OPTIQDE MlMllALOGIQUE. Sgfi

A=s4f'S'>mi0é fmam pMt le pfebkie^ tate^^Mi Ks deui autres poar cette même Taleur de e donnètit égtdemdtt l^Édgle ocmaii dci second are-eti-elel À = 50* SO'.

Ces équations nous ont donné A au mtjeiï ûû rappoH de réftaèlion ê; on pourrait réciproquement eil déduire Tiiidice de réfrao-

(ion ieraient i + t, r 4-p éprouve U même déviatloa à' qae le nfen dool les

angles sont t et r; or, les formules qui précédent doonent :

A' = î»(r + p) — Î(i4«)— Ifï — j^ ISO».

Sin(i + 0 = «sln(r+p),

Slo i cos c -^ sio I cos jca e Bin r cos p -V e sin p èos r.

D'où:

A' — A = 2iip— îe.

D'après ce que nous ayons dit » > et p étant supposés très petits , on doit avoir A' — A = O. Donc :

2iip — 2i=0j ^ — 1 =•

Comme c et p sont très petits , oh a sensibtemedt :

Cos c sa 1, cos p = 1, sin c =ï I « sin p =p, Et par suite :

Sint + icostssetinr + epcosr;

Et parce que :

SlBleteSlér,

b eosf .cos«=epeoir. --=^^^

cteaflA:

!îiîtL- 1 = 0, ficos t = e cos r.

• cesf

Telle est donc là eondltlen du ptritoëMue. M im tita

f>oar ratucber cette condition à celle du maitmum ou du minimum de déviation , il suffit de remarquer que si en un point ii y a maximum ou minimum de déviation , la déviailon poër les rayons qui avobinent celui dont il s'agit f SI sensiblement la même , puisque, après avoir crû, elle décroît , ou qu'après avoir décru elle croit de nouveau, ce qui n'a pas lieu pour tout autre point.

996 PtiÉClS

tion ê , en partant de la valeur obserrée de à, par la métbode dis approximations successives.

Si Ton prend un cylindre de verre de 10 millimètres de diamètre, et qu*on cherche vers 20% et non vers 40* comme pour Teau, à Topposé du soleil ou de la lune, ou d'une iMUgie, on trouve un premier arc-en-ciei de très bonne qualité. Le second sera vers 90»; enfin , avec un peu de dextérité et beaucoup de patience , comme le disait Fresnely on découvrira quatorze arcs-en-ciel , savoir sept de chaque côté. Si l'on note le troisième ^ qui est du côté et à peu de distance du point lumineux , qu*on mesure sa distance angulaire, ce qui se fera commodément en mesurant d'abord la distance du cylindre au point lumineux, et ensuite Técart de cette partie de l'arc-en-del à droite et à gauche , cm aura une détermination de A , dont on tirera avec exactitude l'indice de réfraction.

En faisant couler de l'eau , de l'alcool, de l'acide sulfuriqne, de l'éther, de l'eau salée par un trou cylindrique fttit dans un morceau de verre ou de métal, on reproduira les angles météorologiques connus pour l'eau, et de plus l'on verra le troisième et le quatrième arc au moins, si le diamètre du cylindre liquide n'est pas trop petit.

Si le liquide est autre que l'eau , on déterminera , par la distance A du troisième arc-en-ciel , le rapport de réfraction.

M. Babinet a fait des arcs-en-ciel avec des cylindres de plusieurs substances douées de la double réfraction, telles que le quarz , le spath, le béryl, l'arragonlte,..., et 11 a obtenu pour le premier arc-en-ciel un arc double^ mais non pas pour le deuxième et les suivants. Ceci s'explique très bien par la loi de la tangente que Fresnel a trouvée par la théorie, pour la quantité de la lumière réfléchie polarisée extraordinairement par rapport au plan de réflexion ; il résulte de cette loi qu'après plusieurs réflexions la lumière extraordinaire est incomparablement plus affaiblie que celle qui a le plan de réflexion pour plan de polarisation.

Le premier aro-en-ciel pour le soufre ou le diamant ne doit pas exister, car l'angle d'incidence t , donné par l'équation :

sinf = y^;

devient imaginaire quand f < 2. Cette couclusi on est remarquable «t

d'optique météorologique. ^97

mérite d*ètre vérifiée. M. Bablaet n'a pu le faire , parce qu'il n*avait pas de cylindre de soufre transparent ou de diamant à sa disposition. La nature des rayons ordinaires et extraordinaires dans les arcs-en-del produits par des substances doublement réfringentes est d'accord avec les lois de la polarisation. L'on sait aussi que MM. Biot etBrewster ont reconnu que Tarc-en-ciel météorologique doit être et est polarisé comme par réflexion.

Les arcs nommés secondaires par M. Arago , ou surnuméraires par M. Young, sont des récurrences de couleurs intérieures à l'arc intérieur, extérieures à Tare extérieur. Young les explique par l'interférence de deux rayons, lesquels avant et après l'incidence qui donne le minimum de déviation , subissent la même déviation tous deux. Venturi, pour expliquer ces arcs multiples , admettait des gouttes d'eau elliptiques ; Texpllcation de Young ne laisse rien à désirer.

On peut reproduire les arcs secondaires avec un fiiet d'eau cylindrique d'un millimètre de diamètre. On voit au premier arc-en-ciei seize arcs surnuméraires intérieurs , et au second environ neuf arcs extérieurs. On en voit aussi au troisième arc. La distance angulaire de ces arcs secondaires à Tare principal donne avec exactitude le diamètre du filet cylindrique liquide.

M. Airy a récemment rattaché l'existence des arcs surnuméraires à la théorie des ondulations par une solution analytique, et M. Miller a vérifié les résultats et les formules de M. Airy sur les ares surnuméraires que produit un rayon de soleil tombant horizontalement sur des filets d'eau cylindriques et verticaux de 1/2 à 1/3 de millimètre de diamètre.

Les phénomènes plus compliqués, mais très remarquables des fié méplati y ont beaucoup d'analogie avec ceux des arcs secondaires. On appelle méplats des fils de verre qu'on tire à la lampe en les écrasant, par un procédé quelconque, quand ils sont encore fondus. On en trouve qui, mis près de l'œil dans une chambre oliscure éclairée par une seule ouverture linéaire d*un quart de mètre de large sur quelques millimètres de haut, donnent naissance aux plus brillants phénomènes d'interférence qu'on puisse imaginer, au point de faire vraiment spectacle. Les couleurs, qui d'ailleurs ne

sdtit psû Sjrmétlrfqueâ de pdrt et d'atitre de l^ouvertnre éct&iréè ^ la lainière du Jdur, tout évidemment celles des ares secondàirà.

Dèi éôtitonnes et des hahs en genêts.

Quand la lumière qui vi^t des astres tombe tmt des irapens condensées à l'état vésieulaire , ou en particules glaeées , elle est diversement réfléchie et réfractée, et donne naissance à diverses séries de phénomènes y dont les principaux sont désignés sous les noms de couronnes, anthélies, halos, parhéiies, cercle parhélique , ele.

Cauronnei.

les couronnes sont des cercles colorés concentriques au soldl et à la luné, d*an diamètre variable entre r 1/2 et ^'^ pour la couronne intérieure. Ces couronnes sont quelquefois au nombre de trais ou quatre y etd. Comifie tous les phénomènes de diffraction, dles ont le touge à Textérieur et le violet à l'intérieur, disposition analogue à celle des couleurs dans le premier al-c-en-ciel. Elles sont formées par de petites sphères ou globules d*eatt liquéfiée, d^nn diamètre uniforme , ou du moins tel qu'il y en ait un plus grand nombre d'une grosseur donnée que de toute autre. Le phénomène est d'autatit plus net qu'il y a un plus grand nombre de ces particules égales, à rexclbsion de celles d'un aut^ diamètre. Nevrloa parait avoir attaché beaucoup de prix fl découvrir la loi de ce phénotnèue, (tti*il était impossible de trouvet* avant la connaissance dès ijiterftretiees. Young à été bien plus près ié la vérité en disant qde les diverses couronnes concentriques avaient des diamètres croistaot comme les nombres 1 , 2 , 3 , 4.. ., ce qui a été récemment cofQfimé par les observations de M. Délezenne, de Lille , faites au moyen de eofflbinaisonsbichroraatiques de verres coloi^. M. Babinel, fiUsaat faire à la science un grand pas , formula , eh 1892, dans son cooft au Collège de France , la loi suivante : le produit du diamètre de èhaque goutte d'èatt ou gtobu.e, multiplié par le sinus Au diamèlie angulaire de la première couronne, est égal à Tintervatle fbndameiitat des interférences donné par l'expérience , lequel pour la Himière de l'alcool salé est X = 0"""',00058ft. M. Babinet douta plus

d'optique mMorologique. 999

ladUMAM êa dinnètre du premier ordre de oenteiire qui • Uc« dans la lumière blanche. BfaiSi depuis les obsenratioQS de M* Dé- IcMMM, il a yétiûé aTee la lumière monocfaromatique de l'aleool 9dé» et avee des poussières et des globules d'un diamètre bien uni* fcrmt, la loi des diamètres sooeessili des ceurmiDes , qui est Mes selle des nombres 1 , 2, 3... 9 et la loi que nous symis éDoncée.

Si l'oD regarde le soleil^ la lune ou la flamme d'une lampe ou d'une bougie au trarers d'un Terre eouvert de poussière de lycopodeg on aperçoit do superbes eouronnes concentriques» au nombre de trois o« quatre. L'on rqproduit ainsi artificiellemoit et d'une maaière plus parfaite le beau phénomène de* couronnes. Cette obser* vatloD est due au célèbre Yoong. Le Ifeopttdon hovUtai la pous* sière de la mousse ordinaire, les globules du sang et eeux de la léeule, ainsi que les entrecroisements opaques de filsd^un diamètre uniforme , peuTont être substitués au lyeopdde.

Le principe d'optique^ très paradoxal en apparence, qui donne la clef de ces phénomènes, peut s*énoncer ainsi : un point lumineux produisant son image ordinaire au fond de i'oril f si , hors de la Bgne qai Joint le point et Toril, mais asseï près de cette ligne ^ on plaee un petit obstacle opaque , l'effet de ce petit corps opaque sera eiaetement le même que celui d'une ouverture toute pareille illu» flDinée par la lumière incidente > en sorte qu'autant le globule semUe derolr produire d'opacité, autant en réalité il produit d'illumination. €e paradoxe trouve son explication très facile dans la théorie dss ondes. En effet , il résulte des interférences que la partie ef&eaee d'une onde se réduit à un petit cercle» tel qu'entre le rayon direct T«nu du centre du cerele et celui qui vient de la circonférence de m eercle» il y ait un quart d'onde de différence^ Tout le reste peot être considéré comme s'entre-détrulsant mutuellement par l'cfllet des interlérenoesi mais si par l'interposition d'un globule vous supprimez une partie de cette onde nécessaire à la destruction deo ondes élémentaires qui existent dans son voisinage » vous faites rensetre œllesKd» que la partie supprimée ne détruit plus , et vous rvvenex au théorème ci-dessus , savoir, que le globule interposé produit autant d'illimination qu'il semble devoir en éteindre. Le eairé de l'intégrale des petits mouvements dérivés détermine à

3oa pR^cfs

quelle position « à quelle distance angulaire oette UluminaliOB sm efficace , et quelle sera rintensité de cette lumière à toutes les distances angulaires des particules considérées.

Appliquons ce principe très fécond à rexplicationd*unphéno mène remarquable observé par le professeur Necker de Genève. Si le soleil se lève derrière une colline couverte d^arbres et de broussailles, le spectateur, situé dans Tombre de la colline et près des rayons solaires qui v<mt bientôt Tatteindre, voit toutes les petites franches projetées sur le ciel , non pas opaques et noires , naais , au oontraire , blanches , argentées et brillantes , comme si tonte la végétation était d'argent mat, le mieux décapé possible , Jusqu'à une hauteur de quelques pieds au-dessus de la colline. Sans la présence des petites branches, les ondes directes de la lumière intense du •oleil passeraient inetBcaces pour l'observateur, par-dessus la/»l- Une; mais les petits obstacles opaques deviennent, d'après le théorème ci-dessus» autant de parties lumineuses qui renvoient à Tobservateur l'image en clair et en brillant , des obstacles noirs et opaques, car ceux-ci font naître autant de rayons dérivés effectifi qu'ib éteignent de rayons extincteurs.

La théorie mathématique donne aussi rexplication des globules voltigeant dans un rayon de soleil qui pénètre dans une diambre fermée, celle des couleurs des fils d'araignée et des fils minces de métal , etc. Dans tous ces cas divers , pour une couleur d(Hmée dont la longueur d'onde, ou, si l'on veut parler indépendammait de tonte théorie , dont l'intervalle fondamental des interférences est X, le produit du diamètre du fil ou du globule par deux fois le sinus de la distance angulaire qui existe entre la lumière directe et la ligne qui va de l'œil au fil ou au globule, sera égal à la quantité X.

Gomme on est ordinairement trop ébloui par les rayons du soleil pour distinguer les colorations qui entourent son disque, le phénomène des couronnes se remarque le plus souvent autour de la lune. Pour l'observer autour du soleil, il faut se servir d'un verre noirci sur l'une de ses iàces. Tous les nuages qui ne sont pas trop épais pour que la lumière du soleil puisse les traverser, les cirruê et les cirro'itratus exceptés, offrent des traces de couronnes ; mais la vivacité des couleurs n'est pas toujours la même. Les brouillards qui pendant la nuit se forment dans les vallées, ou qui s*élèvent vers le

JD'oPTJQUE M^TiOROLOGIQUE. 3oi

wSUm da jour an sommet des montagnes, donnent des couronnes d*an éelat admirable de couleurs.

Anthélieê.

On désigne en général sous le nom d'anthélies les couleurs vues par réflexion y ou plutôt par transmission rétrograde, par un voyageur placé de manière que Tombre de sa tète porte sur un Doage , sur Tberbe , sur un cbamp de céréales , ou une autre surface couverte de rosée, etc. Le voyageur observe alors sous certaines eoDditioDS une auréole, dont la lamière est plus ou moins vive. Cette auréole est due à la réflexion de la lumière : la lueur est plus vive autour de la tête, parce que les molécules réfléchissantes, situées dans le voisinage de Tombre de la tète, lui montrent toute leur portion éclairée, tandis que celles qui sont plus éloignées lui montrent des parties éclairées et d'autres qui ne le sont pas, ce qui diminue leur clarté proportionnellement à leur distance de la tête.

Les premières observations d'anthélies produites par les nuages soDt dues & Bouguer, qui sur les Cordillères fut témoin de ce phénomèoe, et le décrivit le premier. M. de Lamartine ^ sur les sommités du Liban, vit aussi sa tête entourée d'une auréole lumineuse.

M. Babinet a observé des effets analogues dans les poudreries d*arti11erie /lorsque sa tête faisait ombre sur une couche de poudre noire , sur des brouillards très bas dans les Landes , et sur des globules flottants au sein des eaux de quelques rivières de France de moyenne grandeur.

La théorie des anthélies est très facile. Tout le monde saura passer des phénomènes de transmission ou transparence qui donnent naissance aux couronnes , aux phénomènes de réflexion ou d'illumination rétrograde qui produisent les anthélies. Les mêmes formules d'interférence avec les mêmes diCférenoes de chemins parcourus s'appliquent de part et d'autre également.

Halos pr€fr$mmi dits.

Les hak» proprement dits sont des cercles colorés qui ont le' so- Mlpour centre. Le rayon du premier de ces cercles qu'on nomme hilo ordinaire a, un^rayon de 22''. Le deuxième halo extraordinaire

3oa pmscis

«st distant du mMI de 46*. Le troisièine, beaueoiip phn ime, et «M D'à été observé complètement que par Héfd , est dJÉlMsit é« soIeH de 90°. Les deux premiers se distinguent des couronnes en ce que, comme dans les couleurs produites par la réfraction, le rouge est 9Sa dedans , tandis que les oouronnes » dont le diamètre est d'ailleun variable 9 ont le rouge extérieur, comme il convient aux pbénomènes de couleurs auxquels la diffraction donne naissance. Dans le troisième halo cependant, le violet est plus rapproché du soleil que le rouge , ee qui le distingue des deux autres au premier aspect. M. ^rago a tiré de Toubli la théorie de Mariolte, qui admet que les halos sont produits par la réfraction minimum de prismes de glace, d*un angle de 60®, suspendus dans Tatmosphère. Ixs dimensions des cercles sont tout à-fait d'accord avec cette explication. M. Anigo l'a confirmée en montrant > au moyen du polariscope que lui a fourni sa polarisation chromatique ^ que la lumière des balos est polarisée par réfraetion, c'est-à-dire dans un plan perpendiculaire à la ligne qui joint l'astre et le point du halo que l'on considère.

Pour bien comprendre la production de ces phénomènes , remar> qqoQs que, lorsqu'un rayon de soleil est réfracté par un prisme immobile , les rayons incidents et véfractés font e^tre eux un angle qui dépend de la substance, de l'angle du prisme , et aussi de celui sous lequel le rayon est incid^t. Si l'angle d'incidence varie , celui du rayon réfracté varie avec lui. Le calcul et l'expérience prouvent qu'il y a une poaition du prisnie claiM^ laquelle l'angle d'incidence peut varier, sans que la direction du rayon réfracté soit sensiblement changea.

Dans cette position , l^ rayon incident et le rayon réfracté foai entre eux le plus petit angle possible : c'est la position du PMnimnra de déviation. Im^nons maintenant une série de prismes identiques , idaaés les uns an-^dessus des autres, de façoa que leurs axes soient sur une même ligne droite , mais que sur l'inférieur le rayon incident coïncide avec la verticale, tandis que dans le deuxième il s'en écarte de r ; dans le traÉsièm^i do %\^tQ, On verra sur une surface blanche placée derrière ces prismes une série de spectres ^ dont la distance horizontale va toujours en augneptaal de bas en haut , de manière qu'elle est à peine sensible paur le ptai baa, le voisinage du minimum de déviation. M lia axes de cw ]

d'optique météorologique. 3o3

n*étaient poiut en ligne droite, mais inclinés de façon que tous les spectres eomcidassent avec une ligne horizontale » quelques uns se recouvriraient et formeraient de la lumière blanche. C'est seulement dans le voisinage du minimum de déviation que ces spectres ne se recouvriraient pas complètement. Il y a plus : les mêmes couleurs des différents spectres coïncideraient, et il en résulterait un prisme unique très coloré, où le rouge serait surtout très intense. Dans Tintervalle entre ce rouge et l'espace où tombe la lumière directe du soleil , il n'y a que de la lumière diffuse, et cet intervalle paraîtra obscur. Au lieu d'une série de prismes disposés verticalement les uns au-dessus des antres, imaginons-en un grand nombre diversement inclinés sur l'horizon ; chacun reproduira le même phénoraëne : seulement les spectres ne se recouvriront pas uniquement dans le sens horizontal , mais sur une ligne dont l'inclinaison dépend de celle des prismes. Si le nombre de ces séries est très grand, il en résultera à la fin un cercle lumineux où la couleur rouge sera en dedans , et où le bleu fort pâle passera au blanc clair. Ce cercle ue se produit que parce qu'un grand nombre de spectres sont placés l'un à côté de l'autre tout autour du soleil , et forment un tout continu.

Les petits cristaux de glace et les flocons de neige qui flottent dans l'atmosphère se ramènent à des prismes dont les angles seraient de 60<». Si un prisme de ce genre tourne sur lui-même dans Fatmosphère, il en part continuellement des rayons qui arrivent à notre œil pour disparaître immédiatement après ; mais il est évident que le rayon frappera l'œil le plus longtemps possible, quand sa déviation atteindra son minimum. Si le nombre de ces prismes est très grand , alors il arrivera que nous recevrons en même temps les rayons réfractés par un prisme au moment où ceux de l'autre disparaissent , de façon que l'impression sur notre œil sera permanente , quoique les rayons ne lui soient pas envoyés par les mêmes cristaux. Dans la position du minimum de déviation, on verra autour du soleil et de la lune un cercle brillant, rouge en dedans , d*un bleu pâle ou d'un blanc éclatant qui se confond avec l'azur du ciel en dehors. Comme un grand nombre des prismes qui entourent le soleil renvoient leurs spectres vers l'anneau coloré ou encore plus loin, nous ne recevons de cet espace que la lumière réfléchie par

3o4 PRECIS

les particules aériennes ou les faces de« prisrofs , et il en résolu que cet espace est plus sombre que celui qui est en ddn» du cercle.

L'expérience confirme toutes ces dounées de la théorie. Si l'on considère attentivement un halo , on verra que le bord interne te distingue par une couleur sombre mal définie , qui souvent «st grisâtre, et d'autant plus marquée que le halo est plus brillant. Si Ton mesure la distance qui sépare le milieu du rouge du centre da soleil , on trouve qu'elle est comprise entre W 50' et 22®. En calculant cette même distance d'après le pouvoir réfringent bien connu de la glace, nous trouvons exactement le même nombre, et ce calcul montre aussi que la lumière doit être très vive dans la position du minimum de cette déviation. En faisant tourner un prisme équilatéral autour de son axe, de manière que l'angle d*incidenee croisse chaque fois d'un degré, on ne trouve que 120 positions possibles , et ^ parmi celles-ci, 20 seulement, par conséquent 1/6 do nombre total , qui soient telles que la lumière subisse le minimum de déviation ,. ou ne s'en écarte que de 40'.

Tout le monde est d'accord sur l'explication du halo de 22* de rayon , mais il n'en est pas de même pour le halo extraordinaire de 46 a 47'' de rayon. Brandes croyait qu'il y a réfraction dans deux prismes situés l'un derrière l'autre; Fraunhofer suppose que les prismes à six pans se terminent par des pyramides à base hexagonale, dont les faces sont inclinées entre elles de 90% et qae le second cercle est un effet de la réfraction de la lumière dans ces pyramides. L'opinion de Brandes doit être re^jetée ; car, d'après cette hypothèse, le rayon du halo extraordinaire serait, exactement double du rayon du halo ordinaire, et aurait pour valeur 43 à 44*. Cette valeur est décidément trop faible pour représenter l'observation. Reste l'hypothèse qui explique ce halo par une réfraction à travers un angle dièdre dont les faces sont inclinées de 90* l'une sur l'autre. M. Galle a démontré qu'il n'est pas nécessaire de recourir aux faces additionnelles pai* lesquelles Fraunboftr termine ses prismes hexagonaux , de manière qu'ils ib^issent par des pyramides sexangulaires. Il suffit de clore le prisme par deux faces perpendiculaires à l'axe de ce prisme, qui devient ainsi on prisme droit hexagonal. Chaque base du prisme, en se raccordant avec

d'optiqob mbtéorologique. 3o5

ehacone des six faces latérales , forme six angles de dièdres de 90^ d'ouverture, et c'est au travers de ces angles dièdres que s'effectue ponr des positions convenables des prismes , le brisement de lumière qni donne naissance au halo extraordinaire. Cette manière de voir est toutéhfait conforme à ce que Ton sait de la cristallisation du givre ou de la neige.

On peut admettre, pour le troisième halo, que le rayon tombe sur le prisme, de façon que la surface postérieure le réfléchisse complètement et le réfracte après cette réflexion totaie , comme pour l*arc-en-cieK

Cercle parhélique.

La oon9tltuti<m atmosphérique qui donne naissance aux halos prodott aussi quelquefois un cercle blanc parallèle à rhorizoo , dont la largeur est la môme que celle de l'astre illuminant , et dont la cîMOnféreDce passe par le soleil ou par la lune. On remarque que la partie de ee cercle qui est intérieure au halo de 22* est beaucoup plus faible que la partie extérieure, c'est-à-dire celle qui est à une fittstance de l'astre plus grande que !22^. Pour rendre raison de ces apparences, il suffit d'admettre , ce qui est d'ailleurs démontré pcr Vexistenee des parhélies , la présence de prismes de glace dont Taxe «ht vertical et qui soient en plus grande abondance dans cette situation que dans toute autre. Les prismes , en traversant l'air, se disposeront par la loi de moindre résistance , de manière que leur axe soit vertical , ainsi que leurs faces latérales , si la plus grande dimensioD de ces prismes est suivant leur axe.

Les deux bases seront d'abord horizontales , et si l'axe est très court ou si le cristal très peu épais , très comprimé , forme une espèce de lame hexaèdre ou trièdre, il tombera en présentant le tran* chant. H en résultera qu'alors les deux bases seront à leur tour verticales et l'axe horizontal. Les faces verticales des prismes qui sont dans la première position, et les bases également verticales de eeox qui sont dans la seconde, peuvent donc être considérées comme autant de miroirs verticaux qui renvoient au spectateur la lumière réfléchie de l'astre illuminant, et qui en offrent une image située à la même hauteur que l'astre , et à une distance angulaire.double

3o6 pnicis

de Tangle que foit le rayon incident avee la faee du nûralr. Âîns ^ une face verticale plane, dont Tazimut, par rapport à Taxe, est de 4ô<^, réfléehit la lumière qui la frappe à une distance de W de Tastre ; et comme il existe des faces verticales dans tous les azimuths possibles, il se forme une apparence luminense horizontale, de même longueur que Tastre illuminant, et incolore parce quXle doit sa naissance à la réflexion. Ce cercle blanc doit de plus être complètement polarisé à des distances convenables du soleil ou de la lune. Cette observation n*a point été encore llBdte dans la nature. Le cercle horizontal , qu*on nomme aussi parhélique, doit passer par Tastre éclairant, puisque les faces spéculaires verticales des prismes qui le produisent donnent, quand elles font un très petit angle avec le rayon incident, une image de cet astre très peu distante de l'astre lui-môme ; et si cet angle est nul , Timage coïncide avec Tastre , ce qui n*augmente poiut cependant alors la lumière directe, parce que dans ce cas la projection de la face du prisme dans le sens du rayon incident est nulle.

Enfin, le moindre éclat du cercle parhélique dans rintérleur do halo de SS"* s'explique très bien en remarquant que dans Fintérieur du halo , lequel résulte d*une déviation ou réfraction minimum , aucun prisme ne peut ajouter par réfraction à rilinminatiou du cercle parhélique, tandis qu'en dehors de ce halo les prismes verticaux ajoutent de la lumière réfractée horizontalement à la lumière réfléchie horizontalement par les faces verticales.

Il se produit quelquefois une ligne verticale de lumière blanche qui passe aussi par l'astre, et qui, jointe à la portion du cercle parhélique intérieure au halo, quand cette partie existe seule, donne une croix blanche à branches verticales et horizontales, encadrée dans le halo. Cette croix peut même exister sans le halo , ce qui résulte et de Tobservation et de la théorie. On peut voir dans le voyage récent du capitaine Back le dessin d'une jolie apparence lunaire comprenant la lune avec une croix blanche terminée au halo, un halo de 22* et quatre parasélènes aux quatre extrëmilés des branches de la croix. Ce phénomène est analogue à la traînée blanche verticale qui , dans les régions du Nord , précède Tapixirltion du soleil et se montre aussi au-dessous de lui quand il est ^?é sur rborizoA. Pour Texpliquer, il faut recourir à la considé-

d'oFTJQUE M^TKOROLOGrQUE. 307

nrtion des prismes dont l'axe est horizontal , position que doivent affecter en tombant au travers de l'air eenx dont Taxe est très oaort eomparatirement aux cfimensions de la base. Celles de ces hMS qui appartiennent aux prismes dont Taxe horizontal est en même temps perpendiculaire au plan vertical passant par l'astre et Tobservatenr, doivent réfléchir et réfléchir seules dans ce même plan une série d*hnages formant une ligne lumineuse verticale passant par Tastre et s'ëtendant en dessus et en dessous. La cause qui raid incomplet ce phénomène et les autres du même genre, est, V la grande distance des nuages qui produisent par refroidissement les prismes de glace à leur partie supérieure : cette distance est telle que souvent d'autres nuages, chassés par le vent, passent entre Tobservateur et les halos ; T la grande étendue angulaire de ces apparences, car le cercle parhélique fait souvent le tour entier de l'horizon. Il en résulte qu'une très grande étendue de surface de nuage coopère à leur production , et qu'un manque d'uniformité dans cette constitution atmosphérique fait naître de suite des modificatioiis correspondantes dans les apparences qui en résultent.

Cest ce qui se voit plus manifestement encore quand on étudie par quelles périodes se développent et s'éteignent les diverses phases de ces phénomènes compliqués.

On a vu y mais très rarement, deux autres cercles blancs passant aussi par le soleil et se coupant sous un angle de 60*^; ils peuvent être engendrés par la réflexion des prismes qui font avec la verticale un angle de 60®.

Au reste , la variété de position que les prismes de glace ou de neige peuvent prendre dans l'espace suffit surabondamment pour compléter la théorie de tous les phénomènes avec couleurs ou sans couleurs qui accompagnent les halos.

Parhélies.

Les parhélies ou images du soleil existent toujours au point où ifeox cercles se coupent, et par conséquent là où il y a deux causes prodacstrices de la lumière. Ils ont les couleurs du halo et souvent «ne sorte de queue ou prolongement, dont la direction coïncide «vee celle du eercle iMuriiontal ou parhélique dont nous avons parlé

3o8 PRECIS

plus haut. Des mesures exactes prouvent [que les parhélles ne se trouvent pas exactement au point d'intersection des deux cerdes, mais qu'ils sont un peu plus éloignés du soleil. Venturi explique cette circonstance en disant que la réfraction dans les prismes verticaux ne se fait pas exactement dans un plan perpendiculaire aux arêtes. Si l'on développe cette idée par l'analyse , on voit que le parhélie doit s'éloigner d'autant plus du soleil que celui-ci s'élève davantage au-dessus de l'horizon. Non seulement l'expérience le démontre d'une manière générale , mais la différence entre les valeurs observées et celles que donne le calcul sont si petites, que l'on peut considérer cette opinion comme parfaitement exacte.

Nous empruntons à M. Bravais la théorie suivante des parhélies et des cercles circumzénitaux , ou des cercles qui , ayant le zénith pour centre , sont tangents aux halos ordinaire et extraordinaire.

Concevons un grand nombre de prismes de glace dont Taxe soit veitical , et dont Tangle dièdre soit de 60"*. L'angle dièdre pourra se présenter au soleil d'une infinité de manières différentes. L'une d'elle est remarquable , c'est celle où le rayon, en traversant Tintérleur du cristal , est perpendiculaire à la ligne horizontale qui divise cet angle dièdre en deux parties égales. La déviation totale, somme des déviations d'entrée et de sortie, est alors la plus petite possible, et à cause du minimum le rayon émergent change à peine de lieu si l'on fait tourner l'angle dièdre autour de son arête verticale, comme charnière, d'un nombre considérable de degrés , soit dans un sens, soit dans un autre. 11 se trouve donc alors, comme dans la tliéorie de l'arc-en-ciel et celle des halos , un grand nombre de rayons sortants dans la même direction , et selon la locution consacrée , ces rayons sortent efficaces ; de là la production d'un parhélie. La branche médiane de la route brisée du rayon lumineux à déviation minimum, est placée symétriquement par rapport aux faces verticales d'entrée et de sortie : ainsi j quelle que soit la hanteur angulaire du rayon immergent par rapport à Thorizou , celle du rayon émergent doit être la même. Le parhélie sera donc aussi élevé au-dessus de l'horizon que l'est lui-même le véritable soieil. Quant à l'amplitude de la déviaUon, il est facile de voir qu'elle est d'autant plu^ grande que l'astre est plus élevé; car rincidence de ses rayons sur les faces verticales du prisme devient, par ce M

d'optique M£T£0R0L0GIQUE. 3o9

seul 9 de plus en plus oblique, ce qui détermlueune augmentatioQ de plus en plus croissante dans les angles de déviation. Si le soleil est à l'horizon et s! le rayon traverse le prisme perpendiculairement an plan vertical qui bissèque son angle dièdre , la déviation atteint son minimum absolu d'environ 22**, et le parhélie se trouve alors à intersection du halo ordinaire et du cercle horizontal qui passe par le soleil. Dans tout autre cas, le parhélie s'écarte en d&* hors du halo ordinaire, et cet écart latéral croit avec la hauteur de l'astre.

Supposons qu'il s'agisse maintenant d'expliquer l'arc circum* zénithal qui s'est montré tangent au halo ordinaire, et admettons, pour fixer les idées , que le soleil soit dans le méridien ; dirigeons les axes horizontaux des prismes de telle sorte qu'ils soient parallèles à la ligne est-ouest , et par conséquent perpendiculaires au méridien. Tout système de cristaux à axes parallèles doit donner naissance à deux parbélies , comme nous venons de le voir. Pour découvrir comment ils seront situés ^ il suffit de faire tourner le soleil et les prismes tout d'une pièce autour de la méridienne de l'observateur, d'un angle de 90^; les cristaux deviennent verticaux, le plan du méridien devient l'horizon , la position des deux paihélies est aussitôt connue d'après les règles données plus haut. Séduisons maintenant tout le système et ramenons-le à la première position ; il est visible qu'un des parbélies sera situé à 22® au-dessus du soleil 9 et le second à 22^ au-dessous. On voit donc que le cas actuel ne diffère du précédent que parce que le plan du méridien joue le rôle que Jouait naguère le plan de l'horizon.

Considérons un second système de prismes dont les axes, parallèles entre eux, soient dirigés de l'est 1"* sud à l'ouest 1* nord. Le plan vertical passant par l'observateur et perpendiculaire à ces prismes aura pour azimuth le sud 1® ouest; le soleil, toujours au méridien, sera donc à gauche de ce plan. Effectuons un rabattement analogue à celui du cas précédent, et faisons tout tourner autour de la ligne horizontale dont i'azimuth est le sud V ouest; le plan vertical sud 1"* ouest, après le rabattement, est confondu avec Thorizoo; le cercle parhélique est donc un petit cercle de la sphère passant par le soleil et parallèle à ce grand cercle vertical. Le pa> rfaélie correspondant sera placé sur ce petit cercle, à une distance

3lO PHÉGI9

àngalaire un peu plus .urande que 22°, l'excès de la distance étant d'autant plus grand que la distance du soleil au vertical sud 1* ouest est plus grande elle^-mâme.

le système des prismes perpendiculaires au plan vertical dont rnzimuth est le sud î? ouest, donnerait aussi deux parhélies, l'un supérieur, l'autre inférieur, extérieurs tous deux au halo; et comme la distance angulaire du soleil à ces différents cercles verticaux sud 1* ouest, sud 2° ouest,... va sans cesse en croissant, l'écart des parhélies correspondants hors du halo ordinaire s*accrolt simultanément. Si donc nous considérons maintenant la série formée par tous ces parhélies, nous verrons facilement qu'ils forment deux cotirbes distinctes qui touchent le halo ordinaire, l'une à son point de cuiroination, l'autre à son point le plus bas, et que ces courbes sont extérieures à ces halos. Ces deux courbes sont les arcs tangents circumzénithaux du halo ordinaire, qui, de la sorte, se trouvent complètement expliqués. Quant à la prédominance des prismes à axes horizontaux , elle résulte très probablement de ce que ces prismes, étant pe\i allongés relativement aux dimensions de leurs bases, et formant une sorte de lame hexaèdre, doivent tomber dans l'air en présentant le tranchant.

L'arc tangent du halo extraordinaire ne peut s'expliquer de la sorte ; cet arc résulte pour M. Galle de la réfraction des rayons dans des cristaux dont l'axe est vertical ; les rayons, après avoir pénétré par Tune des six faces verticales, ressortent en traversant l*bexagone qui forme la base Inférieure du cristal. Pour l'explication complète du phénomène, 11 faut admettre en outre que ces prismes éprouvent de petits balancements autour de la verticale. L'éclat de cet arc varie avec la hauteur du soleil, et l'époque la plus brillante de Tapparition est, d*après M. Galle, colle où Télévation de l'astre est de 21® 57'. Les rayons traversent alors les prismes dans des conditions qui réalisent sa déviation minimum , et la lumière divergente est efficace.

Halo.

Ce que l*on désigne ordinairement sous le nom de halo est un phénomène tellerpent compliquéi qu1l est difficile de le décrire ^ peu

d'optique XliTCOROLOGlQlIE. 3ll

d'ofanrvateurs l'onl vu complet; il arrive mime que penduit le temps de robservatlon les appareaces du phénomèiie changent. Voici rénumération des parties principales du halo, parties dont DOQS avons déjà donné rexplication.

1* Un anneau vertical de 22"" de diamètre dont le soleil occupe le centre, coloré en rouge en dedans, d*un bleu pâle à rextérieur. Lovitz a vu ce cercle uniqne remplacé par deux cercles qui se coupaient en haut et en bas. En Norvège , on a vu trois cercles ; suivant Aepinus, ces cercles seraient assez communs.

2^ Un second et quelquefois un troisième cercle vertical, dont le soleil est le centre, et qui sont aussi colorés. Le second cercle off^e en général des couleurs plus tranchées que le premier; son diamètre est un peu plus du double.

3* Un cercle horisontai blanc passant par le soleil en faisant le toardel*horizon.

4^ Plusieurs parhâies placés ordinairement aux points d*interwction des divers cercles lumineux. Lovitz en a vu cinq , situés tons sur le cercle horizontal ou parhélique. Les deux premiers se trouvaient près de l'intersection du halo ordinaire avec le cercle parhélique, et paraissaient colorés, le c6té rouge tourné vers le soleil ; ils avaient des prolongements brillants qui s'étendaient sur le cercle horizontal ; il en partait des ai*cs colorés qui n'ont Jamais été revus par personne. Le troisième parhéiie était placé sur le grand cercle horizontal en face du soleil : il était d*un blanc pèle. Le quatrième et le cinquième, situés sur le cercle parhélique à droite et à gauche du troisième , à la distance de 11"" environ, étaient égidement blancs : tous les observateurs sont d*accord là-dessus. On les voit plus rarement; ils paraissent exister aux points d'intersection du troisième halo ou d'un cercle d'environ OO*" de rayon ^ dont le soleil est le centre, avec le cercle horizontal.

5* Deux arcs de cercle tangents au halo ordinaire au point culminant et au point le plus bas et tournant leur convexité au soleil. A ces deux points , le cercle de 22'' brille souvent d'un tel éclat que Fceil a de la peine à le soutenir.

6" Deux cercles tangents au halo extraordinaire au point culminant et au point le plus bas.

?• Deux arcs de cercle passant probablement par le troisième

3i3 piiicis

parhélie et le soleil , ou peut-être par le troisième parhéKe et le

point culminant du lialo ordinaire.

8"* Deux autres cercles tangents au halo extraordinaire en des points distants du point le plus bas d'environ 60''.

9^ M. Lambert a observé à Wetsiar, au mois de Juin 1838 , un halo vraimrat extraordinaire par la présence de six parhélles sans cercle parhélique. Ce dernier cercle était remplacé par un second cercle horizontal ayant le zénith pour centre. Des six parhélles, deux se trouvaient sur le halo ordinaire à la même hauteur que le soleil ; un , au point où le halo ordinaire était touché par le second cercle zénithal; deux, aux points d'Intersection du halo extraordinaire avec le second cercle zénithal ; le sixième eufio , an point de contact du premier cercle zénithal avec le halo extraoïtlinaire. Quelles devaient être la disposition, la forme, les dimensions probables des prismes de glace qui donnaient naissance à ce curieax phénomène? Il ne serait peut-être pas facile de le dire d priori ; mais il n'en est pas moins vrai que la théorie de Mariotte est probable, et que toutes ces apparences si variées sont dues à la réflexion et à la réfraction de la lumière produite par des prismes qui flottent dans l'atmosphère.

Fftr des expériences curieuses que nous allons rappeler, et en reproduisant artificiellement une partie au moins de ces phénomènes» MM. Babinet et Brewster ont donné un nouveau de^ré de probabilité à cette importante théorie. Elle ne sera complète et certaine que lorsqu'on aura obtenu , à l'aide de cristallisations convenablement choisies , toutes les particularités des halos : jusque là la cause et même la nature ou la forme de quelques unes des parties composantes du météore seront enveloppées d'obscurité.

Tous les cristaux fibreux , le saphir, la topaze , le quartz fibreux , etc. , taillés perpendiculairement à l'axe , donnent naissance à un cercle passant par le soleil , par la lune, ou par la flamme de la bougie ou de la lampe qu'on regarde au travers. Le cercle a son plan perpendiculaire à la direction des fibres , et son diamètre varie à mesure qu'on augmente l'inclinaison entre la direction de l'axe ou des fibres du cristal et les rayons incidents. Si l'on met ces fibres miroitantes verticales , comme les axes des prismes qui donnent le cercle parhélique, on obtient artificiellement un cercle incolore, horî-

d'optique MÉTtoROLOGlQUE. 3l3

zontai , coDvenablemeDt polarisé , passant par le centre lumineux. Si, au moyen d'un bel échantillon de cristal fibreux, par exemple d'aigiie marine ou de tourmaline, on regarde Timage colorée do soleil transmise par un prisme de flint-glass placé devant le eristaU on obtient une des plus belles apparences de Toptique. Les di?ei-ses eouleui*s se déploient alore en cercles concentriques analogues aux plus brillants effets d'arc-en-ciel , et Ton peut^ au moyen d un léger déplacement de Taxe du cristal , mettre à volonté le rouge ou le violet au-dedans de la bande circulaire , et passer de la disposition des couleurs qui appartient au premier arc -en- ciel à eelle qui est spéciale au second, c'est-à-dire le rouge en dedans. Si Ton intercepte une partie des rayons colorés du spectre , on peut ensuite mêler les autres par un procédé très simple. Si , par exemple , on met devant une bougie un verre jaune, et devant une autre bougie un verre bleu, et qu'on dispose le cristal de manière à faire coïncider les deux cercles parhéliques , on aura un cercle parhélique de couleur verte , provenant du mélange du jaune et du bleu.

Pour vérifier que le diamètre du cercle parhélique est double de l'angle formé entre l'axe ou les fibres du cristal et le point lumineux , placez trois bougies équidistantes. Au moment où le cercle parhélique de celle du milieu se réduit à un point , parce que l'axe est dirigé sur cette bougie , les deux cercles parhéliques des bougies extrêmes coïncident.

La possibilité de voir nettement, au travers du cristal,, des objets quelconques, en même temps que le cercle parhélique traverse le champ de la vision, a permis à M. Babinet de prendre quelques mesures de distance et de halos par la mesure du déplacement de Taxe du cristal , déplacement qui , comme nous venons de le voir, est toujours égal à la moitié du diamètre du cercle parhélique.

M. Brewster a reproduit les halos en regardant le soleil à travers un verre recouvert d'une cristallisation d'alun.

On obtient les traînées lumineuses verticale et horizontale qui , dans les régions polaires, accompagnent quelquefois le soleil à son lever , et la croix qui résulte de l'intersection de ces traînées, en regardant le soleil à travers une toile métallique ou une surface de verre rayée ; elles seraient donc un phénomène de réseaux.

3i4 PBsas

Potariiotion de Vaimo$fhèr$.

Si Ton dirige vers le eiel le polariscope chromatique de M. Anga, ou le polariscope à franges de Savart, on reconnaît que l'intensité de la polarisation est très intense vers le zénith , qu'elle va en croissant jusque vers 90° du soleil ; après quoi elle diminue progressivement jusqu'à une distance de ]ôO° de cet astre, du moins si ee dernier est peu élevé au-dessus ou peu abaissé au-dessous de rhorizon; en ce lieu ta polarisation est insensible. Ce point, placé dans le vertical du soleil , situé à environ 30" au-dessus du point opposé à cet astre, a été désigné sous le nom de point neutre. M. Arago, qui le découvrit, attribua avec raison son existence à Tinfluence de la lumière réfléchie par les diverses parties illuminées de Tatmosphère. Imaginons, eu effet, un plan passant par le soleil et Tobservateur; la lumière venant du soleil qui arrive à Tœil de ce dernier, suivant une certaine droite située dans ce plan , a été réfléchie par les molécules aériennes situées sur le trajet de cette droite ; cette lumière doit donc être polarisée dans un plan passant par le soleil. Ce qui confirme cette explication, c*est que le point neutre se déplace , et sort considérablement du vertical opposé au soleil, quand la régularité du phénomène est troublée par des nuages qui occupent un c6té de Tatmosphère. Au-delà du point neutre, la polarisation recommence à croître ; mais le plan de polarisation, au lieu de coïncider avec le vertical du soleil, lut est devenu perpendiculaire. MM. Arago et Forbes attribuent ce dernier phénomène aux réflexions secondaires qui s'opèrent entre les niolécules aériennes prises deux à deux. Il est visible, en effet, que, par rapport à une molécule d*air, le reste de l'atmosphère joue le rôle d'un corps éclairant ea forme d'anneau horizontal qui Fennronnerait de toutes parts. La portion de lumière que la molécule emprunte à cette cause doit donc être polarisée dans on plan horizontal , ou du moins peu incliné sur l'horizon , et dans tons les cas, ce plan doit, par une raison de symétrie, être perpendiculaire an vertical du soleil , si la molécule est elle-même située dans ce plan. A mesure qu'on examine des parties du ciel plus rapprochées da point de Ihorizon opposé au soleil , la polarisation doit aller et n

D OPTIQUE MÉTÉOROLOGIQUE.' 3l5

rédlemetit en croissant, et elle finit par remporter sur la polarisa* tton verticale , laquelle va, au contraire, ed diminuant, puisque rincldencedes rayons solaires approche de plus en plus d'être normale à ces mêmes molécules.

M. Babinet a dëcourert un second point neutre , dont la théorie est la même , et qui est placé au-dessus du soleil , quand celui-ci est près de Tborizon , à peu près à la même hauteur que le point oeQtre de M. Arago.

L'existence de ce point neutre a été constatée par un grand nombre d'observateurs , entre autres par M. Forbes , d'Edimbourg, un des plus savants météorologistes de notre époque.

Ai. Arago a reconnu il y a bien longtemps qu*à mesure que l*astre descend au-dessous de l'horizon , le point neutre s'élève audessus de ce plan , avec une régularité telle qu'en déterminant sa position , on peut en déduire assez bien celle du soleil lui-même.

Lors de l'éclipsé partielle du 8 Juillet 1842, M. Babinet se proposait de rechercher si Hnégalité d'illumination de l'atmosphère pendant l'éclipsé aurait transporté le point neutre de M. Arago hors du vertical opposé au soleil.

Halheureusemeot pendant l'éclipsé le ciel fut couvert de nuages. La veille, au contraire, l'atmosphère était d'une rare pureté, et M. Babinet put constater à son tour qu'après le coucher du soleil , le point neutre opposé à cet astre montait considérablement dans l'atmosphère , tandis que celui qui se trouve au-dessus du soleil s'abaissait sensiblement , mais bien moins cependant que l'autre ne s'élevait.

On doit donc regarder comme un fait hors de doute qu'à mesure que le soleil s'abaisse au-dessous de l'horizon , le point neutre de M. Arago s'élève de plus en plus dans la partie opposée du ciel , tandis que l'autre point neutre s'abaisse de plus en plus, quoique cependant d'un^ quantité moindre. La cause bien connue de ces points neutres sufHra sans doute à expliquer facilement cette clreomtanoe accessoire du phénomène.

Il ne faut pas oublier , comme M. Arago Ta ftiit observer dès l'origine , que, dans l'étude de la polarisation de l'air , la présence de la neige et en général l'état de la surface du sol concourent, par les radiations et les réflexions propres qui en proviennent , à la dietributlon des plans suivant lesquels la polarisation dominante

3l6 » PRÉCIS

en chaque point de ratmospbèrepai'ait dirigée. Ainsi, par exemple, dans les observations faites après le coucher du soleil , l*oo voit des bandes polarisées produites par la seule radiation des corps terrestres.

Rayons crépusculaires. — Bandes polaires. — Qusjkd an nuage intercepte la lumière d*une partie de Tatmosphère, il projette une ombre qui obscurcit une partie de ciel. Le phénomène inverse est bien plus commun ; en effet , quand le ciel est couvert en grande partie de nuages, et surtout de cumulo^stratus interrompus par des éclaircies, alors le soleil luit au travers , et Fair, la vapeur vésiealaire, la poussière et les autres corps qui nagent dans l'atmosphère semblent des rayons plus ou moins lumineux qu'on a désignés sous le nom de rayons crépusculaires. Si le soleil est peu élevé au-dessus de l'horizon 9 ces rayons partent du soleil ; s'il est, au contraire, près de se coucher, ils s'élèvent dans l'atmosphère sous formed'arcs de grands cercles qui se couperaient dans un point situé au-dessous de l'horizon et sur la droite qui Joint le centre du soleil à i'œil de l'observateur. Ces rayons sont parallèles entre eux, et leur courbure apparente, de même que leur divergence dans le voisinage du zénith, ne sont qu'une conséquence des effets de perspective : plus ils sont éloignés de nous, moins leur écartement semble considérable, parce que l'angle visuel devient plus petit ; c'est la même illusion qu'on éprouve dans une allée bordée de deux rangées d'arbres parallèles qui semblent cependant se rapprocher à leur extrémité.

On dit ordinairement que les rayons crépusculaires annoncent la pluie, et il en doit être ainsi naturellement, car ils apparaissent surtout lorsque l'atmosphère est chargée de vapeurs, c'est-à-dire lorsqu'il y a de grandes chances de pluie.

On a désigné sous le nom de bandes polaires cette disposition particulière, des nuages qui leur donne la forme et la position des arcs des aurores boréales. M. Bravais a eu de nombreuses occasions d'étudier dans les régions boréales ce phénomène, qui est assez fréquent , mais généralement moins tranché dans nos contrées. On le désigne à Lyon sous le nom d'arcs de Saint-André. Ces arcs ne sont pas toujours formés par des zones continues ; les lacunes sont peutêtre occupées par des nuages diaphanes. I^es arcs ne sont d'ailleurs pas toujours nettement limités en forme de barre; ils sont plus souvent diffus comme des balayures ; dans d'autres circonstanees, ils

d'optique MlhTOBOLOGIQUE* 3l7

sont composés deflocoos arrondis et alignés suivant des aiies déterminés à la manière des grains d'un chapefet. Les bandes polaires ont g6iéralement une marche très lente ; elles sont presque toujours poussées par un vent dirigé dans le sens de leur longueur, quelle qu'en soit d'ailleurs Torientation. L'épithète de polaire ne doit pas être prise par rapport aux points astronomiques du même nom » mais sealement par rapport aux points de convergence , qui deviennent en quelque sorte de véritables pôles dont les arcs seraient les méridiens. L'élévation des bandes est telle , en général, qu'elles ne sont jamais affectées par les vents inférieurs. Un mistral violent régnait à Valence, dit M. Foumet, et dans toute la vallée du Rhône, pendant que des bandes polaires d'nne régalarité parfaite stationnaient aa-dessus de la ville avec une remarquable immobilité, élançant leurs ramifications depuis le zénith des montagnes de TArdèche jusqu'à celui de la plaine. Les bandes polaires peuvent apparaître à toutes les heures de la journée ; mais les plus belles et les plus symétriques se manifestent le matin et le soir, lorsque les effets de la chaleur solaire n'ont pas encore produit ou bien ont cessé de produire les courants ascendants qui paraissent jeter de la perturbation dans le phénomtoe.

MM. Arago et Laugier ont eu occasion d'observer les bandes polaires à Paris, dans la soirée du 23 juin. Vers 8 heures 20 minutes du soir, le ciel étant presque entièrement couvert , on vit se dessiner da côté du sud , sur une couche presque uniforme de nuages, un arc en apparence circulaire , sombre > régulier et très étendu , qui cependant ne se continuait ni vers l'orient, ni vers l'occident, jusqu'à l'horizon. Cet arc devint de plus en plus noir et de plus en plus défini. Un arc blanchâtre se forma bientôt le long de la bordure intérieure de l'aro sombre , mais non dans toute son étendue. Au-dessus et au-dessous de ce phénomène, les nuages semblaient éprouver une agitation singulière. Les deux arcs noir et blanc, toujours contigus, s'élevèrent graduellement au-dessus de l'horizon. Vers neuf heures, ils atteignaient le zénith, après s'être notablement affaiblis. Ensuite ils disparurent. Le point culminant de l'arc parut être dans un plan vertical formant avec le méridien, vers Test , un angle d'environ 20 degrés. Dès que cette orientation eut donné ao phénomène un caractère magnétique , M. Laugier observa

3l8 PRKCIS

de minute en minute la boussole des variations diimes : elle n'éprouva aucune perturbation. On aperçut sur divers points de Tare des traces de polarisation qui évidemment ne provenaient pas de la lumière de la lune i il reste à chercher si la lumière cr^uscu* iaire n*eo était pas la cause.

M. Fournet croyait avoir été témoin du même fait à Condrieux , sur les bords du Rhône. Vers 1 0 heures â5 minutes , des cxh tonnes d'une blancheur et d'une uniformité remarquables , nettement séparées les unes des autres , régulièrement espacées sur toute rétendue visible du ciel , s'étendaient m travers du bassin du Rhône. Ta partie ouest plongeant derrière le Pila était invisible ; mais vers Test y les bandes convergeaient du côté des Alpes, en un point que 4an éloignement, ainsi que la soudure apparente des eokmnes, rendait confus.

Perauadé qu'à Paris et à Condrieux le phénomène observé était identiquement le même, M. Fournet fait remarquer que ce jour-là les bandes polaires avaient acquis un développement considérable, puisque la distance de Paris à Condrieux est de 94 lieues. Dons c^te hypothèse, les arcs noirs vus à Paris auraient été les portions de la voûte céleste intermédiaires entre les colonnes blanehes nuageuses , et Tintensité de leur teinte n'eût été qu'un single effet de contraste produit par l'éclat assez vif des bandes polaires. M. An^ repoussa avec force cette opinion. Il afflrme hautement que les arcs noirs vus à Paris n'étaient certainement pas les portions de la voûte céleste intermédiaires entre les colonnes blanches nuageuses. Il ne comprend pas qu'on ait pu croire un instant que deux astronomes se seraient mépris à ce point de confondre des éelaircîes avec des nuages , et cela dans leur observatoire , avec tous les secours qu'on y trouve , alors qu'ils étaient aidés de la lumière erépuseu* Iaire et de celle de la lune, et qu'ils avaient étudié le phénomène avec le secours de lunettes et de plusieurs instruments de polarisation. L'illustre directeur de l'Observatoire de Paris affirme , en conséquence, que les arcs de Condrieux et ceux de Paris n'avaient rien de commun. Il insinue donc que le phénomène observé à Paris n'appartient pas aux bandes polaires ; qu'il est très rare , si même, tout considéré y il serait possible d'en citer un second exemple.

En terminant ce résumé rapide, qu'on nous permette de rappder

d'optjqce météorologique. 3ig

qielqoes réflexions que nous avons déjà développées ailleurs , et dont Timportanee n*a pas été suffisamment comprise. Malgré les constante efforts de quelques savants expérimentateurs , l'enseignement delà pbjrsique a pris presque partout une fausse direction , et s'est réMt tn^ souvent à l*expo8ltion pénible d'un nombre indéfini de formules de correction , au calcul d'expériences que les auditeurs ne répéteront Jamais, à l'étude mathématique d'Instruments dont rwage sera toujours très bonié. On a semblé quelquefois avoir OBbUë que le but de la physique est l'explication des phénomènes de la nature y et que les expériences mêmes de cabinet ne peuvent a^oir pour objet que de fburnir les données nécessaires à cette expUeation. Pour prouver que l'abus dont nous parlons était bien réel , il suffirait de dire qu'on avait réduit à quelques pages la plus intéressante partie de la physique, la météorologie, cette science dont l'étude conduit à approfondir d'une manière aussi agréable qu'utile les théories de la chaleur, de la lumière, de l'électricité, dn magnétisme, etc., etc. La météorologie se lie si intimement à toutes les parties de la physique, que l'on pourrait , que l'on devrait peot-ètre prendre ses phénomènes pour point de départ d'un cours de physique ; et ce cours , loin d'être sec, aride , décourageant , serait plein d'intérêt, parce qu'il ferait une application continuelle de laMorie à des faits qu'on a sans cesse besoin d'expliquer. Pour ne efter Ici que la lumière , n'est-il pas vrai que dans notre résumé trop abf^ d'optique météorologique , nous avons vu la réflexion , la réfraction , les interférences , la diffraction , la polarisation , etc., etc., ae manifester en grand , si nous pouvons nous exprimer ainsi , et donner naissance aux plus curieux phénomènes? La théorie si délicate et si alMtraite des interférences n'a-t-elle pas pris un intérêt Umt nouveau quand nous l'avons vue continuellement enjeu dans la nature , devenir, suivant l'explication de M. Arago, la cause nnlque du phénomène de la scintillation des étoiles ; et ne se senton pas plein de courage pour en aborder les difDcultés, quand on sait qu'elle a permis au même savant de mesurer la différence presque infiniment petite qui existe entre les réfractions produites par l'air sec et par l'air humide, qu'elle lui promet la mesure de la température absolue de l'air, etc. , etc.? Comme contre-poids à celte afdeiir mathématique qui a trop prévalu , il serait utile d'opposer

3ao PRjêcis

une étude plus longue et plus sérieuse de la météorologie : telle âdt être la eonclusion pratique de ces réflexions , qu on nous pardonnera. Personne n'osera nous accuser de dédaigner les sciences abstraites, dont rétude a fait Tune des plus douces occupations de notre i^ie, qui nous ont fourni. la matière d'ouvrages devenus classiques dans VEurope entière : les difficiles et glorieuses recherches par lesquelles les Dulong, les Petit, les Desprez, les Regnaul t , les AYertheim , etc. , se sont efforcés de déterminer avec quelque rigueur ce que Ton nomme aujourd'hui les constantes de la physique, les coefficients deditaiation ou d'élasticité de l'air, des gaz , des vapeurs , du verre , des métaux, etc., la chaleur latente des corps, les indices de réfradioB des substances transparentes , les poids atomiques des corps simples et composés , etc. , etc., ne nous ont pas trouvé indifférent. Loin 4e là , nous avons applaudi sincèrement à ces grands travaux , suis nous faire cependant illusion sur Timportance des résultats qu'on doit en attendre ; mais nous avouons que jaoas sommes plus disposé à encourager les efforts des physiciens qui , en trop petit nombre, » consacrent tout entiers à Tétude approfondie, pratique, des faits de la nature; qui, unissant la synthèse à l'analyse, s'efforcent dansl leur laboratoire de reproduire sur une petite échelle , mais avee toutes leurs circonstances fondamentales et essentielles ^ les phénomènes dont ils ont été les témoins. Dans l'état présent de la science, dans la disposition actuelle des esprits , dans cette tendance à Tab* straction qui a envahi le domaine des sciences d'observation , a déclarera que ces derniers travaux sont moins savants, ou soiâ; doués a un moindre degré du caractère scientifique; ils fixeront à peine Tattention des corps savants ; mais l'avenir leur appartient, et l'on proclamera un jour qu'ils étaient plus féconds et plus durable. Des déterminations plus exactes des constantes de la physique rem-, placeront un jour les déterminations actuelles, et ce genre de pro*^ grès ne servira qu'à nous désespérer en nous montrant dOM^ Ignorance, en nous prouvant jusqu'à l'évidence que le passage dil nos théories abstraites à la connaissance intime des corps est comme! un abîme infranchissable. Ainsi , par exemple, nous avions, il y a! quelques années à peine , la prétention d'évaluer des dixièmes de degré, et depuis les recherches plus approfondies sur ladilatatiw des gaz, l'élasticité du verre , etc. , nous avons acquis la d^ordxle

d'optique météorologique. 3a i

eoQVictioD que les erreurs d'observation peuvent atteindre même on degré. Ces thermonoètres dont wom éUons si fiers, qui nous inspiraient tant de confiance , nous voilà réduits à nous en défier ; leurs points fixes sont devenus mobiles, et ils sont pour nous comme desprotées qui nous échappent quânid nous croyons les saisir.

Ils sont donc bien plus heureux» ils ont donc des droits plus certains à la reconnaissance de la science future les physiciens qui noQs ont révélé les secrets de la nature , qui ont comme partagé sa puissance, qui en sont devenus du moins les imitateurs, et voilà pourquoi nous nous sentons entraîné vers eux par la plus vive sympathie. ]jL reproduction artificielle de Tarc-en-ciel , des parhélies , du eercle parhélique, des halos, des couronnes, etc., etc., la réalisation des trombes et des divers météores à la fois métriques et aqueux, etc., sont pour nous de grandes découvertes ; on les a remarquées à peine , et cependant elles suffisaient seules pouf . placer leurs auteurs , MM. Babinety Peitier , etc. , au rang des physiciens justement céièltfes.

32 i PRÉCIS