NUAGES DE GOUTTELETTES, OPAQUES

Influence de l'épaisseur. — La nature nous offre rarement des nuages aussi transparents que ceux que nous venons d'étudier. Ainsi que l’a remarqué Soret, le cas d’un nuage opaque est assez différent : chaque goutte recoit de la lumière, non seulement de la source, mais aussi des gouttes environnantes.

Comme chaque goutte diffuse une lumière dont l'intensité et l’état de polarisation varient beaucoup, suivant la direction, il serait très difficile de calculer la courbe de polarisation.

On peut, cependant, prévoir que la polarisation d’une couche nuageuse très étendue, éclairée uniformément sur toute sa surface, ne doit pas dépendre de la distance entre les gouttes, car cette distance est toujours grande vis-à-vis de leur diamètre. La polarisation doit être fonction seulement de l’opacité de la couche.

J'ai essayé de résoudre le problème, expérimentalement, au moyen du dispositif suivant :

Une solution colloïdale, formée de grains sphériques transparents en suspension dans l’eau, est contenue dans un ballon de verre d’un demi-litre dont elle occupe l'hémisphère inférieur ; l'hémisphère supérieur est rempli d’éther.

La substance des grains est soluble dans l’éther, ce qui empêche ceux-ci de se coller à la surface de séparation des deux liquides.

Le ballon est placé au centre du goniomètre et le faisceau lumineux de la source est élargi, de manière à éclairer presque toute la surface du nuage de granules, tandis que le polarimètre est pointé sur sa partie centrale.

Avec une solution colloïdale très opaque, les conditions sont équivalentes à celles d’un nuage épais, de dimensions indéfinies, éclairé par le Soleil et étudié par un observateur placé au-dessus de sa surface. Le rayon réfléchi sur la surface de séparation des deux liquides était éliminé, en faisant l’angle d'incidence un peu plus grand que l'angle de la normale et de la direction du polarimètre.

Les angles de vision ont été calculés en tenant compte dela réfraction, produite à la séparation des deux liquides, qui était toujours inférieure à 49.

Cette réfraction apportait, dans les mesures de polarisation, des erreurs infé-

NB9,T SUBP OUFSQI ep O[EPIOTTO0 UOFFNTOS - OS “By

NB6,T SUBP ouFIBjudeuouorq ep UOTSTNUY - Ep ‘AT

— Angle de vision en degrés -

OU TITFIU ue ‘ epstierod ®1e FUNT ep uoFyaodoxq

- SOUQTIIFU ue ‘ epstierod OIe FUNT 0p uoF}z0d0ozxq4

enbedo se uoyintos - g

enbedo sg1y uotintros - Y ln ee

SONTIP 813 UOFINTOS - y

rieures à 1 millième ; il aurait d’ailleurs été facile de la supprimer en dissolvant dans l’eau une substance quelconque, pour rendre son indice égal à celui de l’éther.

J’ai cherché à étudier, par ce procédé, des solutions colloïdales formées de grains sphériques ayant, par rapport à l’eau, un indice se rapprochant autant que possible de 1,33, indice de l’eau par rapport, à l’air.

Elles étaient préparées en dissolvant le corps dans l'alcool et en versant la solution dans une grande quantité d’eau.

Le diiodométhane, d indice 1,757, décoloré par contact avec du mercure, n’a pas donné une solution assez stable pour permettre les mesures.

Le sulfure de carbone s’est comporté de même.

J'ai obtenu une solution suffisamment stable avec la bromonaphtaline. Examinée au microscope, elle s’est montrée formée de grains de tailles diverses ; les plus mrombreux avaient un diamètre d'environ 2u. La solution, interposée devant une source lumineuse, dans une cuve à faces parallèles, donnait une couronne floue d'environ 11° de rayon.

La courbe B, figure 49, a été obtenue avec cette solution, assez concentrée pour diffuser complètement la lumière sur une épaisseur de 1 centimètre ; la courbe A est donnée par la même solution, diluée jusqu’à diffuser seulement quelques centièmes de la lumière incidente.

Elles ont sensiblement la même forme. Les diffusions multiples ont pour principal effet de diminuer la polarisation qui est, en moyenne, trois fois et demie plus faible dans le premier cas ; de plus, les ordonnées paraissent un peu moins réduites pour les grands angles que pour les petits, ce qui est naturel puisque les grains diffusent plus de lumière à l'opposé de la source que vers celle-ci.

On peut même prévoir, pour cette raison, que les diffusions multiples doivent, dans certains cas, diminuer l’angle d inversion principal qui est ici de 1200.

En effet, les rayons qui parviennent au polarimètre, à 1200 de la source, après avoir été diffusés une seule fois, ne sont pas polarisés. Ceux qui ont subi deux diffusions, sous des angles de l’ordre de 15o°, sont polarisés négativement et, comme les granules envoient beaucoup de lumière sous cet angle, leur polarisation peut dominer, ce qui aurait pour effet d’abaisser la courbe et de diminuer l'angle d’inversion.

Cet effet doit être d'autant plus marqué qu'une goutte isolée diffuse, au total, plus de lumière polarisée négativement et moins de lumière polarisée positivement.

J'ai répété ces expériences avec une solution colloïdale de résine synthétique, d indice 1,63, obtenue par précipitation de sa solution alcoolique.

Les grains formés étaient très petits ; la plupart ne présentaient, au microscope

muni d’un objectif à immersion, aucun diamètre apparent sensible. La solution,

moyennement étendue, paraissait rouge par transmission et diffusait une lumière bleutée.

Les courbes B et A, figure 50, montrent les résultats obtenus avec cette solution très concentrée, puis très étendue. Elles ont la même forme et leurs ordonnées sont, à peu près, dans le rapport de 1 à 4.

Il serait intéressant de poursuivre ces expériences avec une solution colloïdale formée de grains ayant, par rapport à l’eau, un indice relatif voisin de 1,35. Peutêtre pourrait-on former ces grains avec une solution de phosphore dans la bromonaphtaline ou même dans une résine. On pourrait ainsi étudier des cas équiva-

lents aux divers nuages aqueux.

TROÎSIÈME PARTIF