CHAPITRE II

De ratmosphére, de sa haateur; de l'air, de sa composition.

Ce qu'on entend par firmament ; §a couleur. — Hauteur de l'atmosphère. Méthode de La Hire et Halley pour déterminer la hauteur de l'atmosphère. — Réfractions astronomiques. — Division de l'atmosphère par couches; résultats obtenus par Laplace, Biot et Pouillet. -~ Considéra-

• tiens tirées des étoiles filantes par Brandes et Benzemberg. — De l'air, de sa composition ; ses propriétés ; propagation du son.

On sait que le globe terrestre, à peu près rond en tous sens, est tout à fait isolé dans l'espace.

La masse de l'air qui l'environne de toutes parts se nomme atmosphère et forme un cercle plus ou moins volumineux ou en quelque sorte un nouveau globe, dans lequel celui que nous habitons semble nager^ et dont le poids le comprime également de tous les côtés.

On désigne la couleur azurée de l'atmosphère sous le nom assez impropre Aq firmament ; elle devient d'un bleu de plus en plus foncé à mesure qu'on s'élève sur les hautes montagnes ou au moyen des ballons.

Que l'air soit en repos ou en mouvement, nous sentons qu'il nous résiste ; mais il nous résiste toujours bien moins que les matières solides. 11 propage les sons k

DE L ATMOSPHERE; DE L AIR, ETC. ic)

de grandes distances par des ondes sonores analo{(urs, quoique diiTérentes, aux ondes que Ton produit k la surface des eaux. On trouve que le son se propage dans l'air avec une vitesse de 34o mètres par seconde. La vitesse • augmente, quoique faiblement, suivant que l'air est plus ou moins éichauffé.

Quoique Tair nous semble dépourvu de saveur et d'odeur par l'habitude que nous avons d'y être continuellement plongés, cependant il est plus que probable que ce gaz renferme une infinité de propriétés que nous ne pouvons connaître. Les matières qui possèdent ces propriétés sont si légères et si ténues, qu'elles sont impondérables ; mais elles n'en sont pas moins la source et l'origine de bien des produits terrestres et de qualités météoriques, que sans nul doute ces produits ont la faculté de s'assimiler.

Nous savons que l'air est beaucoup moins pesant que l'eau, qui pèse environ 770 fois davantage quand l'air est parfaitement sec. Gomme cependant il existe toujours de la vapeur d'eau dans l'air et que la vapeur pèse moins qu€ l'eau, de cinq huitièmes environ, il en résulte que l'air humide ou chargé de vapeurs est un peu plus léger que l'air sec, tout étant d'ailleurs dans les mêmes conditions.

Nous savons aussi que l'air augmente de volume par la chaleur, sans que pour cela son poids augmente; comme nous savons qu'il diminue de volume, suivant qu'il est plus ou moins pressé ou refroidi.

^O PHt^MIÈRE PARTIE. — CUAPiTRE JI.

Pendant longtemps on a cru que Tair atmosphérique était simple de sa nature ; mais l'analyse des chimistes a fait reconnaître qu'il est formé par le mélange de deux gaz simples, l'azote et l'oxygène, sans compter la vapeur d'eau qui s'y trouve habituellement, plus une petite quantité d'acide carbonique, et plus aussi toutes les odeurs et exhalaisons terrestres, végétales, animales, et exhalaisons des eaux croupissantes.

La hauteur de l'atmosphère n'a pu être fixée que d'une manière approximative. D'abord on avait pensé, d'après différentes considérations et des expériences faites avec le baromètre, que notre atmosphère pouvait avoir moins de 6 lieues d'étendue en hauteur; mais l'opinion la plus commune admet aujourd'hui qu'elle peut être de i5 a 20 lieues, différence énorme, qui doit faire penser que l'on est encore peu instruit sur cette question.

M. de La Hire, frappé de cette incertitude et désirant une solution moins vague, se proposa de connaître la hauteur de l'atmosphère en faisant usage d'une méthode indiquée par Kepler, et qu'il perfectionna. 11 employa la lumière qu'on appelle crépuscule, qui commence avant le lever du soleil et qui dure encore quelque temps après que cet astre est couché. Cette lumière est réfléchie par l'atmosphère, et on l'aperçoit dans le climat de Paris lorsque le soleil est a 18 degrés au-dessous de l'horizon. MM. de La Hire et Halley, se servant de cette méthode avec adresse et précaution, conclurent avec assez

DE L ATMOSPIIÊHfc; DE L'aIR, ETC. ai

de vraisemblance, mais non avec criiituilcs \vs rrsuUals obtenus par eux tenant encore, disait-on, a quelques hypothèses qui pourraient bien n'être pas précisément d'accord avec la nature, que la hauteur de Tatmosphère était de i5 à i6 lieues.

De nos jours non plus la hauteur de ratmosphère n'a pas pu être fixée d'une manière beaucoup plus précise. Lamarck avait divisé l'enveloppe fluide du globe terrestre en i8 lieues, et ces i8 lieues, en 9 «ouches de 2 lieues chacune. C'était dans la première couche qu'il plaçait les vents, les pluies, les neiges, brouillards, tempêtes, orages, etc. Après Lamarck, on évalua la hauteur de l'atmosphère k la trois-centième partie du diamètre de la terre. Les couches dont elle se compose ont été reconnues d'épaisseurs différentes, ainsi que le prouvaient les observations faites sur les montagnes. Laplace a calculé que l'air à 12 lieues de hauteur doit être aussi rare que sous le récipient d'une machine pneumatique où l'on a faille vide. M. Biot est arrivé à des résultats presque analogues. M. Pouillet estime la hauteur de l'atmosphère à environ 100 kilomètres ou 2 5 lieues.

Mais devons-^nous nous en tenir exclusivement aux réfractions astronomiques ou toutes autres pour en conclure la véritable- hauteur de l'atmosphère La science, qui ne s'arrête jamais, peut-elle faire la une station définitive? Il peut en effet y avoir bien d'autres méthodes, ainsi que nous avons eu soin de le faire remarquer dans notre IntroductionhistoriquesurlesctoUesfilantes, page 1 22,

en parlant des observations d'étoiles filantes faites avec un télescope par Tastronome Mason. c Si, nonobstant le

> grossissement qui devait rendre les diamètres et les » vitesses 80 fois plus considérables, les météores vus

> dans le télescope ont paru conserver les dimensions » et la rapidité de ceux que l'on voyait à l'œil nu, il faut » en conclure que les premiers météores, ou météores » télescopiques , étaient environ 80 fois plus éloignés que » les autres, qui sont les premières grandjeurs. Si l'on » admet avec Brandes et Benzemberg que les mé- » téores visibles s'allument a 12 ou i5 milles géogra- » phiques de la terre, les météores télescopiques se- » ront à 1000 ou 1200 milles (1800 lieues de 25 au » degré). »

L'atmosphère a-t-elle une aussi grande élévation audessus de la terre ? Ou bien sommes-nous, à cette hauteur, dans le milieu résistant qu'a imaginé M. Ëncke, pour expliquer certaines anomalies cométaires? Quoi qu'il en soit, tâchons d'arriver, suivant nos forces, le plus près possible de la vérité ; car je pense bien que nous serons encore longtemps à l'atteindre entièrement.

La science a reconnu jusqu'ici qu'en dehors de l'atmosphère aucune matière ne peut brûler, puisque, passé ses limites, il^n'y a pas plus d'air que dans une macfiine pneumatique. Si ce fait est vrai, ce que je ne demande pas mieux que d'admettre, il faut en conclure que la profondeur des couches atmosphériques nous était bien peu connue, malgré les lois trouvées par les réfractions

DE l'atmosphère; DE L'aIR, ETC. 2^

astronomiques et les expériences barométriques (i).

Si nous nous en rapportons aux observations de Mason que je viens de rappeler, l'élévation serait au moins de 1800 lieues. Examinons si d'autres données» prises également parmi les particularités qu'offrent les météores filants visibles à l'œil nu, ne nous conduiraient pas à un résultat presque analogue, et ne nous donneraient pas une preuve évidente de cette hauteur de l'atmosphère.

A l'œil nu, nous suivons à travers l'espace neuf grandeurs d'étoiles filantes, dont trois grandeurs appartiennent aux globes filants, et six grandeurs aux étoiles filantes proprement dites. Depuis la i*^* grandeur jusqu'à la 9® grandeur, il existe des perturbations plus ou moins sensibles à l'œil nu. Ces perturbations, comme les résultats consignés sur mes registres semblent le confirmer, sont produites par une force infiniment plus active que la force qui donne l'impulsion aux courants qui rasent notre terre. Quelle est cette force? Appartient-elle a un courant ou à une autre action quelconque? Nous n'en savons rien; tout se réduit ici à des hypothèses. Seulement tout ce qu'on en connaît d'une manière certaine, c'est que cette force ou ces courants existent dans l'atmosphère, puisque leur contre-coup se fait sentir jusqu'à la

(1) Voyez, Comptes rendus des séances de V Académie des Sciences ^ tome XL VIII, page 112, une communication de M. Liais, qui, d'après des travaux qui lui sont propres, donne pour hauteur à Tatmosphère 340 kilomètres ou 85 lieues.

terre; et lorsque cette force n'a pas été assez puissante pour faire changer le cours des nuages et du vent, elle Ta été néanmoins assez pour influencer les oscillations de la colonne barométrique.

Dans le chapitre consacré aux perturbations des étoiles filantes, je ferai connaître comment les choses se passent. Ici Je dirai seulement que pour les 9 grandeurs de météores filants visibles à l'œil nu, ces phénomènes se passent dans l'atmosphère; et la preuve la plus évidente, ce sont les changements météoriques qui s'opèrent sous nos yeux dans le sens indiqué à l'avance par la perturbation de l'étoile filante.

La cause première de toutes ces perturbations, nous l'ignorons; nous en connaissons seulement les effets. Ces signes, produits par la perturbation imprimée à la direction primitive du météore filant, n'ont-ils lieu que pour les neuf grandeurs visibles a l'œil nu? Cela n'est pas probable. Il est même presque certain que le même fait a lieu pour les étoiles filantes les plus éloignées de nous, et que, si la* grandeur de leur trajectoire permettait de distinguer leurs perturbations, on arriverait à des résultats encore plus remarquables.

Nous savons que si le nombre des météores croît en raison inverse du carré de la distance, il n'en est pas de même pour la longueur des trajectoires, qui diminue en raison directe de la distance. Il doit donc arriver ceci, qu'il sera plus facile et par conséquent qu'on aura plus de chance de rencontrer une perturbation sur une Ion-

DE l'atmosphère; DE L'AIR, ETC. ^5

gueurde4o degrés en moyenne parcourue par une trajectoire, que sur une longueur de 9 à lo degrés. Il en sera ainsi pour les plus petits météores encore plus éloignés et dont la trajectoire doit aussi durer moins. C'est en effet ce qui arrive. Si nous obtenons lo perturbations sur 100 globes filants, nous n'en obtenons plus qu'une à peine sur loo étoiles de 6* grandeur.

Des calculs sur la hauteur des bolides ou globes filants ont été faits depuis Brandes et Benzemberg. On a trouvé pour quelques-uns de ces bolides jusqu'à près de 200 lieues de hauteur pour leur commencement. Or, comme ils ne peuvent s'enflammer que dans l'atmosphère, on doit nécessairement lui donner cette hauteur. Ce serait donc là la moindre hauteur qu'on devrait lui attribuer. Mais ce n'est pas tout; car si on trouve 200 lieues de hauteur pour les météores filants qui s'enflamment le plus près de la terre, que trouvera-t-on pour les météores de 9* grandeur qu on aperçoit à l'œil nu, sans nous occuper des météores télescopiques ! Puisque tout s'enflamme dans l'atmosphère, il faut de toute nécessité reporter sa hauteur à une très-grande distance.

En un mot, nous dirons que jamais aucun de ces météores, quelle qu'ait été sa taille, n'a passé, pendant notre longue période d'observations, au-dessous des rayons des aurores boréales, ni au-dessous des cirrus, et qu'il a encore moins traversé les nuages.

De tous les résultats obtenus jusqu'ici, il appert clairement que tous ces faits se passent dans notre atmo-

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sphère et non dans le milieu résistant de M. Ëncke. En d'autres termes, l'atmosphère s'élève à des hauteurs beaucoup plus considérables que les réfractions astrono- ^ miques ne l'avaient fait croire, et, tout en grandissant ses proportions d'après les observations recueillies sur les météores filants, nous ne sommes pas encore près d'en connaître les véritables limites.^ Il ressort surtout de toutes ces preuves que la force vient d'en haut, puisque, manifestée d'abord aux dernières limites de l'atmosphère visible, elle vient faire sentir sa puissance jusqu'à nous, malgré la forte résistance qu'elle doit rencontrer dans les basses régions de l'atmosphère. Les physiciens et les géomètres auront encore à mettre en ceci, comme en beaucoup d'autres choses, la science d'accord avec les faits; et c'est un bien beau rôle qui leuf est réservé.

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