Force vive et pulvérisation des gouttes. — Les ré

sultats ci-dessus montrent que leflicacité de la cascade croît avec la hauteur de chute et avec le volume de la goutte. Nous n’avons pas trouvé de relation simple entre les charges recueillies et les variables étudiées, ou une fonction de ces variables telle que la force vive des gouttes ou la surface totale donnée à 1°" d’eau en le débitant par gouttes,

Nous avons essayé de nous rendre grossièrement compte de l’aceroissement du nombre des gouttelettes produites par l’écrasement d’une goutte donnée, en fonction de l’accroissement de la hauteur de chute.

À cet effet nous avons compté les points d’impact, visibles à l’œil nu sur une feuille de papier blanc, fournis par l’écrasement d’une goutte d’eau colorée (fluorescéine). Pour des hauteurs de chute de 25°", 45° et 60°", nous avons compté 10, 67 et 88 gouttelettes.

On peut donc dire que l’efficacité d’une cascade croît avec l'intensité de la pulvérisation des gouttes, et commence lorsqu'on observe un barbotage d'air au pied de la chute.

30. Électrisation préalable du liquide. — I est aisé de vérifier, au moyen d’un cylindre de Faraday et d’un élec-

tromètre, qu’une goutte d’eau transporte une charge d'électricité après être sortie d’un orifice capillaire ; la déviation du spot n’est pas imputable à l'effet qui accompagne l’écrasement de la goutte contre le fond du cylindre, car cet effet engendre une somme algébrique de charges rigoureusement nulle.

Dans limpossibilité d’éliminer cette charge initiale des gouttes, nous l’avons, pour étudier son rôle, exagérée. En reliant le vase de Mariotte à l’un quelconque des pôles d’une batterie d’accumulateurs, nous n’avons constaté ni accroissement, ni diminution sensibles de l'efficacité de la cascade.

Cette expérience montre, en outre, que si l'effet électrique des cascades se produit à la surface du sol, lors des pluies, son intensité est indépendante de la grandeur et du signe de la charge préalable des gouttes de pluie.

31. Électrisation préalable de l'obstacle. — En isolant du fond du récipient d’ionisation le bouchon métallique sur lequel s’écrasent les gouttes, et en établissant entre ce bouchon et les parois du récipient une différence de potentiel fixe, on constate une diminution de l'efficacité de la cascade, d’autant plus grande que la différence de potentiel est elle-même plus grande.

Ce fait s’explique par la disparition, avant leur arrivée au cylindre de Faraday et sous l’action du champ créé au pied de la cascade, des ions les plus mobiles parmi ceux qui constituent normalement la charge véhiculée par l’air.

Le même phénomène doit se produire à la surface du sol lorsqu'il pleut : les ions engendrés sont entraînés par le champ terrestre. Si, à un moment donné, le champ terrestre est inversé, la charge positive du sol s’oppose à la diffusion des ions négatifs; et, en air calme, avec une

pluie électriquement neutre, l’inversion du champ doit tendre à disparaître.

32. Forme et étendue de l'obstacle. — La forme de l'obstacle intervient par l’inclinaison de sa surface au point d'impact des gouttes.

En remplaçant le bouchon métallique par une demisphère en cuivre, ou par des prismes en verre d’angles divers, on voit décroître rapidement les charges engendrées, lorsque inclinaison croît au delà de 35°.

Pour des inclinaisons de 09, 350, 450, 60° nous avons obtenu des charges de grandeur 10, 9, 7, 4.

Il est d’ailleurs facile de constater que l’intensité de la pulvérisation des gouttes décroît rapidement lorsque l’inclinaison de l’obstacle augmente

L’étendue de l'obstacle est sans influence sur la grandeur et le signe de la charge produite, pourvu que l’obstacle soit : ou bien conducteur et en communication avec le sol, ou bien totalement recouvert d’une couche d’eau.

33. Nature de l'obstacle. — En substituant au disque platiné, qui constitue la partie supérieure du bouchon, des disques égaux en laiton, cuivre, fer ou zinc, ou bien recouverts d’une couche d’or; d’argent, de nickel, d’amalgame de cuivre, d’amalgame d’argent, on ne constate pas de différences systématiques dans la grandeur du phénomène d’électrisation; et la charge véhiculée par le courant d’air reste négative. ;

Un disque de verre, une plaque de marbre donnent le même résultat.

Le soufre et la paraffine ne fournissent, pendant les 3 ou 4 premières minutes de la chute d’eau, que des charges très faibles (de 10 à 15 fois inférieures aux précédentes). Mais, au bout d’un certain temps, le soufre donne la même charge que les métaux : il est alors entièrement mouillé; la paraffine, au contraire, reste non mouillée, et ne cesse pas de provoquer l’apparition de charges très faibles.

Le bois, la gutta, le caoutchouc, l’ébonite, la gomme

laque se elassent, au point de vue de leur efficacité, entre les métaux et la paraffine. Il en est de même du sable, du oravier et des divers échantillons de terres et de feuilles végétales (fig. 6).

Lorsque la chute d’eau se produit sur une couche d’eau, la grandeur de la charge mesurée est fonction de l’épais-

seur de cette couche. On observe qu’une ou plusieurs

Charges totales en unités arbitraires.

bulles d’air cheminent dans le liquide au voisinage du point d'impact de la goutte; il y a barbotage de l'air dans l’eau. ù

S1 l'obstacle est constitué par de l’eau de mer, la charge recueillie dans le cylindre de Faraday est nulle.

Dans la figure ci-dessus, qui exprime quelques-uns de nos résultats, les abscisses représentent des temps, ou, ce qui revient au même, des centimètres cubes d’eau débités; les ordonnées représentent en unités arbitraires

les charges recueillies.

On voit que l'obstacle intervient par sa nature chi-

mique (eau de mer, eau distillée) et par l'intensité de la pulvérisation ou du barbotage qu’il provoque (couches d’eau de différentes épaisseurs). Il semble aussi intervenir par sa conductibilité (bois, gutta, caoutchouc, soufre, ete., au début des mesures), les corps isolants donnant des charges progressivement croissantes au fur et à mesure que leur faculté d'isolement disparaît.

34. Isolement de l'obstacle. — Afin de préciser cette dernière remarque, nous avons réalisé les deux expériences suivantes :

a. Un disque de laiton est isolé sur un bloc de paraffine qui recouvre le fond du récipient d’ionisation. Quoique la pulvérisation provoquée par cet obstacle reste la même quand son support est, soit la paraffine, soit le bouchon du récipient, les charges recueillies dans les deux cas sont totalement différentes; elles varient en effet dans le rapport de 1 à 15. Isolé par un bloc de parafline, le disque métallique joue le même rôle, quant à la production des charges, qu’un obstacle en parafline.

b. Un disque de laiton D (fig. 7) est maintenu dans

la région centrale du récipient d’ionisation au moyen d’une tige que supportent deux bouchons d’ambroïde BB, fixés dans une tubulure latérale. Un écran M protège l’am-

broïde des gouttelettes qui rejaillisent du disque. Celui-ci peut être mis en relation avec le sol ou bien isolé.

Lorsque l'obstacle est mis au sol, les charges recueillies par unité de temps sont sensiblement constantes, oscillant entre les valeurs 37 et 41; lorsque, au contraire, le disque est isolé, les charges recueillies oscillent entre les nombres 8 et 34, variant dans le rapport de 1 à 4 environ. Plusieurs séries de mesures, d’une durée individuelle de 10 minutes, nous ont toujours fourni les mêmes nombres. Les limites 8 et 34, dans le cas du disque isolé, s'expliquent par la décharge intermittente du disque, due à l’écoulement intermittent de l’eau qu’il reçoit.

La possibilité pour les charges électriques communiquées au liquide de rester accumulées sur l’obstacle ou de s’écouler au sol constitue done un trait caractéristique du phénomène étudié.

De plus, ces expériences montrent avec netteté que la séparation des charges négatives transportées au cylindre de Faraday par le courant d’air et des charges positives retenues par l’eau se fait au point d'impact des gouttes. n’y a donc par lieu de chercher une explication du. phénomène des cascades dans le frottement contre l’air, soit des gouttes qui tombent vers l’obstacle, soit des gouttelettes qui rebondissent du point d'impact des gouttes.

Grandeur des charges mesurées. Maximum d’ionisation.

35. Avec de l’eau distillée commerciale, de provenances diverses, et avec une hauteur de chute de 62,5, des gouttes de 0°%",076 et un disque platiné, nous avons obtenu, par centimètre cube d’eau, des charges variant de Do10% 4 0,5-102 UF.

Parmi les observations de Ph. Lenard, celles dont les données expérimentales sont les plus voisines des nôtres indiquent la production d’une charge sensiblement égale

à celle que nous avons observée. Ph. Lenard obtint en

effet 0,89.1071? coulomb

par goutte de 4m, 4 de diamètre, heurtant une plaque de tôle humide avec une vitesse de 6M,8 par seconde; soit, par centimètre cube d’eau,

Par une rotation convenable du couvercle du récipient d’ionisation, on peut obturer le tuyautage d’aspiration et donner au volume du récipient une valeur bien définie (V = 1600°%"). Une rotation inverse du couvercle et l’arrêt simultané de la chute d’eau permettent d’aspirer et de mesurer la charge Q, gagnée par l’air en un temps donné. On constate qu’aw bout d’un petit nombre de minutes de chute, la charge portée par l’air du vase clos atteint une valeur maxima.

L'expérience nous a donné une densité cubique

En Fi

comprise entre 6,8.10 5 et 9,6.r0 5 UES. La valeur moyenne fournie par l’ensemble de nos mesures a été

OS 7 10m UC ESS

En prenant 4,2.107!° comme valeur de la charge corpuseulaire, le nombre moyen d’ions par centimètre cube d'air est de. 2:107%. Or, les agents d’ionisation lés plus actifs fournissent (1) un maximum de 10° ions de chaque signe par centimètre cube d’air. Les cascades d’eau dis: tillée peuvent donc être considérées comme à peu près 5000 fois moins efficaces que les agents d’ionisation les plus

actifs.

(2) Mme Curie, Traité de Rädioactivité, t. I, 1910, p. 35.

Mobilité globale des ions.

36. Lorsque, la cascade en marche et l’aspiration stoppée, l'air du récipient est au maximum d’ionisation, il y a égalité entre le nombre d'ions engendrés par la cascade et le nombre d'ions disparaissant sous l’action des forces électrostatiques. Traduite sous forme algébrique, cette remarque permet le calcul de la mobilité globale des ions.

En effet, d’une part, l’observation du spot en régime permanent (cascade et aspiration en marche) fait connaître la charge g engendrée par la cascade dans l’unité de temps.

D'autre part, la connaissance de la charge Q en équilibre statistique fournit la densité

par unité de volume.

S1k est la mobilité des charges dans l’élément de volume où la vitesse de déplacement est U et où le champest F, on a :

U—ÆF, définition de la mobilité;

1 dp :

5 Te + Div. U = 0,

équation d’Euler ; Div. F + 47p = 0,

équation de Poisson; l’élimination de U et de F donne la relation

G) dp =— 4rkp? dt.

La variation de charge, par unité de volume et pendant le temps dt, due à l’action de la cascade est d’ailleurs

q dt

dp = Retre

IONISATION DE L'AIR PAR LES CHUTES D'EAU. 31 L'équilibre statistique exige

— 4rkp? dt + fdt= 0,

d’où Fast LS Fo V ou rm Frs

Avec les données expérimentales suivantes :

déviation en régime permanent égale à 120 divisions de l’échelle en 60 secondes;

charge Q mesurée par 146 divisions de l’échelle;

charge d'étalonnage (1 daniell sur un coeflicient d’influence de 30 U.E.S.) mesurée par 107 divisions ;

nous avons calculé, par ia formule ci-dessus, une mobilité globale de 12,7 em :s dans un champ de 1 U.ESS. : em, soit

k="4,2% 1072 cm:

dans un champ de 1 volt : em.

Ce résultat concorde avec celui de M. Aselmann (‘), qui à assigné au plus grand nombre des ions produits par l’eau distillée des mobilités comprises entre 4,0 cm:s CbM OS TO CIS,

En caleulant la mobilité globale par la formule