales montre, ainsi que nous l'avons fait remarquer au sujet de la grêle, que la décharge d'une grande quantité d'électricité dans l'atmosphère entraîne, par son action calorifique, par la vaporisation instantanée et la condensation rapide qui en résultent, la formation de puissants courants aériens.

239. — Le bruissement qui a été souvent entendu pendant les aurores est dû, comme celui qui accompagne nos expériences, à la vaporisation produite par les sillons de feu électrique pénétrant dans une masse humide.

« Ce bruit est surtout, dit-on^ fort intense quand les rayons sont dardés avec vivacité (^). » La production du bruissement dans le voltamètre est aussi d'autant plus

(1) « Plusieurs fois les aurores boréales ont été accompagnées de gelée blanche, et le plus grand nombre d'entre elles ont été suivies par de grandes chutes de neige ou de pluie, ou par des coups de vent violents et des tempêtes. » (Extrait d'une communication de Necker de Saussure à Arago. Notices scientifiques, t. I, p, 694.)

(2) Kaemtz. Traité de météorologie; traduction de Ch. Martins, p. 428.

— L'existence de ce bruit a été révoquée en doute par quelques observateurs; mais les nombreux témoignages émanant de personnes habitant la région même des aurores boréales prouvent que ce bruit se fait quelquefois entendre, sans doute quand la hauteur à laquelle se produit l'aurore n'est pas trop grande. (V. Arago, Notices scientifiques, t. I, p. 693.)

intense que les rayons qui bordent l'arc lumineux sont plus longs et se forment avec plus de vivacité au sein du liquide.

240. — Les perturbations magnétiques causées par les aurores se reproduisent dans ces expériences en plaçant une aiguille aimantée près du circuit. La déviation augmente ou diminue selon que l'arc lumineux se développe plus ou moins dans le liquide.

241. — Il résulte encore de ces faits que les aurores doivent êtres produites par un flux d'électricité positive ; car les phénomènes lumineux sont les mêmes que ceux do l'électrode positive dans le voltamètre, et l'électrode négative n'offre rien de semblable.

242. — Mais les aurores polaires sont-elles une décharge entre l'électricité positive de l'atmosphère et celle de la terre supposée négative? Si cela était, on devrait observer des chutes de foudre très fréquentes aux pôles, ou des lueurs et des aigrettes lumineuses sur les points saillants du sol, formant la contre-partie du phénomène qui se passe dans l'air. Or, l'observation montre qu'il n'en est pas ainsi. Nous inclinons donc à penser que c'est le vide imparfait des hautes régions qui, fonc-

Voici ce qu'en dit le D'" Hjaltalin, dans un Mémoire sur les Aurores boréales :

(f J'ai d'abord porté mon attention pour découvrir si quelque bruit accompagnait ou non les aurores boréales ; je crois pouvoir assurei' que ce bruit existe ; bien qu'on ne l'entende que relativement peu souvent; je l'ai entendu seulement six fois sur cent observations. '> (V. X Année scientifique, 1864, par Louis Figuier, p. 107).

(ionnant comme une immense enveloppe conductrice, joue le rôle de l'électrode négative dans les expériences rappelées ci-dessus, et que l'électricité positive s'écoule vers les espaces planétaires, et non vers le sol, à travers les brumes ou les nuages glacés qui flottent audessus des pôles.

243. — Quant à l'origine de cette électricité polaire, on a admis qu'elle venait de l'équateur et des régions tropicales. Mais on peut objecter que les nuages électrisés doivent se décharger dans un aussi long parcours, et l'on sait, en effet, que les orages sont de plus en plus rares, à mesure que l'on s'approche des pôles. Des analogies déduites de nos expériences et que nous indiquerons plus loin (chap. VI), nous ayant conduit à considérer les corps célestes comme chargés d'électricité positive, la seule espèce d'électricité peut-être qui existe, nous serions porté à regarder la terre elle-même comme chargée d'électricité positive se dégageant du sol et des mers par voie de simple émission, et rayonnant de toute sa surface, aux pôles comme à l'équateur, en produisant des effets très différents dans l'atmosphère, par suite des conditions météorologiques tout à fait opposées de ces régions.

244. — L'électricité positive émanant ainsi du globe terrestre ne serait pas, selon nous, le résultat d'une production ou génération proprement dite, par des causes physiques ou chimiques. Elle ne serait point due à l'évaporation, ni au frottement, ni à des actions thermoélectriques, mais proviendrait d'une charge primitive

ou provision d'électricité propre à la terre elle-même, emportée par elle, à l'orig-ine de sa formation, et qui tendrait à se dissiper, de même que la chaleur qu'elle possède, avec une lenteur extrême, en raison de sa masse considérable.

245. — Cette électricité, pénétrant l'atmosphère, gagnerait sans cesse les couches supérieures dont l'air, de plus en plus raréfié, offre d'immenses espaces conducteurs,, et se répandrait de là dans les régions planétaires. Les couches inférieures de l'air voisines de la terre n'étant point raréfiées, on conçoit que l'électricité positive n'y apparaisse qu'en faible quantité et s'accumule dans les couches plus élevées. Ainsi s'expliquerait l'accroissement 'de la quantité d'électricité positive, à mesure qu'on s'élève dans l'atmosphère.

246. — La terre ne se comporterait donc pas, suivant nous, vis-à-vis de l'atmosphère, comme un corps qui produirait de l'électricité par le frottement d'un autre corps prenant l'électricité contraire. Car on serait entraîné alors à admettre que cette production a lieu à la surface de séparation de la terre de l'atmosphère, sans aucune action physique ou mécanique apparente autre que l'évaporation lente à la surface des mers. Or, il est reconnu aujourd'hui que le phénomène de l'évaporation n'est pas par lui-même une source d'électricité.

Les vapeurs formées au-dessus des mers nous paraissent constituer seulement un prolongement conducteur, dans r atmosphère , de la masse liquide conductrice du globe, de laquelle émane, par suite de sa tension, l'électricité

positive. On s'explique ainsi que le dégagement d'électricité soit plus grand au-dessus des mers qu'au-dessus de la croûte solide du globe. La vapeur d'eau facilite la diffusion de l'électricité dans l'air qui, à la pression ordinaire, se comporte comme un corps isolant,

247. — On comprend également, d'après cette hypothèse de la terre considérée cornme un corps électrisé dans toute sa masse, que cette électricité propre puisse se dégager, par voie d'éruption, pour former les nuées volcaniques, toujours accompagnées d'éclairs et de tonnerre, et se manifester aussi lors des tremblements de terre qui se rattachent aux mouvements internes d'une masse liquide fondue, chargée d'électricité.

Les vapeurs produites au-dessus de cette masse fondue, et trouvant une issue par les volcans, doivent nécessairement entraîner de l'électricité, de même que les vapeurs formées au-dessus des mers, sans qu'il soit nécessaire pour cela d'admettre des effets chimiques souterrains produisant de l'électricité par des moyens qui nous seraient inconnus.

248. — Si Ton considère maintenant cette émission d'électricité dans les régions équatoriales et tropicales où l'évaporation est très abondante, il en résulte naturellement des nuages fortement électrisés et des orages continuels.

Ces nuages ne peuvent s'élever directement à une grande hauteur ; car ils sont emportés par les vents réguliers de ces régions, et les phénomènes électriques, tout en apparaissant au-dessus même des points où les orages

ont pris naissance, continuent de se reproduire sur leur parcours, mais en s'afFaiblissant à mesure que la latitude augmente,

249. — Aux pôles, au contraire, oii l'évaporation est beaucoup plus faible, la quantité d'électricité tendant à émaner du globe terrestre est, sans doute, moins abondante, car l'air moins humide à la surface du sol ou des mers de ces régions s'en charge avec moins de facilité ; mais celle qui se dégage s'élève directement dans les couches supérieures de l'atmosphère et forme ainsi une sorte de nappe électrisée tendant à se diffuser dans l'espace.

Si aucun amas humide conducteur ne vient s'interposer entre cet écoulement de l'électricité, à partir des régions déjà hautes de l'atmosphère vers des régions encore plus élevées, le flux électrique se décharge d'une manière obscure ou faiblement lumineuse ; car la transition de couches d'air moins raréfiées aux couches plus raréfiées n'est pas brusque, mais graduelle. Son passage ne se révèle alors que par des perturbations magnétiques.

Si, au contraire, les amas nuageux à l'état de globules liquides ou de cristaux de glace flottent dans l'intervalle, des effets lumineux se manifestent comme dans nos expériences, et on observe des aurores polaires (').

(1) «... Les derniers observateurs placent le siège de ces apparitions, non pas à la limite de notre atmosphère, mais dans la région même où se forment les nuages et les amas de vapeur vésiculaires...»

250. — Cette manière d'envisager la terre comme chargée d'électricité positive, ainsi que l'atmosphère elle-même, semble rendre inexplicables, au premier abord, les décharges qui se produisent, dans les orages ordinaires, entre les nuages électrisés positivement et le sol également /?052Ïz/.

Mais cette difficulté apparente se résout facilement, si l'on considère qu'une portion donnée de la surface du sol, tout en émettant de Télectricité positive, en esL beaucoup moins chargée que l'amas nuag'eux qui passe au-dessus, après avoir récolté et emmagasiné, sur son parcours, l'électricité positive répandue dans l'air, et apportant aussi une grande partie de celle qu'il a prise, lors de sa formation même, au-dessus des mers, dans les régions chaudes.

Il en résulte que cette portion du sol, n'ayant qu'une tendance positive relativement faible, devient, jjar influence^ fortement négative. Les choses se passent comme entre les nuages eux-mêmes, qui peuvent être tous électrisés positivement et sont néanmoins le siège de violentes décharges, parce qu'ils sont électrisés à des degrés différents (^).