CHAPITRE XI
Des phénomènes de V atmosphère.
i54. On peut réduire à trois généralités tous les phénomènes de l’atmosphère, savoir : les vents, les pluies, les météores lumineux.
Des vents. Les vents ne sont autre chose que l’air atmosphérique mu ou agité. Ce mouvement ou cette agitation a lieu toutes les fois que , sur quelques parties de la surfltce de la terre , l’air atmosphérique se trouve moins comprimé que dans d’autres. Alors l’air plus comprimé, par suite de la dilatabilité des gaz, se précipite vers les points de l’espace où la compression est moindre ; c’est ce mouvement qui constitue les vents.
On distingue trois espèces de vents, savoir ;
■les [vents constans , les vents périodiques et les vents variables. Us doivent tons leur existence à la niêine cause, et cette cause se déduit encore de nos principes.
i55. Nous avons vu ( 70 ) que les gaz qui s’élèvent des parties occidentales inférieiu-es q" ei q'" de la surface de la terre étaient en moindre quantité (pie ceux qui s’élèvent, dans le même temps, de ses parties occidentales supérieures p" et que les gaz qui s’élèvent
des parties orientales supérieuresjset p' étaient aussi en plus grande quantité que ceux qui s’élèvent, dans le même temps, des parties occidentales supérieures p" et p'" : les gaz qui s’élèvent des parties occidentales supéiieures sont donc plus comprimés que ceux tpii s’élèvent des parties occidentales inférieures. D’où il sui t fpie les preiniers, plus comprimés, doivent se diriger vers les parties inférieures. Par la même raison ^ les gaz élevés des parties orientales supérieures se dirigent aussi vers les parties occidentales supérieures. Ainsi les gaz qui s’élèvent des parties orientales supérieures et des parties occidentales supérieiues, prennent im mouvement général de l’est à l’ouest, en se dirigeant vers les parties q" et q'".
jNIais nous avons également vu (70) ([ue lé»
gaz qui s’élevaient des parties orientales inferieures ç et ç' étaient plus considérables que ceux qui s’élevaient, daris le même temps, des parties ç" et çf", et moins considérables cpxe ceux qui s’élevaient, dans le même teftips, des parties P etp'; d’où il résulte encore que les gaz qui s’élèvent des parties supérieures et inférieures orientales prennent im mouvement généial de l’owes# à Vesfj en se dirigeant vers les mêmes parties ç" et ç'" occidentales inférieures. D’où il suit que les gaz qui s’élèvent de la surface de la terre prennent deux mouvemens généraux de Vestà Vouést dans l’hémispbère supériexir, et de l’ouest à l’est dans l’hémisphère inférieur. Mais le premier de ces mouvemens est plus grand que le second , parce qu’il s’élève plus de gaz de l’hémi.sphère supériexu que de l’hémisphère inférieur; et comme oes deux mouvemens se font en sens contraires, il en résulte un mouvement moyen fjui sera ^al à la diftërence des deux mouveraens primitifs qui le produisent, lequel mouvement moyen aura lieu dans le sens du plus grand, et par conséquent de l’es# à l’ouest.
D’où il suit enfin que l’atmosphère 'de la terre
se meut en, général tle à Vouest. Geci aurait lieu sur toute la sxirfact* de la terre d’un pôle à l’autre, sans les causes cjui le modifient, et que nous allons faire connaître.
1 56. I.<a première des causes qui modifient le mouvement de l’atmosphère se trouve dans l’abaissenien t et l’élévation alternatifs des pôles au-dessus et au-dessous de l’horizon (83).
Quand le pôle nord s’élève , ou quand le soleil vient du tropique d’hiver à celui d’été, lhemisphere nord de la terre s’échaufie de plus en plus, et il émet alors plus de gaz; mais les terres et les eaux qui existent dans cet hémisphère nordne s’échauflènt pas également ; les terres s’échauffent en moins de temps que les eaux ; les terres émettent donc alors plus de gaz que les eaux;, et j>ar conséquent les gaz au-dessus de la mer sont moins comprimés que ceux qui existent au-dessus des terres ; et par con.séquent les seconds se dirigeront vers les premiers, c’est-à-dire que le mouvement de l’atmosphère aura lieu des terres vers les mers, dans le cas dont il s’agit. Cette première cause de variation • des vents explifpie pourcpioi, sur les côtes occidentales de l’Êurppe, ils souillent eu général, au printemps
de cliaqiie année , de l’esf à Vouest. Par la même raison sur les côtes occidentales de l’A-
niérique du Nord, dans la Californie par exem- . pie, ils souffleront aussi de Vest à V ouest, tandis qu’ils souffleront dans le sens opposé , ou de V ouest à Vest, sur les côtes orientales de l’Asie et de l’Amérique du Nord.
Au contraire, lorsque le pôle nord s’abaisse, ou que le soleil retourne du tropique d’été à celui d’iiiver, les terres et les eaux se refroidissent , mais inégalement, les terres se refroidissant plus promptement que les eaux. 11 s’élève alors moins de gaz de la surface des terre# que de celle des eaux , et par suite l’atmosphère doit se mouvoir des eaux vers les terres. Cette seconde cause de variation explique pourquoi, en automne, les vents soufflent de V ouest à Vest sur les côtes occidentales de l’Europe j pourquoi alors encore, dans le même cas, ils doivent souffler, dans le même sens, sur les , côtes occidentales de l’Amérique du Nord , et dans un sens opposé sur les côtes orientales de l’Asie et de l’Amérique du Nord.
Cette même cause de variation produit les , mêmes effets au sud de l’équatevu, avec cette différence que, lorsrjue les vents soufflent de
Vest à V ouest sur l’hémispLère nord, ils soufflent de V ouest à Vest sur les côtes correspondantes dans l’hémisphère sud, comme cela est évident.
157 . Ce principe général admet exception dans le cas où les ter^s voisines des côtes ne sont couvertes que d’un sahle sec et aride j le plus ou moins de chaleur n’y exerce alors aucune influence sur les gaz qui s’en élèvent, car ces sahles ne peuvent en émettre. Les gaz élevés de la mer se dirigeront donc toujours vers ces terres arides ; ce qid explique les vents à peu près constans, de V ouest à Vest, qui régnent sur les côtes occidentales de l’Afrique.
1 58. Le même principe général explique les vents du nord et du sud qui ont heu sur les côtes des mers méditeiTanées.
11 sert encore à exphquer les calmes. Us ont heu aux points où deux vents contraires et égaux se rencontrent, et aux points où l’atmosphère commence à se diriger en des sens opposés.
U sert à exphquer pourquoi sur l’Océan, entre les tropiques, les vents soufflent à peu près constamment de l’es^à V ouest. C’est tju’a-
lors les’ terres et les eaux , toujoius soumises à peu près de la même ‘manière à l’aclibn des rayons solaires , n’éprouvent point üiie' augmentation ou ime diminution alternatives de chaleur , comme celles (lui sont pliis au nord et plus au sud. •
Il sert encore à expliquer les vents périodiques qu’on appelle moussons, et qui régnent dans les mers de l’Inde. Ils ont lieu, selon que ^e vent souffle des côtes d’Afrique ou de celles ^u Japon , conformément à ce que nous ayons
„ Il sert enfin à expliquer les vents particuliers qui régnent près des côtes le soir et, le malin , et qu’on appelle vents de terre el venta lie mer. Le soir, au soleU couchant , l^s terres se refroidissent plus vite que la mer ; le veut souffle de la mer vers, la terre. Le contraire a ilieu le matin:, parce que les terres s’échau&nt .plus vite. Ces sortes de vents ne se font sentir ique près deSiOÔtes., parce que la cause qui les produit n’est pas capable d’un grand effet , et change soir et matin» .. . i
> ■ Nous devons maintenant rechercher la
cause des vents qui viennent des p6t^. Nous
nous occuperons seiüement de ceux qui viennent , en Europe , du pôle nord.
1/ascension du mercure dans le l)aromètre prouve <pie les gaz de l’atmosphère sont d’autant plus dilatables qu’Us conlieiment moins de vapeurs d’eau, ou qu’ils sont plus secs, et que leur dilatabilité est à peu prés la mème^ lorsque les vapeurs d’eau sont eUes-mèmes très^ dilatées par la présence d’une grande quantité de calorique (09). C’est alors que le baromètre, s’élève davantage. Si donc, au midi d’im espacé ‘ où il n’existe qu’ime atmosphère très sèche, il se trouve un autre espace ovi dominera une atmosphère cliargée de vapeurs d’eau peu dilat^^s, l’atmosphère sèche se dirigera du nord au sud vers l’atmosphère humide, et formera ainsi les vents du nord. Telle est la cause* de ceux qui régnent en été et en lûver dans l’Europe; en été, parce que les gaz qui s’élèvent de la Méditerranéeet des hautes montagnes qui sont au midi de l’Europe, comme les Alpes, les Pyrenees , etc. , sont hiutudes , et que ceux qui s’élèvent des pleines dessécliées de 1^ Allemagne, de la Belgique et de la France contiennent peu de vapeurs d’eau; en hiver, parce que les gaz <jui s’élèvent dans les plaines me-
ridionales de l’Europe sont humides, et que ceux qui existent au nord et vers les pôles sont tout-à-la-fois secs et froids. Car le froid excessif qui domine en hiver vers les pôles a condensé toutes les vapeurs d’eau qui pouvaient exister dans l’atmosphère, et la siuface d' - la ten-e , solidifiée par les mêmes froids, ne peut émettre de gaz humides.
Ces principes sullisent pour s’expliquer tous les vents possibles; et l’on doit dire, en thèse générale , que toutes les fois que l’atmosphère se meut dans un sens, ce mouvement a pour cause, I*. la plus grande quantité de gaz qui s’élève d’im heu que d’un autre, et 2". les gaz plus secs ou plus humides. Les inégalités qui existent à cet égard , proviennent des causes ci-après : I. de l’abaissement et de l’élévation des pôles au-dessus et au-dessous de l’horizon ; II. de la différence des temps que les terres et les eaux, les hautes montagnes et les vallées, les forêts et les pays découverts mettent à s’écliauffer et à se refroidir.
160. Des pluies. Les pluies se distinguent en pluies ordinaires et en pluies d’orage. Les causes en sont aujourd’liui assez bien connues, eC^^Uous n’en parlerons que pour ne rien
omettre d’important dans la matière qui nous occupe.
Lorsqu’une atmosphère humide se meut vers xm heu ou l’atmosphère contient moins de vapeurs d’eau, ce qui indique qu’elle contient ordinairement moins de calorique j ou encore lorsqu’vme atmosphère sèche et fi-oide se meut vers une atmosphère humide, ces atmosphères se mêlent : dans ces deux cas, celle qui est plus froide s’empare du calorique qui vaporise l’eau, et cette eau, cessant d’avoir assez de calorique pour conserver la forme de vapeurs, se condense ; elle devient parla condensation plus pesante que l’air atmosphérique, et tombe sous la forme de hriune, de pluie, de giêle ou de neige, selon qu’elle conserve plus ou moins de calorique. Les pluies d’orage ont une autre cause.
i6i. La quantité de gaz qui s’élève de la surface de la terre n’est pas la même, comme nous l’avons déjà dit plusiems fois, sur son hémisphère supérieur et inférieur , ni sur son hémisphère oriental, ni sur son liémisphère occidental, ni au-dessus des hautes montagnes, ni dans les plaines , m au-dessus des eaux ou des terres , ni enlin au-dessus des forêts ou de
pays découverts. Quand te soleil, à cause 4»
mouvement de rotation de la terre, vient à se, trouver plus perpendiculaire à une partie de la surface de 1^ terre plushimfiide, il, s’en élève, alors une pli^ grande ^ q;uantij^ de ^vapeurs, aqueuses que quwd il , était ihoins perpendiculaire. Cette grande .quantité de , vapeurs, aqueuses s’élève plus rapidement, parce qu’elles contiennent beaucoup de calorique et sont trè? dilatas. Les g^z oxjigènc et hydr(^ène que forment ces yepcu^s se, séparent (33). Mais la vitesse avec laquelle ,ces gaz s’é^ève^t et ,se, meuvent excite uue grajade agitation dans l’atmosphère et comipe alors les; gaz qui existent, dans le haut de l’atmpsphère, ou qpi sont aux, environs de l’espace d’où m’élève cette plu^, glande quantité de gaz,, n’ont pas la mêm,e vitesse que ceux-ci, pes derniers se compriment. . , Cette compression est en,cqre augmentée par leim gi’ande agitation et par les vapeprs aqueuses qui continuent de s’élever. Mais la grande, compression des gaz , dans le haut de l’atmo- $phère, empêche ces vapeurs aqueuses de s’é-. lever : elles ratent près dp la surface delà terre. Ces vapeurs aqueuses contiennent très peu, d’oxigène pur, parce qu’elles 50 nt,trop com-
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primées pour que la séparation des gaz oxigèue et hydrogène qui les composent puisse avoir heu, et poiu- que le gaz oxigène qui existe dans le haut de l’atmosphère puisse redescen- «ü e à la surface de la terre. Les animaux qui se trouvent dans ces vapeurs aqueuses respirent a peine : ils sont etoufiës sous le poids des vapeurs chaudes de l’eau. En cet état, ou dit que l’air est vain.
Mais alors les vapeui-s de l’eau, les gaz oxigène et hydrogène qui sont au-dessus d’elles, contiennent plus de calorique qu’ils n’en peur eut contenir dans l’etat de compression qu’ils éprouvent. Cette compression devient plus grande encore, dans certains points, parleur agit^ion. Un atome de calorique s’échappe, et laisse libre un atome d’oxigène ou d’hydrogène; ces élémens libres attirent à eux les élémens de même nature. L’incendie gagne avec ime vitesse extrême; l’oxigène et l’hydrogène se réimissent pour former l’eau, qui résulte, comme on sait, de leur combustion.
i6i bis. Dans cette combustion, l’hydrogène, devenu libre, reste un instant sans combinaison, et a une grande vitesse; ou bien, il ne peut se combiner tout entier, soit parce
qu’il ne trouve pas d’oxigène à sa portée , soit parce qu’il n’a point le temps nécessaire : c’est V éclair ow. la lumière produite dans les orages. Le calorique se j)récipite vers la terre, à cause de son affinité avec elle (Sg); s’il rencontre sur sa route un végétal ou un animal , ou ime substance métaUique, il s’y précipite de préférence, à cause de sa plus grande affinité : c’est foudre. Les gaz oxigène et hydrogène brûlés , et convertis en eau , laissent un vide dans l’espace. Les gaz environnans s’y précipitent avec luie extrême vitesse. En se rencontrant, ils se choquent avec éclat : c’est le tonnerre. Enfin , les gaz oxigène et hydrogène brûlés, ou convertis en eau, tombent : c’est la pluie d’orage. Si ces pluies perdent tout le calorique ,'c’est de la grêle.
162. 11 existe im autre phénomène dans les pluies d’orage : ce sont les liiholites, vulgairemeni pierres tombées du ciel, qui les accom- • pagneut assez souvent. Nous devons examiner ce phénomène, qui n’est pas encore expliqué.
Nous y trouverons de nouveaux motifs poxu’ appuyer notre théorie sur la composition des substances minérales, et plus particulièrement ■ sur celle du gaz o.xigène.
11 esl évidenl (pie ces pierres ne peuvenf exister clans l’atmosphère, et cpi’elles doivent -se former au moment où a lieu la comlmstion des gaz oxigène et hydrogène 5 il est évident encore qu’elles ne peuvent se former cpi’avec des élémens exislans dans ces gaz. D’un autre côté , ces pierres sont ordinairement formées d’oxide de ferj et autres oxides métallicmes ou terreüx , à peu près les mêmes cpie ceux qui existent dans les substances végétales et animales. Les élémens de ces oxides existent donc dans les gaz oxigène et hydrogène ; mais le gaz liydrogène ne contient que de la lumière et du calorique ( 87 ). Donc le gaz oxigène contient du carbone; car le carbone peut seiü servir de hase aux oxides métalliques (i 45). Ainsi, dans les orages , lors de la combustion des gaz oxigène et hydrogène, le carbone et l’hydrogène se combinent dans les proportions qui constituent les oxides.
i63. Des météores lumineux. Les éclairs, dont nous avons déjà parlé ( 161 ), les étoUes tombantes, les aurores boréales , les cpieues des comètes, les feux follets , forment tous les météores lumjipeux. U n’est pas difficile de con-* cevoir, d’après les principes de notre théorie,
que CCS phénomènes sont dus à la décomposition du gaz hydrogène. Nous devons dire ici comment et pourquoi se fait cette décomposition. I
Nous avons déjà dit (i6i) comment était |
produite la lumière des éclairs , et «p’elle pro- j
venait de ce que l’air atmosphérique contenait, ^
dans les temps d’orage, plus de calorique qu’il i
n’en pouvait contenir dans l’état de compression oi'i il se trouvait alors.La lumière produite dans les autres phénomènes 1 mni neux pro v ien t , au contraire, de ce que l’air atmosj>hérif[ue ne contient pas autant de calornjue qu’il en ptîut contenir à l’état de dilatation où il se trouve : dans le premier cas , c’est le calorique qui abandonne ‘l’hydrogène ; dans le second , c’est l’hy drogène qui abandonne le calorique.
i64- On sait que la lumière des aurores boréales est émise par des nuages l(^crs qui se forment dans le nord. Les vapeurs d’eau (pii forment ces nuages sont nécessairement très dilatées, et le sont tellement que, malgré le froid de l’atmosphère dans laquelle ces vapeurs existent, elles ne peuvent se condenser, pour tomber ensuite sous la forme de pluies, comme il arrive lorsipie ces vapeurs d’eau ont plus de
densité (160). En cet état de dilatation, elles idont point autant de caloricpic fju’elles en peuvent contenir, et le gaz liydrogène cpii entre dans la formation de ces vapeurs d’eau , se décomposejson calorique se porte tout entier sur le ga/ oxigène de ces vapeurs, et l’hydrogène OH la lumière, devenu libre , s’élance du nuage dans toutes les directions, et forme ces flèches hunineuses qui constituent la lumière fju’on appelle aurore boréale. Cette sorte de lumière ne peut avoir lieu que vers les pôles, parce que là seulement l’air atmosphérique peut être assez froid pour que le gaz hydrogène qui existe dans les vapeurs aqueuses puisse perdre son calorique.
i 65 . La lumière cpii constitue les queues des comètes est produite par la même eause :
. lorsqu’une comète se trouve très loin du soleil, vers les pôles nord ou sud, l’atmosphère du système jjlanétaire, qui environne la sienne, a très peu de mouvement. Il en résulte que les gaz aqueux qui forment l’atmosphère de la comète, s’élèvent dans l’espace avec peu de vitesse , et restent condensés à sa surface. La putréfaction des substances animales et végétales se làit néanmoins, mais les gaz qui en,
doivent résulter ne
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