I. — Électricité

Fusinieri a dit que tout rayonnement se fait au moyen du transport des molécules des corps, et Peltier, s'emparant de cette idée, a bien établi que les phénomènes électriques ne se manifestent jamais sans matière, ci que là où il y a un phénomène électrique, il y a un corps pondérable (1). Les dénominations de fluide résineux ou négatif, et de fluide vitré ou positif, ne signifient que les degrés différents d'un même état à partir d'un point d'équilibre privé de manifestation électrique. L'état résineux représente le phénomèJ réel, et l'état vitré l'absence ou la diminution de ce phénomène, Les électromefres n'indiquent clone que les différences d'un même état, non des états

(1) Peltier, Recherches sur la cause des phénomènes électriques de V atmosphère, etc. Annales de chim. et de physique, avril 1842, t. IV, p. 407.

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contraires ni des quantités absolues. Est-ce la terre qui possède la cause des phénomènes qu'on a qualifiés, il y a plus d'un siècle, d'électricité résineuse? En est-elle le foyer? L'espace céleste, dit Peltier, n'étant point un corps matériel, n'a point la puissance de la coercer ; aussi n'est-il point dans le même état d'électricité résineuse, et c'est cet état résineux en moins que l'on a nommé vitré. A ce résultat de la théorie s'ajoute l'expérience qui démontre que l'électricité disséminée dans l'air sec est toujours vitrée. La terre et l'atmosphère se comportent ainsi comme deux corps en présence dont les tensions électriques diffèrent par leur signe ou du moins par leur intensité. Mais aujourd'hui on considère l'espace comme rempli; la terre ne nous apparaît plus comme isolée dans son enveloppe atmosphérique, qui est à la vérité un des meilleurs isolants, mais qui ne va pas jusqu'à lui conserver une charge électrique au milieu des espaces planétaires. Avec William Thomson (1), la conductibilité électrique, au lieu de constituer une puissance de la matière, n'est plus à nos yeux que l'expression d'une non-résistance, et nous savons que, de même que l'air très-raréfié par la machine pneumatique oppose une trèsfaible résistance au passage de l'électricité et lui devient un corps conducteur plutôt qu'un corps isolant; ainsi, à de grandes hauteurs, l'atmosphère, même par des temps sereins, ne conserve plus une charge électrique égale à celle de ses couches inférieures. Thomson admet qu'il y a toujours et essentiellement dans les parties supérieures des régions atmosphériques une distribution d'électricité produite par des décharges disruptives intérieures dues à la grande raréfaction de l'air : « Cette couche électrique doit constituer à peu près le complément électro-polaire de toute l'électricité qui existe à la surface de la terre et clans les couches inférieures de l'atmosphère; en d'autres termes, la quantité totale d'électricité reconnue comme excédant de l'électricité positive sur l'électricité négative, ou de celle-ci sur celle-là, est à peu près nulle pour une grande portion de l'atmosphère et pour la portion de la surface terrestre qui se trouve au-dessous d'elle (2). »

Les recherches qui ont pour objet la mesure de l'électricité atmosphérique doivent être faites par un temps serein, dans un air exempt d'humidité, assez loin des arbres et des habitations. On constate alors que plus on s'élève dans l'atmosphère, plus l'électricité libre croît en intensité. Gay-Lussac et Biot, dans leur ascension aérostatique, ont trouvé qu'un fil métallique de 50 mètres de longueur, attaché à leur nacelle et tendu par une boule de cuivre, était électrisé résineusement; ce qui indiquait clans les couches supérieures de l'atmosphère une charge d'électricité vitrée plus forte que clans les couches inférieures. Les expériences de Becquerel et Breschet tendent à démontrer que la couche atmosphérique qui touche le sol ne contient pas d'électricité clans l'é-

(1) W. Thomson, De Pélectricité atmosphérique, discours à l'Institution royale de Londres, traduit par Feltz, Annales de physique et de chimie, 1868, 2e série, t. VII, p. 161.

(2) Ibidem.

m DES MODIFICATEURS, - CIRCUMFUSA. [itgiéhi

paisseur de 1 à 2 mètres; elles ont en même temps confirmé l'aeoumulatio^ de l'électricité vitrée dans les couches supérieures. Les appareils qu'ils ont employés ne donnent aucun résultat dans les lieux bas ei abrités, dans les cours des maisons, dans les rues des villes, dans les vallées étroites. Sous l'influence de l'électricité positive de l'air, le sol est toujours électrisé négative! ment à sa surface avec tous les corps qui s'y trouvent et sur tous ses points en saillie, particulièrement sur les flancs et les sommets des montagnes.

L'électricité atmosphérique, faible au lever du soleil, augmente jusqu'à six ou sept heures du matin en été, huit ou neuf heures au printemps el en automne, dix heures ou midi en hiver. Après s'être élevée à ce maximum, elle baisse, rapidement d'abord, lentement ensuite, jusqu'à deux heures environ avant le coucher du soleil, époque de son minimum. Le soleil s'approchant de l'horizon, l'électricité croît de nouveau et atteint un second maximum deux heures après le coucher de cet astre, pour décroître encore jusqu'au lendemain! Les oscillations diurnes de l'électricité atmosphérique sont donc parallèles à celles de la température ambiante. D'après Kaemtz, elle n'offre sur Les montagnes qu'un maximum, le matin, et qu'un minimum, le soir. L'influence des saisons est évidente : l'électricité positive des temps sereins esl bien plus intense en hiver qu'en été. C'est en hiver que l'électricité de l'air se maintien! au maximum. Le tableau suivant résume les variations moyennes de l'élecl ricité mensuelle pendant quatre ans (Turley, de Worcester) :

[rcJ,

Janvier 605

Février 378

Mars 200

Avril 141

Mai 84

Juin 47

Juillet , 10

Août 78

Septembre 82

Octobre 188

Novembre 282

Décembre 6(59

Indépendamment des fluctuations périodiques que présente l'électricité de l'atmosphère, elle est susceptible de variations accidentelles qui dépendent de la température, de l'humidité de l'air, de la force et de la direction des vents; aussi n'est-elle pas la même sous toutes les latitudes. Ses variations se prononeent plus dans les contrées tropicales que dans la zone tempérée où on les observe particulièrement en été; elles deviennent d'autant plus rares que Von s'éloigne davantage de l'équateur. Il en est de même pour les variations périodiques. L'électricité décroît elle-même de l'équateur aux pôles; elle ne se manifeste guère au delà du 68e degré de latitude nord, et il paraît que, passl le 65e, on n'observe presque plus d'éclairs ; déjà rares en Scandinavie, comparativement à la France et à l'Allemagne, les orages vont diminuant de plus en plus vers le nord, où la quantité de vapeurs qui remplit l'atmosphère devient plus petite : pendant un séjour de six ans en Groenland par 70" de latitude, Gisecke n'a entendu qu'une fois le tonnerre (1). Dans cette atmoj

(1) Kaemtz, Cours complet de météorologie, traduit par Ch. Martins Paris, 181:5,

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sphère dense et sèche, l'électricité se conserve et s'accumule; peut-être l'écoulement de l'électricité d'une partie clu globe vers les régions polaires donnet-il lieu à ces aurores boréales qui consolent leurs habitants de l'absence de la lumière solaire.

Les observations faites dans les temps de pluie et de neige donnent des indications très-irrégulières ; cependant, si l'on fait la somme des jours pluvieux, on y trouve à peu près un nombre égal de jours où la charge de l'électromètre était résineuse, et de jours où elle était vitrée. Souvent l'électricité manifestée change plusieurs fois de signe dans les vingt-quatre heures. Saussure a remarqué que, dans les jours sereins de l'été qui succèdent à la pluie, les périodes diurnes ont l'intensité de celles de l'hiver. L'eau météorique, qui est toujours fortement électrisée, surtout en été, est presque aussi souvent résineuse que vitrée quand elle tombe en pluie : à l'état de neige elle est vitrée quatre fois sur cinq. Les pluies douces et continues n'influent pas sur l'électricité de l'air ; les fortes pluies l'augmentent notablement et la rendent tantôt négative, tantôt positive. On a constaté que sous le règne des vents du sud, du sud-est et du sud-ouest, les pluies négatives sont beaucoup plus fréquentes que par les vents du nord, du nord-est et du nord-ouest. A l'approche d'un nuage de grêle, l'électromètre change souvent de signe et accuse de grandes inégalités dans la tension électrique de l'air.

Par un ciel calme et pur, l'électricité libre est peu marquée à cause de sa dissémination; mais que, par un abaissement de température, les vapeurs aqueuses qui existent constamment dans l'air se condensent en nuages opaques, l'électricité se concentre autour de leurs vésicules, et se distribue dans ces nuages suivant leurs groupements et les influences ambiantes. L'action de la terre rend ces nuages plus résineux dans la partie supérieure que dans l'inférieure. On a, du reste, beaucoup à apprendre sur la distribution de l'électrî- 3ité dans les vapeurs, et sur le rôle qu'elle joue dans leur condensation, dans leur agglomération et leur groupement. Peltier a toujours observé que les nuages fortement chargés d'électricité résineuse ont une couleur d'un bleu plombé, grise, ardoisée, tandis que ceux qui sont fortement vitrés sont blancs, 'oses, orangés. Il ajoute : « Lorsqu'on aura bien compris la série des transbrmations vaporeuses sous l'influence de la température et de l'électricité du ?lobe ; lorsqu'on aura vu avec quelle facilité les nuages opaques passent à l'état le nuages transparents, et vice versa, toujours en présence de la terre puissamment chargée d'électricité résineuse et de l'espace céleste ne possédant pas a même tension ; lorsqu'on aura fait une seule expérience pour s'assurer avec [uelle promptitude la vapeur se produit sous l'influence électrique, alors seuement on comprendra les divers phénomènes qui peuvent résulter de ces nasses de vapeurs opaques ou transparentes, chargées toutes à différents de-

I n-12, p. 360, et la note E, p. 494, Sur la distribution journalière de Vélectricité dans atmosphère, liée à Pévaporation du globe et au fumage des montag.ics.

m DES MODIFICATEURS. - CIRCUMFl SA. [iiVGiÈsj

lés d'électricité résineuse : les unes possédées tensions énormes, les ,„. ,ys eU possédant de moindres, toutes tendant à s'équilibrer et ne rouvani d oJ stades que dans les distances maintenues par la différence de Leu* pesantetii \loc. cit., page 425), » Il sera question plus bas des météores aqueux,

IL — lumière.

Parmi les eorps célestes qui éclairent notre atmosphère et communiquent aux objets qui y sont plongés le caractère de la visibilité, le soleil el les etoil<É seuls sont lumineux par eux-mêmes; les plaintes le Boni par peflexipn : c'est du soleil que la terre reçoit sa plus grande lumière, probablement a cause de la proximité relative de cet astre. Grâce aux admirable expériences de L. Foucault, on est aujourd'hui fixé sur la valeur des (feux théories qui se disputaient l'explication des phénomènes de la lumière : pelle de rémission est à jamais repoussée par la solution du problème posé en L838 (3 décembre par Arago, et attaqué pendant douze ans par des tentatives Bans suoçèj médité laborieusement et illuminé enfin par le génie de FoucauU (1850) : 0 est lui qui a démontré que la lumière se meut plus vite dans l'air que dans l'eaty Avec la même rigueur et à la suite d'une série de détermina ! ions très-OonQQji clantes,il réussit dans les derniers mois de 1S(>2 a démontrer que la lumière se propage dans l'air avec une vitesse cle 298 1$7 kilain êtres parsecondê el que ce nombre, à 500 kilomètres près, doit rester comme l'expression de la vérité ; il n^a pas été contesté; accepté par tous les physiciens el par ions les agronomes de quelque autorité, il a trois conséquences notables : 1'' il réduit de 10 146 kilomètres la vitesse de propagation de la lumière, jusqu'alors fixée à 308 333 kilomètres par seconde; 2° cette nouvelle donnée, combinée avec la constante de l'aberration 3", 445, pour en déduire la parallaxe du soli il, donne, au lieu de 20", 57, la valeur notablement plus forte 8",8G16 ; 3° la distance moyenne de la terre au soleil se trouve diminuée environ d'un trentième, c'est-à-dire de plus d'un million de lieues (37 au lieu de .'5<s million lieues). Outre ces sources permanentes de lumière, il en est encore deux autres que nous pouvons créer à volonté et dont il n'y a pa s lieu de parler iei : l'électricité et une température très-élevée. Remarquons seulement en passant que la propriété que les corps possèdent de devenir lumineux, quand sont chauffés au delà de 500 degrés, fait penser avec raison que la lumière et la chaleur sont deux phénomènes de même essence.

L'air atmosphérique est le eorps le plus transparent qui soit connu ; toutefois ses particules absorbent une portion de la lumière qu'elles reçoivent, en laissent passer une portion et réfléchissent la troisième : c'est ce qui explique l'éclairage de la voûte du ciel qui, sans ce dernier phénomène paraîtrait noire, l'illumination des objets terrestres que le soleil n'éclaire point directement, et la transition ménagée entre le jour et la nuit. Quelques-uns des météores lumineux qui se développent dans l'atmosphère doivent être mentionnés. Le cré-

privée] ATMOSPHÈRE. - LUMIÈRE. 267

puscule est la lumière qui précède le lever du soleil et qui suit son coucher; il provient de la réflexion de la lumière par les parties supérieures de l'atmosphère; il commence le matin (aurore), quand le soleil est encore à 18 degrés sous l'horizon, et finit le soir, quand le soleil est descendu plus bas, vu que l'atmosphère échauffée est plus élevée le soir que le matin. L'influence des gouttes d'eau sur les rayons solaires produit l'arc-en-ciel, phénomène que fait naître aussi la lumière de la lune, mais avec des teintes faibles et sans éclat. On voit parfois des points lumineux se mouvoir avec vitesse dans l'atmosphère et marquer leur passage par une traînée de lumière analogue à celle des fusées à baguettes : ce sont des étoiles filantes considérées en général comme des aérolithes qui s'enflamment en pénétrant dans l'atmosphère de la terre. La lumière communique aux couches supérieures de l'atmosphère la teinte azurée dont les variations d'intensité sont mesurables au moyen du cyanomètre de Saussure; l'air en grande masse se comporte comme un verre laiteux, laissant : passer plutôt les rayons de l'extrémité rouge du spectre et réfléchissant les rayons bleus.

La lumière se réfléchit et se réfracte sur les surfaces de séparation des couches atmosphériques ou des veines d'air d'inégale densité; les rayons, ainsi déviés de la direction des corps qui les émettent, s'ajoutent à tous les autres pour former la somme de lumière errante dans l'atmosphère; celle-ci paraît lumineuse par elle-même, chacun de ses points étant traversé par un rayon dévié qui parvient jusqu'à nous. La lumière diffusée dans l'atmosphère a trois sources : 1° une partie est réfléchie par les grains de poussières ou les globules de vapeur condensée en suspension dans l'air; elle se renforce de celle qui se réfléchit ou se réfracte aux surfaces de séparation de courants inégalement humides et chauffés; ce premier contingent de lumière est blanc ou coloré comme la lumière qui le fournit; 2° une seconde portion de lumière qui est bleue est diffusée par les particules constitutives de l'atmosphère elle-même; 3° une troisième portion est de la lumière directement transmise ou peu déviée et à laquelle manquent des rayons bleus, d'où sa couleur orangée : « Seules ou mélangées, ces trois sortes de lumière produisent les colorations variées qui donnent tant de charmes à la contemplation du ciel, particulièrement aux heures de crépuscule ou d'aurore. Ces colorations, liées à l'état de l'atmosphère, fournissent d'utiles indications sur les changements qui s'y préparent (1). »

Le faisceau solaire que l'on reçoit dans une chambre obscure par une ouverture pratiquée au volet produit trois effets directs : une sensation lumineuse perçue par l'appareil de la vision, une élévation de la température ambiante, une action chimique constatée longtemps avant les découvertes photographiques qui ont utilisé la radiation solaire comme un réactif d'une merveilleuse subtilité. Du chlorure d'argent, préparé dans l'obscurité et soumis à l'action du spectre, noircit, et cette altération, qui débute dans la bande

(1) H. Marié Davy, Météorologie, etc. Paris, 1866, p. 67.

268 DES MODIFICATEURS. — CIRCUMFUSA. [hygiène

violette, se propage d'un côté jusqu'au rouge extrême, et de l'autre au delà de la bande violette ; d'où il suit que l'effet chimique se produit au maximum dans celle-ci et franchit les limites du spectre du côté des rayons les plus réfrangibles, tandis qu'il ne les dépasse point du côté des rayons les moins réfrangibles. Témoins de ces faits, les chimistes, les physiciens, sont amenés à supposer dans l'agent rayonné vers nous par le soleil trois espèces de radiations : lumineuse, calorifique, chimique. En médecine, en hygiène, ce serait abuser de l'analyse que d'étudier séparément les trois sortes d'effets de la radiation solaire. Dans l'influence que la lumière exerce sur l'économie vivante, comment distinguer celle qui procède du spectre chimique de celle qui se rapporte au spectre lumineux? Nous dirons avec Sappey (1), que si l'on a isolé ces deux spectres dans les expériences physiques, on n'a pu constater les propriétés de chacun d'eux à l'égard des êtres vivants. 11 en est autrement du pouvoir calorifique du rayon solaire : il se manifeste dans l'homme par une série de phénomènes identiques avec ceux que détermine un égal degré d'élévation artificielle de la température ambiante; et ces phénomènes ne sont pas nécessairement liés aux autres propriétés de la radiation solaire, ils fournissent à l'hygiène comme à la physiologie la matière d'une étude spéciale.