IT

Sur la théorie de Wilson-Gerdien.

76. En répétant les expériences de C.-T.-R. Wilson (1) sur la condensation de la vapeur d’eau par les ions ordinaires, J.-J. Thomson (?), fut conduit à formuler l’hypothèse suivante sur l’origine de l'électricité atmosphérique : « Si les ions négatifs, par exemple, différaient des positifs dans leur propriété de condenser la vapeur d’eau, nous pourrions obtenir un nuage formé autour d’une seule espèce d'ions. Les ions sur lesquels s’est produit le nuage tomberaient alors sous l’action de la pesanteur, et nous pourrions ainsi obtenir la séparation des ions positifs et négatifs et la production d’un champ électrique, le travail nécessaire pour la création de ce champ étant fourni par la gravitation ».

Invité par le Meteorological Council à étudier la relation entre la pluie et l'électricité atmosphérique, C.-T.-Re Wilson (#) démontra l’inégale efficacité des ions des deux signes comme centres de condensation, pour un degré de détente donné.

Gerdien (*) reprit et développa les idées de J.-J.

(2) C.-T.-R. Wirsow, Phil. Trans, À, t. CLXXXIV, 1897, p. 265.

(2) J.-J. Tnomson, Phil. Mag., t. XLVI, décembre 1898, p. 533. (3) C.-T.-R. Wicson, Phil. Trans., À t. CXCIII, 1899, p. 289, à 303.

(*) IH. GErDiEN, nombreux Mémoires dans le Physik. Zeitsch. de 1903 à 1905.

76 1 SIREN.

Thomson et de C.-T.-R. Wilson, en s'appuyant sur ses propres recherches expérimentales et en invoquant le transport des charges électriques, par les courants généraux de l'atmosphère, dans les régions non pluvieuses. Son explication de l’entretien du champ électrique terrestre par l'apport négatif des pluies est incompatible avec les faits d’observation.

Une explication, non plus de l’existence du champ électrique terrestre, mais de l’origine des charges de la pluie a été construite d’après les travaux de Wilson et de Gerdien. En tenant compte de la présence dans l’atmosphère des gros ions découverts par Langevin (‘),on peut donner à la théorie dite de Wilson-Gerdien la forme suivante :

77. «Les gros ions (?), et les particules neutres dont ils impliquent la présence, jouent un rôle essentiel dans la formation des couches inférieures des nuages (stratus et cumulus entre 1000® et 2000" d’altitude). Ces particules, en effet, condensent la vapeur d’eau à peine sursaturante, et quand une masse d’air humide s’élève et se refroidit par détente adiabatique, c’est sur elles tout d’abord que les gouttes se forment ». Ces gouttes « cessent (?) de s’élever lorsqu'une grosseur critique est atteinte, qui dépend de la vitesse d’ascension du courant d’air. La sursaturation peut ainsi se produire dans l’air qui a laissé au-dessous de lui ses particules de poussière » et ses gros ions, Cet si le courant ascendant atteint une hauteur suffisante, une seconde condensation pourra se produire sur les » petits (ions, à un niveau plus élevé que celui des pre-

(1) P. Lancevin, C. R. Acad. Sc., t. CXL, 1905, p. 232.

(2?) Lancevin et MouziN, Electromètre enregistreur des ions de l’atmosphere (Le Radium, 1907, p. 218).

(3) C.-T.-R. Wizson, lons, électrons, corpuscules, t. II, Note ajoutée le 25 septembre 1890.

IONISATION DE L'AIR PAR LES CHUTES D'EAU. ho

miers nuages ». En raison de la plus grande sursaturation nécessitée pour la condensation sur les ions positifs, « ce doivent être principalement ou uniquement les ions négatifs » qui agissent comme centres de condensation, « de sorte qu’un excès de charges négatives se trouvera apporté au sol par les pluies ».

78. Avant de discuter cette théorie, dont le point de départ réside dans les expériences de condensation du genre Wilson, nous examinerons quels renseignements ces expériences nous peuvent donner sur la constitution des brouillards ou des pluies qu’elles manifestent.

19. Brouillards artificiels formés par détente de l'air humide en présence de petits ions. — J.-J. Thomson (1) attribua aux gouttelettes d’eau condensée, qu’il obtint en perfectionnant la méthode de recherches de C.-T.-R. Wilson, la masse

DA 03 NTOBEU

Le nombre de gouttelettes nécessaires pour former 1°"

d’eau est = ; en adoptant pour l'atome d'électricité le

nombre résultant des déterminations de J. Perrin (2) CHENE EN COLOR on calcule par centimètre cube d’eau de condensation

la: charge L'OGUT EL St, H

dans l’hypothèse où chaque gouttelette est chargée d’un corpuscule.

(2) J.-J. Taomson, On the charge of electricity carried by the ions produced by Roentgen rays (Phil. Mag., 5° série, t. XLV, 1898, p. 241.

(2) J. Perrin, C. R. Acad, Sci, t. CLIT, 1911, p: 1168 et 13892..

78 IS LRETE

80. Des expériences du même genre furent faites par Harold A. Wilson (!). Ce physicien fut conduit à admettre que les plus nombreuses, parmi les trois espèces de gouttelettes observées, portaient une seule charge corpusculaire.

On calcule pour ces gouttelettes les plus nombreuses, d’après les chiffres du Mémoire original, une masse

moyenne Ur I0m LE

d’où, pour 1° d’eau provenant de ces gouttelettes, la charge totale 2 = 30 U.E.S.

b H.-A. Wilson attribua aux gouttelettes des deux autres espèces, tombant, dans un champ électrique donné, respectivement 2 et 3 fois plus vite que les gouttelettes du premier groupe, la même masse a qu’à ces dernières et des charges respectivement égales à 2eet3 e. Par suite, 1°" d’eau, formé par la condensation d’un brouillard renfermant des gouttelettes des trois espèces, donnerait une charge de l’ordre de

Do UE AS:

81. Expériences de Millikan. — Les expériences de Millikan (?), entreprises comme les précédentes en vue de la détermination de la valeur de e, permettent aussi de calculer la charge portée par 1°” d’eau. En raison du soin et de la précision avec lesquels ces expériences ont été conduites, nous rappellerons leur principe et nous développerons les remarques qu’elles nous ont suggérées.

(!) H.-A. Wizsow, Phil. Mag., 6€ série, t. V, 1903, p. 429-441.

(?) R.-A. Mizzixan, À new modification of the cloud method of determining the elementary electrical char ge and the most probable value of that charge (Phil. Mag., t. XIX, n°110, february 1910, p. 209).

Müllikan utilise les équations de H.-A. Wilson,

CU bL£ Fr pg+Xe V1 —= É 84 Le EN 4 = Arai,

dans lesquelles e est la charge portée par une goutte de masse p., de rayon &, de densité d, tombant dans un milieu de viscosité € où règne un champ électrique uniforme de grandeur X (en unités électrostatiques); g est l’accélération due à la pesanteur; sous l’action de la gravité seule, la goutte prend la vitesse de chute », ; sous l’action combinée de la gravité et du champ électrique, la goutte prend a vitesse Po.

Ces équations donnent

3 5 |: (ee) ]g eme em |-T — Ve Mir ed 3 28 À

Millikan mesure directement la viscosité € dans les conditions de ses expériences (air saturé de vapeur d’eau à la température de 26° C.), d’où il déduit pour le terme entre crochets la valeur

Il fait varier le champ X et le degré de détente de façon

que u£g+Xe—o.

Cette condition est réalisée lorsque la goutte, observée au microscope, paraît immobile. Alors #; — 0; et, en admettant d = 1, la charge portée par la goutte est donnée

ar l’équation P q :

he JDN TOR ) X

X étant de sens contraire à la direction de la pesanteur. Trois séries d'expériences fournissent à Millikan les résultats moyens DER TRUE ENS TT NOM Xo = 14,46, to = 24,14.10,10, X3 = 14,64, € = 28,16-.1010;

d’où il conclut, e désignant la charge corpusculaire,

Ey = 3e Es JC he, 10m,

82. Au lieu de terminer le caleul comme le fait Milhkan, nous pouvons de ses données expérimentales déduire les masses 4, be, 3 des gouttelettes d’eau portant respectivement les charges 3e, 5e, 6e. Il suflit d’appliquer la

relation H£ — X €.

En substituant à X et à « les trois groupes de valeurs ci-dessus, et en posant

g = 980,3 (accélération due à la pesanteur à Chicago), on trouve

H1=1,99.10710, bo = 3,56.10-10,

UMs= 4 ,21.10710,

Ces masses sont, à quelques centièmes près, respectivement égales à 3 4,5 et 6 a, en posant

D'où la charge portée par 1°" d’eau condensée

83. Les trois groupes de recherches que nous venons d'examiner donnent donc par centimètre cube d’eau de condensation une charge de l’ordre de grandeur des charges transportées par les eaux météoriques.

84. Un autre renseignement sur les brouillards artificiels nous est fourni par les expériences ci-dessus rappelées de H.-A. Wilson et de Millikan.

Wilson observa qu’au bout de quelques secondes, et sous l'influence d’un champ électrique appliqué de l’extérieur, la surface du brouillard commence à se diviser en deux parties, l’une des parties tombant visiblement plus vite que l’autre. Quelquefois même, trois divisions nettes du nuage se produisent. Wilson fut ainsi conduit à admettre l’existence de trois espèces de gouttelettes, toutes de même grosseur, mais de charges différentes.

Milikan put suivre au microscope des gouttelettes de grosseurs différentes et portant des charges électriques différentes.

De plus Millikan observa directement que les gouttelettes les plus grosses et le plus fortement chargées sont aussi celles qui s’évaporent le plus lentement. On sait que Helmholtz (!}, Lord Rayleigh (2), J.-J. Thomson (*) et Langevin (‘) sont arrivés par des voies différentes à des conclusions qui s'accordent pour assigner à la tension superficielle et à la pression électrostatique des fonctions opposées dans l'équilibre des gouttes chargées ; en tendant à réduire la surface, et par suite le volume de la goutte-

() Hermnozrz, Studien über elektrische Greezschichten (Ann. der Phys. und Ch., t. VII, p. 337).

(2) Lord Rayzeicy, Équitibre d’une surface liquide conductrice électrisée (Assoc. britann., Southampton, août 1882).

(3) J.-J. Tnomson, Application of Thermodynamics to Physic and Chenustry.

(‘) Eugène Bzocn, Thèse de’Doctorat, Paris, 1904.

KR; 6

lette, la tension superficielle provoque l’évaporation; la pression électrostatique, en abaïissant la tension de vapeur nécessaire à l'équilibre, tend à empêcher l’évaporation. De là résulte immédiatement que si deux gouttes de masses L et pp portent des charges e et pe, la plus grosse des gouttes est la plus stable. En effet, les pressions électrostatiques à la surface de ces gouttes sont entre elles

comme 1 et p°; si donc la tension superficielle est indépendante de la charge portée par le liquide, hypothèse généralement admise, et si la tension superficielle est la même pour les deux gouttes considérées, hypothèse légitime étant donnée leur grosseur, la plus grosse goutte doit être la plus stable. C’est ce que confirme l’expérience

de Milhikan.

89. Critique de la théorie Wilson-Gerdien. — IL n’est pas douteux que les poussières et les gros ions puissent servir de noyaux de condensation à la vapeur d’eau à peine sursaturante. La formation de nuages (stratus ou cumulus) par condensation sur les poussières ou les gros ions est done parfaitement admissible. Si une détente faible est nécessaire à cette condensation, on peut l’expliquer dans atmosphère : soit par les courants de convection dus aux inégalités de température entre deux régions voisines, soit par les mélanges de masses d’air à des températures et à des degrés hygrométriques différents.

86. Mais, d'autre part, la présence permanente dans l’atmosphère, et jusqu’à de grandes hauteurs (roKm et même 4okM), de poussières solides à un état extrême de division, semble prouvée (!)}. À ces mêmes altitudes,

(*) A.-B. Crauveau, La condensation de la vapeur d’eau par détente (Annuaire de la Soc. météor. de France, septembre-octobre 1911,

34 pages).

l'air doit être ionisé par les radiatons ultraviolettes de très courte longueur d’onde (rayons de Schumann); les récents travaux de C. Ramsauer (1), en confirmant et complétant les résultats obtenus en 1900 par Lenard, ont en effet montré que ces radiations ionisent les gaz principaux de l'air. Les poussières doivent se charger par diffusion des ins, et constituer des germes de condensation pour la vapeur d’eau. Entraînés par le champ électrique de l’atmosphère, les germes positifs se dirigent vers la Terre. L'intervention des petits ions et des grandes détentes n’est donc pas nécessaire pour expliquer les pluies positives.

87. M. A. Baldit (?) a observé au Puy de Dôme que la buée qui s’élève le matin, sous l’action des rayons solaires, du sol humide ou recouvert de neige, est chargée négativement. € On saisit ainsi sur le fait, dit M. Brunhes, la fuite de l'électricité négative dont le sol est normalement chargé, entraînée par l’eau qui quitte le sol. » Lei un brouillard négatif, et non pas électriquement neutre, prend naissance sans qu’une sursaturation considérable soit nécessaire à sa formation. Ce brouillard peut, ultérieurement,

donner une pluie néga tive.

88. Ainsi la première partie de la théorie Wilson- Gerdien est acceptable, mais elle ne s'impose pas a priort. La seconde partie de cette théorie explique la formation des nuages négatifs et des nuages positifs, par lintermédiaire des petits ions, grâce à des sursalurations supé-

rieures on égales respectivement à 4 où à 6.

(1) C. Ramsauer, De l'influence sur les gaz de la lumière ultraviolette de très courte longueur d'onde (Phys. Zeitsch., t. XII, 1911, P- 997). °

(2) Cité par B. Brunues, Études sur la déperdition de électricité en montagne (Revue scientifique, 5° série, t. V, n° 11, 17 mars 1906,

84 Ja RER

Ainsi que l’a remarqué C.-T.-R. Wilson lui-même, les faits expérimentaux manquent pour qu’on puisse se prononcer pour ou contre l’existence de telles sursaturations dans les régions élevées de l’atmosphère.

89. Une conséquence du mécanisme invoqué serait la prédominance, soit au point de vue de la fréquence, soit au point de vue de la charge par centimètre cube d’eau, des pluies négatives. Or « les mesures les plus récentes sous des climats très différents s'accordent pour reconnaître la prédominance des chutes et des apports positifs, aussi bien dans les pluies ordinaires que dans les pluies orageuses (1) ». Le rapport des fréquences des pluies positives et des pluies négatives serait, d’après Kaehler et Simpson, 2,5; d’après Baldit 1,52. Le rapport des quantités d’eau relatives aux pluies positives et aux pluies négatives serait d’après Baldit 1,45.

90. Une autre conséquence du mécanisme invoqué par la théorie de Wilson-Gerdien serait la production de pluies d’intensités bien supérieures à celles que l’on mesure le plus souvent.

Soient en eflet T, et T, les températures absolues et »,, 2 les volumes d’une même masse de vapeur à l’origine et à la fin d’une détente adiabatique. On a, y —=1,41 désignant le rapport des chaleurs spécifiques de la masse

gazeuze considérée,

Le poids (en grammes) de vapeur dont la tension est p (en millimètres de mercure) est, par mètre cube d’air,

1293 X 0,623 X ee X LE

(1) A.-B. Cuauveau, loc. cil. au paragraphe 86.

IONISATION DE L'AIR PAR LES CHUTES D'EAU. 85 ou

Si p, et p2 correspondent à T, et To, le poids d’eau de condensation par mètre cube d’air est

Soit #,, en mètres par seconde, la vitesse du courant d’air ascendant entre les régions de l'atmosphère de températures T, et T, ; la hauteur de pluie, fournie par l’eau de condensation, est, en millimètres par minute,

m(# X 60) X 10 10000 ou

r 2 Vo 2 r \ Aux degrés de détente —— respectivement égaux à 1,2

(ions négatifs) et 1,31 (ions positifs), correspondent des

Pi \Y-1 ' Ë * valeurs de (2) respectivement égales à 0,913 et 0,884 ;

et à ces mêmes degrés de détente, pour T, — 283 (p1 = 9,140) correspondent pour T, les valeurs 258,4 et 250,2, et pour p, les valeurs 1,488 et 0,956. D'où les hauteurs de pluie indiquées ci-après

Hauteurs de pluie.

Vitesse °° — du courant 2 2 w 4,95, —=1,8f.

ascendant CA P; L 0,45 0,49 4 1,80 De 7 8 3,62 3.90

On peut admettre l'existence fréquente, par régime cyelonique, de courants ascendants de 4" et même 5 par

86 TJ REV

seconde (1); on devrait donc recueillir fréquemment des pluies donnant, même en faisant une large part à l’évaporation des gouttes pendant leur chute, plus de 1MM d’eau par minute. Or, dans nos climats, seules les grandes averses d'orage donnent quelquefois 1MM d’eau (?). Les pluies d’origine cyclonique sont d'intensité bien moindre.

Si donc nous admettons, avec tous les météorologistes, que les pluies résultent surtout de condensations par détente (?), nous ne pouvons admettre que ces détentes, provoquées par les courants ascendants des régions centrales des dépressions, atteignent fréquemment les degrés 1,25 et 1,31, nécessaires pour que les petits ions de l’atmosphère constituent les noyaux des gouttelettes.

91. Les troubles blanchâtres, que l’on observe sur le bleu du ciel, sont l’indice de la condensation de la vapeur d’eau et de la formation d’un eumulus (*). L’accroissement en nombre et l’agglomération en masses confuses des cumulus donnent les nimbus, masses épaisses, sombres, interceptant la lumière du jour; des nimbus tombe fréquemment de la pluie. Ces nuages s’étendent souvent en un voile uniforme, le pallio-nimbus, qui donne, généralement sur de grandes étendues de pays, des pluies ou des neiges de longue durée.

Nulle détente considérable ne préside à la formation ou à la succession de ces nuages. Selon la théorie de Wilson- Gerdien, ils ne devraient donner que des pluies électriquement neutres. L’expérience montre au contraire que

() J.-N. Prumarnon, Formation des principaux hydrométéores,

Paris, 1885.

(?} A. Axcor, Traité de Météorologie, édition de 1899, p. 239.

(5) C’est la théorie fondée par James Hutton, Ph. Trans. of the R. Soc. of Edinburg, 1788.

() J. Vincenr, Allas des nuages (Service météor. de Belgique, 1907).

RON TONER

le plus souvent ces pluies sont chargées, tantôt positives tantôt négatives.

92. Les cumulus engendrent, par détente, les cumulonimbus, nuages qui donnent les pluies orageuses, les giboulées, les grésils, les grêles. Il résulte des mesures effectuées en Suède et aux États-Unis () que, en moyenne et en été, la base des cumulus est à l’altitude de 1430, leur sommet à 2100, la base des cumulo-nimbus à 1300, leur sommet à 2670, La grandeur, suivant la verticale, des cumulus serait done de 670; les cumulo-nimbus occuperaient 1370, On peut donc évaluer à 600" ou 700" la dilatation suivant la verticale du nuage initial. D'où, pour les bords supérieurs des deux nuages successifs, une différence de température de 30°C. ou 40 C. (on compte en effet une varation de température de 1° pour une variation d’altitude de 200"). La différence des températures moyennes de l’ensemble des deux espèces de nuages est donc certainement inférieure à 4°.

Il résulte de là que le degré de détente subi par le cumulus initial est bien inférieur à 1,25. En eflet, nous avons précédemment calculé que, dans la région de l'atmosphère ici considérée, une détente adiabatique de grandeur 1,25 produirait un abaissement de température de 25° C. environ. ,

Les détentes dont les cumulus sont le siège lors de leur transformation en cumulo-nimbus sont donc incapables de provoquer une condensation sur les petits tons entraînés par le courant d”’air ascendant. Si donc les cumulus étaient électriquement neutres, les cumulo-nimbus ne pourraient donner que des précipitations neutres. Nous savons, au contraire, que les pluies orageuses, la grêle, etc., sont le plus souvent chargées.

(1) A. Ancor, Ouvrage cilé, p. 207.

93. En résumé : La théorie de la condensation de la vapeur d’eau sur les petits ions de l’atmosphère peut rendre compte de la grandeur des charges transportées par la pluie, si l’ionisation et les détentes dans l’atmosphère sont assez grandes;

Cette théorie n’explique pas la prédominance des pluies positives ;

Elle n’explique pas pourquoi les précipitations fournies par les nimbus et par les cumulo-nimbus sont chargées;

Les degrés de détente qu’elle invoque donneraïent des intensités de pluie le plus souvent très supérieures à celles qu’on mesure;

Ces grandes détentes ne peuvent être supposées que dans la région des cirrus, et là leur intervention semble mutile pour expliquer la condensation de la vapeur d’eau.

Formation de nuages chargés.

94. Les condensations qui, au sein de l’atmosphère, donnent naissance aux cumulus ($91) doivent se produire sur les poussières et les gros ions. Dès leur formation, les gouttelettes sont sollicitées par la pesanteur et par le champ électrique terrestre. Ainsi peut s’opérer une séparation lente des gouttelettes positives et des gouttelettes négatives, les premières s’accumulant vers la base inférieure du nuage en formation, les secondes vers la base supérieure.

Au cours de leur accroissement par condensation de la vapeur d’eau, les gouttelettes sont soumises à des phénomènes de coalescence; elles s’enrichissent aussi en petits ions qu’elles empruntent à l’air voisin. Dans la mesure où les résultats des observations de Millikan sont applicables à l'atmosphère, il est permis de supposer que la masse nuageuse, dans son état d’équilibre final, est con-

stituée par des gouttelettes de grosseurs différentes, et dont la charge électrique est sensiblement proportionnelle à la masse mécanique. Avec la même restriction, les expériences précédemment rappelées ($ 84) de H.-A. Wilson autorisent à distinguer dans cette masse nuageuse plusieurs nuages, chacun d’eux sensiblement homogène.

La présence de nuages homogènes quant à la grosseur des gouttelettes qui les constituent, nous est révélée par l'étude des phénomènes optiques de l'atmosphère. D’après Kaëmtz (1), les mesures du premier anneau rouge des couronnes lunaires correspondent à des gouttelettes de 644 à 16%, Mascart (?) a mesuré sur le Pilate le premier anneau rouge des couronnes antisolaires, et a assigné aux gouttelettes des diamètres de 114 à 64,4.

Nous ne savons d’ailleurs rien sur la charge électrique des gouttelettes qui constituent ces nuages.

95. Notre hypothèse sur la formation de nuages chargés, grâce à une sorte de filtration des gouttelettes initiales sous l’action combinée de la pesanteur et du champ électrique terrestre, expliquerait les décharges électriques qui s’observent fréquemment au sein même d’un nuage orageux. Ces décharges résulteraient de l'accumulation des électricités de signes contraires à la base et au sommet du nuage, La présence de gouttelettes intermédiaires et chargées faciliterait le passage de la foudre.

Une expérience très simple permet de vérifier ce dernier point :

Deux disques en cuivre, A et B, vernis à la gomme laque, d’un diamètre de 20°" environ, isolés par des manches en verre, et écartés de 15°", sont réunis aux armatures

{:} Kazmrz, Cours de Météorologie, traduction française par Ch. Martins, Paris, 1843, p. 424.

(2) Mascanr, Traité d’'Optique, 1. IT, 2 fascicule, Paris, 1895, p. 408.

d’une machine de Wimshurst. Les boules terminales a et b des armatures sont écartées de 12°".

La machine à influence est conduite par un moteur ali-

menté par une batterie d’aceumulateurs. L’étincelle jaillit régulièrement entre les boules a et b.

Aussitôt, qu'au moyen d’un pulvérisateur, on injecte entre les plateaux des gouttelettes d’eau distillée, létincelle cesse de jaillir en a, b, pour éclater en À, B. Lorsque aucune gouttelette n’est plus visible entre les plateaux, l’étincelle cesse de jaillir entre eux, pour éclater de nouveau en à.

Dans les mêmes conditions expérimentales, un jet d’air ne provoque pas le passage de l’étincelle en AB.

96. Nous avons rappelé précédemment (87) les observations de brouillards négatifs faites par M. Baldit au Puy de Dôme. Ces observations, effectuées avec l'appareil de déperdition d’Elster et Geitel, complètent les déductions que M. Chauveau a tirées de mesures du champ électrique dans des circonstances atmosphériques comparables.

« Les brumes qui s'élèvent du sol (!) en séjournant dans

() A.-B. Cnauveau, Introduction historique, ete., p. 13.

son voisinage, telles qu’on les observe fréquemment en automne et dans les premiers jours de l’hiver, sont généralement négatives. Elles déterminent un abaissement du potentiel, accompagné de variations brusques et de changements de signe analogues aux effets de la pluie, et qu’on constate parfois, avec surprise, sur le tracé de l’enregistreur, après des nuits de ciel clair et sans nuage. »

L'effet constaté correspond exactement à celui que donnerait un brouillard primitivement neutre, formé au voisinage du sol, et qui, en s’élevant, perdrait ses gouttelettes positives entraînées vers le sol par l’action combinée de la pesanteur et du champ électrique de l’atmosphère.

97. Le mécanisme que nous avons invoqué ci-dessus n’est qu’une adaptation aux faits récemment révélés par les expériences sur les brouillards artificiels, d’une idée très ancienne, développée par M. Pellat (!) pour expliquer la foudre, et suivant laquelle les nuages semu-conducteurs seraient électrisés par influence dans le champ terrestre, et séparés par les vents en nuages positifs et négatifs capables de présenter des différenees de potentiel consi-

dérables.

VE

Rôle des radiations ultraviolettes.

98. Lenard et Wolf (?) montrèrent en 1899 que la lumière ultraviolette produit des noyaux de condensation dans un récipient renfermant de Pair humide. Ils attribuèrent la production de ces noyaux à la désagrégation de la face intérieure de la fenêtre en quartz traversée par la lumière.

(1) H. Pezrar, Leçons sur l'électricité, Paris, #rcorges Carré, 1890. (2) Lexar» et Wozr, Wied. Ann., t. XXX VII, 1899, p. 443.

C.-T.-R. Wilson montra que la lumière ultraviolette produit dans l'air, saturé ou non de vapeur d’eau, des noyaux de condensation.

La nature chimique de ces noyaux et le mécanisme de leur formation ont été l’objet de longues discussions, mais leur existence n’est pas douteuse.

Aïtken n'avait pas réussi à manifester par les rayons solaires les effets photo-électriques obtenus par des sources artificielles. Wilson ne réussit pas davantage; il attribua l’insuccès de ses tentatives, non pas à l’absence de noyaux, mais à leur diffusion rapide vers les parois des récipients; et il fait remarquer dans son Mémoire (1) que dans les hautes régions de l’atmosphère les noyaux produits doivent persister presque indéfiniment, et devenir assez gros pour agir, au point de vue de la condensation, comme des particules de poussières.

99. On est aujourd’hui bien certain que les radiations solaires ultraviolettes de longueur d’onde supérieure à 1000 angstrüms peuvent parvenir jusqu’au sol (?), et donner lieu à la surface de la Terre à des phénomènes chimiques, biologiques (#) et photo-électriques. D’après M. E. Bloch (‘), qui rappelle l'opinion contraire de MM. Bichat et Blondlot et de J.-J. Thomson, l’eau pure et les solutions salines présentent presque toujours un effet photo-électrique notable. M. Bloch étend même les résultats de ses expériences à l’action des radiations solaires sur les mers, les rivières et les surfaces solides de la Terre,

(?) Mémoire précité de 1899 (Roy. Soc.), p. 437.

(?) H. Buisson et Ch. Fasrv, Repue générale des Sciences, 30 avril

(5) Daniel Berrneror, Revue scientifique, 23 mars 1912.

(*) E. Brocn, Rôle des impuretés dans leffet photo-électrique sur Peau et les solutions salines (Le Radium, t. XIX).

el il attribue à lPeffet photo-électrique, pour une part de 5 environ, l’ionisation de l’atmosphère (1).

On est certain aussi (?) que la limite du spectre solaire s’avance vers les petites longueurs d’onde à mesure qu’on

s’élève dans l'atmosphère.

100. Nous avons constaté nous-même une action photoélectrique des radiations ultraviolettes émises par une lampe à vapeurs de mercure sur les gouttelettes produites par une cascade d’eau distillée.

Nous devons donc envisager comme certaine une action photo-électrique des rayons solaires sur les gouttelettés des nuages.

L'analyse comparative des eaux météoriques et de la rosée nous donne une preuve indirecte de l'existence de cette action : on ne trouve pas d’eau oxygénée dans la rosée; on en trouve dans la pluie et dans la neige, et en quantité plus grande dans les précipitations de jour que dans les précipitations de nuit (*).

La lumière ultraviolette tendant à provoquer lénussion d'électrons par les corps qu’elle éclaire, à la périphérie des nuages éclairés les gouttelettes neutres se chargeront positivement, les gouttelettes négatives perdront leur charge, les gouttelettes positives resteront positives. Au total, les gouttelettes positives seront en excès.

Ainsi s'explique la prédominance des pluies positives,

1014. « La brume haute d'hiver, dit M. Chauveau, au travers de laquelle, par de belles journées de ciel sans nuages, le Soleil perce à peine et paraît d’un rouge foncé, donne lieu, presque toujours, à une augmentation du champ. »

(!) E. Brocu, L’ionisalion de Veau par la lumière ultraviolette (Le Radium, t. V, 1908, p. 240).

(2) H. Buisson ei Ch. lasry, Mémoire précité.

(3) Scuônes, Berichte : 1874, p. 1693; 1877, p. 487, 561, 574 et 1028.

Les belles journées de ciel sans nuage sont favorables à l'accroissement de l'effet photo-électrique solaire, et le phénomène des brumes hautes positives, qui correspond à des faits « fréquémment et nettement observés », s'explique immédiatement par les considérations que nous

avons développées.

102. Les électrons, hibérés dans l’atmosphère par les effets photo-électriques, donnent des ions positifs qui n’apportent qu'une perturbation passagère dans l’équilibre statistique entre petits ions, gros ions et molécules

neutres.

103. Pour expliquer la prédominance des pluies positives, nous n'avons eu qu'à appliquer aux gouttelettes des nuages la théorie de M. Brillouin (1) relative à l’action des radiations ultraviolettes sur les aiguilles de glace des cirrus.

VIE Résumé.