CHAPITRE PREMIER

METEORES.

1165. Objet de la météorologie. — On nomme météores les phénomènes qui se produisent dans l'atmosphère, et météorologie la partie de la physique qui a pour objet l'étude des météores.

Les météores se divisent en : 1° météores aériens : les vents, les cyclones, les tornados, les trombes; 2° météores aqueux : les nuages, les brouillards, la pluie, la rosée, le serein, la neige, la grêle; 3° météores électriques : les orages, la foudre, les aurores boréales, et i° météores lumineux : l'arc-en-ciel, les halos, les parhélies.

La météorologie est une application de la physique aux phénomènes de l'atmosphère. Elle a reçu d'importants développements depuis une trentaine d'années, et elle offre aujourd'hui au marin, à l'agriculteur, à l'hygiéniste, des applications d'un haut intérêt.

METEORES AERIENS.

1166. Vents, leur cause. — Les vents sont des courants aériens qui ont pour cause des différences de température et par suite de densité entre des régions de l'atmosphère plus ou moins distantes. L'air échauffé au contact du sol s'élevant par le même effet que les gaz de la combustion dans nos cheminées, il se produit une convection semblable à celle qu'on a vue se former dans les liquides chauffés par leur partie inférieure. De là des eourants ascendants d'abord; puis, se dilatant à mesure que la pression diminue, l'air se refroidit et cesse de s'élever. Les courants deviennent alors horizontaux et se dirigent, dans les hautes régions de l'atmosphère, des régions chaudes vers les régions froides; ce sont des vents d'impulsion. Au contraire, dans les basses régions,

'air chaud qui s'élève faisant appel comme dans le tirage des cheminées, des courants se produisent des parties froides vers les parties chaudes ; ce sont les vents d'aspiration.

1167. Direction et vitesse des vents. — Quoique les vents soufflent dans toutes les directions, on en distingue huit principales, qui sont le nord, le nord-est, Yest, le sud- est, le sud, le sud-ouest, Y ouest et Je nord-ouest. Les

marins partagent en outre les intervalles entre ces 8 directions en 4, ce qui fait en tout 52 directions, qu'on distingue respectivement sous le nom de rumbs. Le tracé de ces 52 rumbs sur un cercle, en forme d'étoile, est connu sous le nom de rose des vents.

La direction du vent se détermine à l'aide de girouettes; quant à sa vitesse, elle se mesure au moyen de Y anémomètre. On nomme ainsi un petit moulinet à ailettes que le vent fait tourner ; du nombre de tours faits en un temps donné on déduit la vitesse. Dans nos climats, la vitesse moyenne est de 5 à 6 mètres par seconde. Avec une vitesse de 2 mètres, le vent est modéré ; avec 10 mètres, il est frais; avec 20 mètres, il est fort; de 25 à 50 mètres, il y a tempête; et de 50 à 40 mètres, ouragan.

1168. Vents réguliers ou alizés. — On nomme vents réguliers des vents qui soufflent toute l'année dans une direction constante. Ces vents, connus aussi sous le nom de vents alizés, s'observent loin des côtes, sans interruption, dans la zone torride, soufflant du nord-est au sud-ouest dans l'hémisphère boréal, et du sud-est au nord-ouest dans l'hémisphère austral. Ils régnent, des deux côtés de l'équateur, jusqu'à 50 degrés de latitude.

Les vents alizés ont pour cause l'aspiration permanente qui se produit sous l'équateur par suite du fort échauffement de l'air à la surface des continents et des mers. Au-dessus de celle-ci l'air est en outre presque saturé de vapeurs d'eau qui en diminuent la densité. Par cette double cause, la pression est toujours moindre dans les régions équatoriales que dans les régions nord et sud, et de là, dans chaque hémisphère, deux courants de sens contraires : l'un d'air chaud, dirigé de l'équateur vers le pôle, et occupant les hautes régions de l'atmosphère ; l'autre, d'air froid, dirigé du pôle vers l'équateur, et occupant les régions inférieures, à cause de sa plus grande densité. Si la terre était immobile, ces courants avanceraient en chaque point suivant un méridien ; mais il n'en peut être ainsi, à cause de la rotation de la terre de l'occident vers l'orient. En effet, l'atmosphère participant à ce mouvement, à mesure que le courant parti du pôle avance vers le sud, il pénètre dans des couches d'air animées d'une vitesse de rotation plus grande que la sienne; il avance donc vers l'orient plus lentement que les couches qu'il traverse. Par suite, il s'infléchit vers l'ouest d'autant plus qu'il approche davantage de l'équateur, et de là un vent soufflant du nord-est. En résumé, le courant polaire souffle d'abord du nord, puis du nord-est, et enfin de l'est; telle est, dans les deux hémisphères, l'origine des vents alizés.

Dans les hautes régions de l'atmosphère, un phénomène semblable se produit, mais en sens contraire : le courant parti de l'équateur, en avançant vers le nord, va toujours, à cause de sa plus grande vitesse, en s'inclinant vers l'est, et tend à se transformer de plus en plus en vent d'ouest, de sud qu'il est d'abord; c'est Y alizé supérieur, ou contre-alizé.

Dans le cas où la terre ne tournerait pas sur son axe et où réchauffement serait le même au nord et au sud de l'équateur, la ligure 1091 montre la marche des alizés et des contre-alizés dans les deux hémisphères. N et S étant les deux pôles de la terre, OE l'équateur, T et T' les tropiques, la nappe ascendante se produit en C dans la région équatoriale, et, arrivée dans les hautes régions de l'atmosphère, elle se partage en deux nappes A, A', l'une vers le nord, l'autre vers le sud, lesquelles se rapprochent de la terre à mesure qu'elles se refroidissent : ce sont les contre-alizés. Puis, dans la partie inférieure de l'atmosphère, par suite de l'appel de la nappe ascendante C, il se produit deux nappes B, B', allant des zones tempérées vers l'équateur : ce sont les alizés proprement dits.

En C, le courant ascendant qui lie l'alizé au contre-alizé est bien déterminé et n'éprouve que de légers déplacements vers le nord ou vers le sud, suivant les saisons et suivant qu'il se forme au-dessus des mers ou au-dessus des conti-

MÉTÉORES AERIENS.

nents. Le courant descendant qui, dans chaque hémisphère, relie l'alizé supérieur à l'alizé inférieur n'est pas aussi bien limité : après avoir dépassé le tropique, le contre-alizé ne se rabat pas en entier pour joindre l'alizé inférieur; une partie seulement revient vers Péquateur, tandis que l'autre continue à avancer vers le pôle jusqu'à une latitude assez élevée, comme le représentent les lignes ponctuées de la figure. Il existe donc en réalité, dans chaque

Fig. 1091.

hémisphère, deux circuits, l'un entre l'équateur et le tropique, c'est le circuit direct; l'autre du tropique vers le cercle polaire, c'est le circuit dérivé. Le circuit direct atteignant une grande hauteur, ses deux vents restent superposés et ne se rencontrent pas; mais, le circuit dérivé étant peu élevé, ses deux vents marchent sensiblement de niveau dans deux lits qui se déplacent, tantôt juxtaposés, tantôt se rencontrant, et donnant alors naissance aux bourrasques et aux tempêtes des zones tempérées.

La figure 1091 représente la marche des circuits directs et dérivés dans l'hypothèse de l'immobilité de la terre autour de son axe. Dans ce cas, en effet, les circuits seraient tout entiers dans un même plan; mais, comme on a vu plus haut que, par suite de la rotation de la terre, l'alizé avance vers l'ouest et le contre-alizé vers l'est, les deux alizés ne sont pas contenus dans un même plan, et la figure ci-dessus n'est que la projection de leurs circuits sur un même méridien. En outre, on a supposé la distribution de la chaleur symétriquement la même des deux côtés de l'équateur, et, dans ce cas, la nappe ascendante figurée en G serait exactement au-dessus de l'équateur. Mais l'hémisphère nord est plus chaud que l'hémisphère sud; d'où il résulte que cette nappe est déplacée vers le nord de l'équateur. Les circuits directs et dérivés subissant le même déplacement, les alizés A et B s'étendent au delà du tropique nord, tandis que les alizés A' et B' n'atteignent pas le tropique sud. En réalité, dans la ligure ci-dessus, les différents circuits doivent donc être avancés un peu vers le nord.

1169. Région des calmes. — Les alizés des deux hémisphères, quoique convergents vers l'équateur, n'y donnent naissance qu'à un vent très léger.. En effet, leur direction devenant alors verticale, leur résultante horizontale tend à devenir nulle; de là des calmes qu'on désigne sous le nom de calmes

équatoriaux, calmes troublés toutefois par des orages presque quotidiens.

La région des calmes est variable : au nord de l'Afrique, au-dessus du Sahara, elle remonte de 20 degrés vers le nord; sur l'Atlantique, elle atteint le 10e degré de latitude N. Sur le Pacifique, la région des calmes s'écarte peu de l'équateur. Ses déplacements sont plus grands en été qu'en hiver, et, en général, elle présente les mêmes sinuosités que les courbes des températures maxima (1197).

Lorsque, à l'extrémité de leur parcours, les contre-alizés s'abaissent vers la terre, leur inclinaison dans le sens de la verticale produit un effet analogue à celui que produit la nappe ascendante à l'équateur, c'est-à-dire qu'on observe encore une région des calmes, mais moins bien caractérisée que la première : ce sont les calmes tropicaux.

Il y a donc lieu de considérer, à partir de l'équateur : 1° la région des calmes équatoriaux; 2° celle des alizés; 3° celle des calmes tropicaux; 4° enfin, la région des vents variables (1171).

1170. Vents périodiques, moussons, simoun, brise. — Les vents périodiques sont des vents qui soufflent régulièrement dans une direction aux mêmes saisons, ou aux mêmes heures de la journée; tels sont la mousson, le simoun et la brise.

On nomme moussons des vents qui soufflent six mois dans une direction et six mois dans l'autre. On les observe principalement dans la mer et dans le golfe d'Arabie, dans le golfe du Bengale et dans la mer de Chine. Dirigés vers les continents dans l'été, ils le sont en sens contraire dans l'hiver.

Les moussons d'été ont pour cause la haute température qu'atteint alors le versant méridional des monts Himalaya. Une nappe d'air chaud s'élève le long de ce versant, et, donnant naissance à une puissante aspiration des alizés du sud-est, elle les transforme en moussons, de la mer vers le continent. Pendant l'hiver, le continent se refroidissant plus que la mer, l'aspiration se produit au-dessus de l'océan Indien, et les moussons soufflent en sens contraire. Toutes les grandes chaînes de montagnes produisent des effets semblables.

Le simoun est un vent brûlant qui souffle des déserts de l'Asie et de l'Afrique, et qui est caractérisé par sa haute température et par les sables qu'il élève dans l'atmosphère et transporte avec lui. Quand ce vent souffle, l'air s'obscurcit, la peau se dessèche, la respiration s'accélère, et la soif devient ardente.

Ce vent est connu sous le nom de sirocco en Italie et en Algérie, où il souffle du grand désert de Sahara. Il porte le nom de kharnshi en Egypte, où il se fait sentir depuis la lin d'avril jusqu'en juin. Pour se préserver des effets d'une transpiration cutanée trop rapide occasionnée par ce vent, les indigènes de l'Afrique s'enduisent le corps de graisse.

La brise est un vent qui souffle sur les côtes, de la mer vers la terre le jour, erde la terre vers la mer la nuit, c'est-à-dire de la région la plus froide vers la région la plus chaude. En effet, le sol s'échauffant plus que la mer pendant le jour, l'air, dilaté sur le continent plus que sur la mer, s'élève et est remplacé par un courant d'air plus dense, arrivant de la mer vers la terre. La nuit, le sol se refroidissant plus que l'eau de la mer par le rayonnement, le même phénomène se reproduit en sens contraire. La brise de mer commence après le lever du soleil, augmente jusqu'à trois heures de l'après-midi, décroît jusqu'au soir, et se change en brise de terre après le coucher du soleil. Les brises de mer et de terre ne se font sentir qu'à de faibles distances des côtes. Les brises sont régulières entre les tropiques, elles le sont moins dans nos contrées, et sont à peine sensibles sur les côtes du Groenland. Le voisinage des montagnes donne aussi naissance à des brises périodiques.

1171. Vents variables. — Les vents variables sont des vents qui soufflent tantôt dans une direction, tantôt dans une autre, sans qu'on puisse constater aucune loi qui préside à leur direction. Dans les latitudes moyennes, la direc-

MÉTÉORES AERIENS.

tion des vents est très variable; en avançant vers les pôles, cette irrégularité augmente, et sous la zone glaciale les vents soufflent parfois de plusieurs points de l'horizon. En approchant de la zone torride, ils deviennent de plus en plus réguliers. C'est le vent du sud-ouest qui domine dans le nord de la France, en Angleterre et en Allemagne: dans le midi de la France, la direction incline davantage vers le nord ; en Espagne et en Italie, c'est le vent du nord qui prédomine.

1172. Cyclones. — On nomme ainsi des masses considérables d'air animées d'un mouvement tournant très rapide autour d'un axe vertical. Ces météores prennent naissance dans la région des calmes équatoriaux, où ils ont toujours pour cause une inégalité de vitesse dans les alizés qui convergent des deux hémisphères l'un vers l'autre.

Les cyclones ne sont pas seulement animés d'un mouvement tournant, mais en outre d'un mouvement de translation, en vertu duquel ils s'avancent parfois jusqu'aux zones tempérées. La vitesse du mouvement de rotation atteint son maximum à une distance moyenne du centre du cyclone, et s'élève alors jusqu'à 250 kilomètres à l'heure. Celle de translation, qui croit avec la distance à l'équateur, est comprise dans les limites de 15 à 45 kilomètres à l'heure.

Dans l'hémisphère austral, la rotation s'opère toujours de l'ouest à l'est en passant par le nord. Dans notre hémisphère, la rotation est de sens contraire. Quant à la translation, elle a lieu d'abord, dans les deux hémisphères, de l'est à l'ouest; puis elle s'infléchit vers l'est.

L'équateur étant représenté par la ligne EE', la figure 1002 montre la marche

Fig. 1092.

et le développement d'un cyclone dans l'hémisphère boréal. Le diamètre initial, qui est primitivement de 250 à 400 kilomètres, croît progressivement et atteint, dans les latitudes élevées, jusqu'à 2000 kilomètres. Au centre se trouve une région relativement calme: des deux régions latérales, celle en I, où les deux vitesses de rotation et de translation s'ajoutent, est le bord dangereux, tandis qu'en I', où les vitesses sont opposées, est le bord maniable. Dans tous les cas, les cyclones sont accompagnés d'une baisse considérable du baromètre,

surtout au centre, ce qui est un effet de la force centrifuge engendrée par le mouvement tournant.

Ces redoutables phénomènes, heureusement peu fréquents, s'observent surtout dans les mers de Chine et des Indes, où ils sont connus sous le nom de typhons, et aussi aux Antilles. Ils sont toujours signalés par d'épouvantables désastres sur mer et sur terre.

1173- Tornados. — Les tornados sont des rafales violentes qu'on ne rencontre que dans la région des calmes équatoriaux, où ils accompagnent en général les orages si fréquents dans cette zone. Comme les cyclones, ils sont animés d'un mouvement tournant dû à l'inégalité de vitesse des alizés. Ils s'annoncent par un petit nuage blanc qui apparaît à une grande hauteur. Ce nuage s'accroît, descend lentement, et en s'approchant de la terre s'entoure d'une nuée sombre, qui obscurcit bientôt toute l'atmosphère. Enfin, de la partie la plus noire, au milieu des éclats de la foudre, s'élance avec une extrême violence le tourbillon qui constitue le tornado.

1174. Trombes. — Les trombes sont des amas de vapeurs en suspension dans les couches inférieures de l'atmosphère, quelles traversent, animées le plus souvent d'un mouvement giratoire assez rapide pour déraciner les arbres, renverser les maisons, briser et détruire tout ce qu'elles rencontrent.

Fig. 1093.

Ces météores, qui sont généralement accompagnés de grêle et de pluie, lancent souvent les éclairs et la foudre, en faisant entendre, sur toute la zone qu'ils parcourent, le bruit d'une charrette roulant sur un chemin rocailleux. Un grand nombre de trombes ne possèdent pas de mouvement giratoire, et le

MÉTÉORES AQUEUX. 1369

quart environ de celles qu'on observe prennent naissance dans une atmosphère calme.

Les trombes se manifestent aussi bien sur les mers que sur les continents, et alors le phénomène présente un aspect remarquable. Les eaux s'agitent et s'élèvent en forme de cône, tandis que, les nuages s'abaissant eux-mêmes sous la forme d'un cône renversé, les deux cônes se réunissent par leurs sommets et forment une colonne continue de la mer aux nues (lig. 1093). Cependant, même en pleine mer, l'eau des trombes n'est jamais salée, ce qui prouve qu'elles sont surtout formées de vapeurs condensées, et non de l'eau de la mer élevée par aspiration.

Les trombes n'ont qu'une faible durée, leur parcours ayant peu de développement, quelques kilomètres seulement. Quant à leur étendue ou largeur, on en a observé dont le diamètre ne dépassait pas 200 mètres. Néanmoins elles acquièrent souvent une violence telle, qu'elles renversent les maisons, déracinent les plus gros arbres et les emportent à plus de 100 mètres.

Ksemtz admet qu'elles sont dues à deux vents opposés qui passent l'un à côté de l'autre, ou bien à un vent très vif qui règne dans les hautes régions de l'atmosphère. Peltier leur a attribué une origine électrique, opinion généralement admise aujourd'hui.

MÉTÉORES AQUEUX

1175. Nuages. — Les nuages sont des amas de vapeurs condensées en gouttelettes d'une petitesse extrême, à une hauteur plus ou moins grande dans l'atmosphère. Ils résultent toujours de la condensation des vapeurs qui s'élèvent de la terre. D'après les apparences qu'ils présentent, on divise les nuages en quatre espèces principales, qui sont les cirrus, les cumulus, les stratus et les nimbus. Ces quatre sortes de nuages sont représentées dans la figure 1094, et désignées respectivement par 4, 5, 2 et 1 oiseau au vol.

Les cirrus sont de petits nuages blanchâtres, offrant l'aspect de filaments déliés, assez semblables à de la laine cardée. Ce sont les nuages les plus élevés, et, vu la basse température des régions qu'ils occupent, on les regarde comme formés de particules glacées ou de flocons de neige. Leur apparition précède souvent un changement de temps.

Les cumulus sont des nuages arrondis, présentant l'aspect de montagnes entassées les unes sur les autres. Ils sont plus fréquents en été qu'en hiver, et, après s'être formés le matin, ils se dissipent généralement le soir. Si, au contraire, ils deviennent alors plus nombreux, et surtout s'ils sont surmontés de cirrus, on doit s'attendre à de la pluie ou à des orages.

Les stratus sont des couches nuageuses horizontales, occupant les basses régions de l'atmosphère, et paraissant très étroites par un effet de perspective. Ils se forment au coucher du soleil et disparaissent à son lever; fréquents en automne, ils sont rares au printemps.

Enfin, les nimbus, ou nuages de pluie, sont des nuages qui n'affectent aucune forme caractéristique; ils se distinguent seulement par une teinte d'un gris unifome et par des bords frangés.

La hauteur des nuages est très variable; en moyenne elle est de 1200 à 1400 mètres en hiver et de 5000 à 4000 en été. Mais elle est souvent beaucoup plus grande : Gay-Lussac dans son ascension aérostatique, en juillet, à une hauteur de 7016 mètres au-dessus du niveau de la mer, observa au-dessus de lui des cirrus qui paraissaient être à une hauteur considérable. M. d'Abbadie a observé en Ethiopie des nuages orageux dont la hauteur n'était que de 212 mètres au-dessus du sol.

Pour expliquer la suspension des nuages dans l'atmosphère, on admet gêné-

ralement que les nuages et les brouillards sont formés de gouttelettes d'eau extrêmement petites, pleines et flottant dans l'atmosphère : elles y sont soutenues par les courants d'air chaud ascendants, de même que les poussières légères sont élevées par les vents. Quant à l'immobilité que présentent les nuages dans le sens de la verticale, elie ne serait qu'apparente. Le plus souvent les nuages tombent lentement; mais alors leur partie inférieure se dissipe continuellement dans les couches plus chaudes qu'elle traverse, tandis que leur partie supérieure s'accroît sans cesse par l'addition de nouvelles vapeurs

Fis. 1091.

qui se condensent : ce qui explique comment ils paraissent conserver une hauteur constante.

1176. Formation des nuages. — Plusieurs causes contribuent à la formation des nuages. 1° La basse température des hautes régions de l'atmosphère. En effet, il se dégage constamment de la terre et des eaux, sous l'influence du soleil, des vapeurs qui s'élèvent dans l'air en vertu de leur moindre densité; ces vapeurs, rencontrant des couches d'air de plus en plus froides, descendent bientôt à la température de saturation, et c'est alors que, se condensant en gouttelettes infiniment petites, elles donnent naissance aux nuages.

2° Les courants d'air chaud et humide, qui s'élèvent pendant le jour dans l'atmosphère, subissant une pression de plus en plus faible, il en résulte une dilatation qui est une source de froid intense, et qui amène la condensation des vapeurs. C'est par cette raison que les hautes montagnes, arrêtant les courants aériens et les forçant à s'élever, sont une cause abondante de pluie.

MÉTÉORES AQUEUX

3° Un courant d'air chaud et humide, qui se mélange avec un air plus froid, subit un refroidissement qui entraîne- encore la condensation des vapeurs. C'est ainsi que les vents chauds et humides du sud et du sud-ouest, en se mélangeant à l'air plus froid de nos latitudes, donnent de la pluie. Les vents du nord et du nord-est, qui sont froids, tendent aussi, en se mélangeant à notre atmosphère, à en condenser les vapeurs; mais comme, par l'effet même de leur basse température, ces vents sont très secs, le mélange résultant atteint rarement la saturation, et généralement ils ne donnent pas de pluie. .

1177. Pluie. — Pluviomètre. — La pluie est la chute, à l'état de gouttelettes, de l'eau provenant de la condensation, dans les hautes régions de l'atmosphère, des vapeurs qui s'élèvent du sol. Le plus souvent ce ne sont pas les nuages qu'on voit flotter dans l'air qui donnent la pluie; mais celle-ci se produit au moment même de la condensation des vapeurs, et les gouttelettes atteignent une grosseur d'autant plus forte qu'elles tombent d'une plus grande hauteur.

On mesure la quantité de pluie qui tombe annuellement dans un lieu au moyen du pluviomètre ou udomètre. C'est un vase cylindrique M (fig. 1093 et 1096), fermé à sa partie supérieure par un couvercle B, qui a la forme d'un entonnoir dans lequel tombe l'eau de pluie.

Celle-ci pénètre ensuite dans le vase par un petit trou, de manière à être soustraite le plus possible à l'évaporation. De la partie inférieure part un tube de verre A dans lequel l'eau s'élève à la même hauteur qu'à l'intérieur, hauteur qu'on lit sur une grande échelle graduée en millimètres, placée sur le r côté du tube. L'appareil étant placé dans un lieu découvert, si, au bout d'un mois, par exemple, la hauteur de l'eau dans le tube est de 0m,05, cela indique que dans le vase leau a atteint cette hauteur, et. par conséquent, que si l'eau tombée était étendue sur le sol, sans évaporation ni infiltration, il y en aurait une couche de 0'»,<b. Un grand nombre de circonstances locales peuvent faire varier la quantité d'eau qui tombe dans divers pays; mais, toutes choses égales d'ailleurs, c'est dans les pays chauds qu'il doit pleuvoir davantage, car la vaporisation y est plus abondante. On observe en effet que la quantité de pluie croît des pôles a l'équateur. A Taris, la hauteur d'eau qui tombe annuellement est deOm,564; a Bordeaux, de 0m,650 ; à Madère, de 0m,767; à la Havane, de 2m,32; à Saint- Domingue, de 2m,75.

La quantité de pluie varie avec les saisons. A Taris, en hiver, la hauteur d'eau qui tombe est de 0m,107; au printemps, de 0"\174; en été, de 0m,16l ; en automne, de 0™,122. C'est donc en hiver qu'il tombe le moins d'eau.

1178. Brouillards. — Les brouillards sont des masses de vapeur d'eau qui, condensées dans l'atmosphère, en occupent les basses régions et en troublent la transparence. Ce sont de vrais nuages, qui se forment à la surface du sol par le refroidissement des couches inférieures de l'atmosphère. Les brumes sont des brouillards très épais.

Fig. 1095.

Fig. 1096.

1572 METEOROLOGIE.

1179. Rosée, serein, gelée blanche. — La rosée n'est autre chose que de la vapeur qui se condense et se dépose en gouttelettes sur les corps pendant la nuit. Ce phénomène est dû au refroidissement qu'éprouvent par l'effet du rayonnement nocturne les corps placés à la surface du sol. Leur température s'abaissant alors de plusieurs degrés au-dessous de celle de l'air, il arrive, surtout dans les saisons chaudes, que cette température devient inférieure à celle à laquelle l'atmosphère serait saturée. C'est alors que les couches d'air en contact avec les corps, et sensiblement à la même température qu'eux, laissent déposer une partie de la vapeur qu'elles contiennent ; phénomène analogue à celui qui se produit quand dans une pièce chaude et humide on apporte une carafe d'eau fraîche : les vapeurs de l'air se condensent sur ses parois.

D'après cette théorie, qui est due au physicien anglais Wells, toutes les causes qui favorisent le refroidissement des corps doivent aussi augmenter le dépôt de rosée : c'est ce que l'expérience vérifie. Ces causes sont : le pouvoir émissif des corps, l'état du ciel et l'agitation de l'air. Les corps qui ont un grand pouvoir émissif, se refroidissant davantage, doivent condenser plus de vapeur. En effet, le dépôt de rosée est généralement nul sur les métaux, dont le pouvoir émissif est faible, surtout s'ils sont polis; tandis que la terre, le sable, le verre, les plantes, qui ont un grand pouvoir émissif, se recouvrent abondamment de rosée.

L'état du ciel a aussi une grande influence sur la rosée. S'il est sans nuages, les espaces planétaires, qui sont à une très basse température, n'envoient vers la terre qu'une quantité de chaleur inappréciable, et, le sol se refroidissant alors rapidement par le rayonnement nocturne, il y a un abondant dépôt de rosée. Mais s'il y a des nuages, ceux-ci, dont la température est beaucoup moins basse que celle des espaces planétaires, rayonnent vers le sol, et, par suite, les corps à la surface delà terre n'éprouvant plus qu'un faible refroidissement, le dépôt de rosée n'a pas lieu.

Le vent a aussi une influence sur la quantité de vapeur qui se dépose. S'il est faible, il l'augmente en renouvelant l'air ; mais s'il est fort, il la diminue en échauffant les corps par son contact, et en ne laissant pas à l'air le temps de se refroidir. Enfin, le dépôt de rosée est d'autant plus abondant que l'air est plus humide, car il est plus près de son point de saturation.

Le serein est une précipitation d'eau en pluie très fine, sans qu'il y ait apparence de nuage. Ce phénomène se produit pendant les grandes chaleurs, dans les lieux humides, aucouchetf du soleil, quand les couches inférieures de l'air se refroidissent au-dessous du point de saturation.

La gelée blanche et le (jivre résultent, comme la rosée, des vapeurs contenues dans l'atmosphère, lorsque ces vapeurs se condensent sur des corps à une température au-dessous de zéro. La forme floconneuse que présentent les petits cristaux dont le givre est formé, fait voir qu'ici les vapeurs se congèlent immédiatement sans passer par l'état liquide. Le givre se dépose, de même que la rosée, sur les corps qui rayonnent davantage, tels que les tiges et les feuilles des végétaux, et le dépôt se fait principalement sur les parties tournées vers le ciel.

11S0. Neige, grésil, verglas. — La neige est de l'eau solidifiée en petits cristaux étoiles, diversement ramifiés et flottant dans l'atmosphère. Ces cristaux proviennent de la congélation des gouttelettes qui forment les nuages, lorsque leur température descend au-dessous de zéro. Ils sont d'autant plus réguliers, qu'ils se sont formés dans un air plus calme. Pour les observer, on les reçoit sur un corps noir et on les regarde avec une forte loupe. La régularité et en même temps la variété de leurs formes sont vraiment admirables. La ligure 1097 fait voir quelques-unes des formes que présentent les cristaux de neige, quand on les observe au microscope. Leurs variétés s'élèvent à plusieurs centaines.

METEORES AQUEUX.

Il neige d'autant plus dans un lieu qu'il est plus voisin des pôles ou plus élevé au-dessus du niveau des mers. Vers les pôles, la terre est constamment couverte de neige; il en est de même sur les hautes montagnes, où régnent des neiges perpétuelles, même sous l'équateur.

Fig. 1097.

Le grésil, qui est aussi de l'eau solidifiée, est formé de petites aiguilles de glace pressées les unes contre les autres d'une manière confuse. On attribue sa formation à la congélation brusque des gouttelettes des nuages dans un air agité.

Le verglas est une couche de glace unie et transparente qui se dépose sur le sol. La condition nécessaire pour sa formation est que, la température du sol étant au-dessous de zéro, après quelques jours d'un froid continu, il vienne à tomber un peu de pluie: celle-ci se congèle aussitôt; mais s'il en tombe une plus grande quantité, le sol s'échauffe et le verglas ne se forme pas.

1181. Grêle.— La grêle est un amas de globules de glace compacts, plus ou moins volumineux, qui tombent de l'atmosphère. Dans nos climats, la grêle s'observe principalement pendant le printemps et l'été, et aux heures les plus chaudes de la journée ; il en tombe fort rarement la nuit. La chute de la grêle est toujours précédée d'un bruissement particulier.

La grêle est généralement le précurseur des orages; il est rare qu'elle les accompagne, plus rare qu'elle les suive. La grosseur des grêlons est très variable : elle atteint fréquemment celle d'une noisette. On en a observé'de la grosseur d'un œuf de pigeon, du poids de 200 à 300 grammes. Aucune théorie n'explique d'une manière satisfaisante la formation des grêlons, et surtout comment ils peuvent atteindre un tel poids avant de tomber. Dans la théorie de Yolta, les grêlons sont successivement attirés par deux nuages chargés d'électricités contraires ; mais si les grêlons étaient ainsi attirés, à plus forte raison les deux nuages le seraient l'un par l'autre et se confondraient.

De Saussure admettait que les grêlons commencent à se former dans les hautes régions de l'atmosphère, et augmentent de volume en tombant. De la Rive pense que la grêle provient de gouttes d'eau refroidies au-dessous de zéro et se solidifiant brusquement (678). M. Dufour admet aussi que les grêlons sont dus à la congélation brusque de globules d'eau flottant dans la région des

1374 METEOROLOGIE.

nuages, et y ayant conservé l'état liquide à une température inférieure à zéro. Quelques globules venant à se solidifier, dès qu'ils heurtent d'autres globules encore liquides, ceux-ci se solidifiant instantanément, ainsi qu'on l'a vu en traitant de la surfusion (678), les nouveaux globules se soudent aux premiers, ce qui explique le volume qu'atteignent les grêlons.

METEORES ELECTRIQUES.

1182. Découverte de l'électricité de l'atmosphère par Franklin. — Dès

que l'étincelle électrique fut connue, on la compara à la lueur de l'éclair, et le pétillement qui l'accompagne au bruit du tonnerre ; mais c'est Franklin qui le premier, à l'aide des batteries électriques, établit un parallèle complet entre la foudre et l'électricité, et indiqua dans un mémoire publié en 1749 les expériences à faire pour soutirer aux nuages orageux leur électricité au moyen de pointes métalliques.

Expérience de Dalibard. — Guidé par les idées théoriques de Franklin, Dalibard, physicien français, dressa dans un jardin, à Marly, près de Paris, une barre de fer isolée, de 35 mètres de hauteur, laquelle, sous l'influence d'un nuage orageux, donna, le 19 mai 1752, des étincelles assez fortes pour charger plusieurs bouteilles de Leyde.

Expérience de Franklin. — Cependant Franklin, de son côté, se disposait à faire l'expérience qu'il avait annoncée; il attendait pour cela qu'un clocher qui était en construction fût terminé, lorsqu'il eut la pensée de faire usage d'un cerf-volant muni d'une pointe métallique, qui pouvait atteindre à de plus hautes régions dans l'atmosphère. En juin 1752, par un temps d'orage, et avant de connaître l'expérience de Dalibard, il se rendit dans un champ, près de Philadelphie, en compagnie de son jeune fils. Là, ayant lancé le cerf-volant, il attacha une clef à la corde, et à la clef un cordon de soie destiné à isoler l'appareil ; puis il fixa le cordon de soie à un arbre. Ayant présenté la main à la clef, il ne recueillit d'abord aucune étincelle, et il commençait à désespérer du succès, quand, une légère pluie étant survenue, la corde devint bon conducteur, et la clef donna l'étincelle désirée. L'émotion du célèbre physicien fut si vive, ainsi qu'il le raconte lui-même dans ses lettres, qu'il ne put retenir ses larmes.

Franklin, qui avait découvert le pouvoir des pointes, mais qui en ignorait la théorie, admettait que le cerf-volant soutirait au nuage son électricité; mais, d'après la théorie de l'électrisation par influence, le phénomène doit s'expliquer par l'influence que le nuage orageux exerçait sur le cerf-volant et sur la corde.

1183. Appareils pour apprécier l'électricité de l'atmosphère. — Les premiers appareils dont on ait fait usage pour reconnaître la présence de l'électricité dans l'atmosphère sont : l'électromètre à boules de sureau, à pailles ou à feuilles d'or, l'appareil de Dalibard, des flèches lancées dans l'atmosphère, et même des cerfs-volants ou des ballons captifs.

Les appareils dont on se sert actuellement sont :

1° L'électromètre de Saussure;

2° Le collecteur d'électricité de Thomson;

3° L'électromètre bifilaire de Palmieri.

1184. Électromètre de Saussure. — Pour observer l'électricité pendant un temps serein, où la tension est généralement faible, on emploie de préférence l'électromètre que Saussure avait appliqué à ce genre de recherches. C'est un électromètre semblable à celui déjà décrit, mais dont la tige qui porte les feuilles d'or ou les pailles est surmontée d'un conducteur de 60 centimètres de

hauteur, terminé en boule ou en pointe (fig. 1098). Pour préserver l'appareil de

la pluie, on le couvre d'un chapeau métallique d'un décimètre de diamètre.

La cage de verre, qui est carrée, n'a que 5 centimètres de côté, et un cadran

divisé, appliqué sur sa face antérieure, indique l'angle d'écart des feuilles d'or

ou des pailles. Cet électromètre ne donne des signes

d'électricité atmosphérique qu'autant qu'on l'élève

dans l'atmosphère, de façon qu'il se trouve dans des

courants d'air dont l'état électrique soit supérieur

au sien. Une élévation de 3 décimètres suffit pour

obtenir une divergence de 20 degrés par suite

de l'excès d'électricité. D'après Saussure, jusqu'à

25 degrés, les déviations sont proportionnelles aux

charges électriques.

1185. Collecteur de l'électricité atmosphérique de Thomson. — En traitant des appareils qui servent à constater la présence de l'électricité dans l'atmosphère, tels que les électromètres de Saussure, de Palmieri, de Pelletier, les flèches de Becquerel, on a vu que tous ne donnent des signes d'électricité qu'à la condition qu'on les élève dans l'atmosphère. On arrive au même résultat, avec le collecteur d'électricité de Thomson, par l'écoulement d'un iilet d'eau.

Cet appareil consiste en un vase métallique A de 60 litres de capacité, isolé sur trois tubes de verre pleins, ou d'ébonite, fixés au sommet d'une colonne de fonte creuse de deux mètres de hauteur (fig. 1099). Le tout est établi à l'extérieur, dans un lieu découvert, et un chapeau de tôle B garantit les tubes de la pluie. Le vase A se remplit d'eau par un tube latéral C en communication avec un réservoir plus élevé; on fait ensuite écouler l'eau du vase par une tubulure à robinet fixée à sa base. Le filet liquide qui s'écoule étant en équilibre électrique avec la couche d'air qui lui correspond, chaque gouttelette qui tombe emporte avec elle une certaine quantité d'électricité ; et c'est alors, en compensant ses pertes, que l'appareil suit les variations de potentiel de l'air et les transmet à un électromètre très sensible. A cet effet, du vase A part un fil de cuivre aérien, recouvert d'une double gaine de gutta-percha, et porté jusqu'à l'électromètre par des tiges de verre qui l'isolent. L'électromètre employé à l'Observatoire de Montsouris est celui de M. Branly, que nous avons décrit précédemment (945).

1186. Électromètre bifilaire de Palmieri. — Enfin, pour observer l'électricité de l'atmosphère et mesurer sa tension, M. Palmieri, directeur de l'Observatoire du Vésuve, a adopté un électromètre bifilaire en communication avec l'atmosphère par un long conducteur mobile, qu'on élève plus ou moins au-dessus du lieu de l'observation.

1187. Distribution de l'électricité dans l'atmosphère et dans les nuages. — Après des observations continuées pendant plusieurs années, et à l'aide de l'électromètre à conducteur mobile, M. Palmieri est arrivé aux résultats suivants, qui diffèrent en plusieurs points de ceux admis jusqu'ici par les météorologistes.

Fig. 1098.

1° Par un ciel serein connue par un ciel nuageux, l'électricité de l'atmosphère est toujours positive, pourvu qu'à une certaine distance du lieu d'observation il ne tombe ni pluie, ni grêle, ni neige. Cette distance varie avec l'abondance de la pluie, de la neige ou de la grêle, et son maximum est de 50 à 60 kilomètres. D'après M. Palmieri, si l'on observe de l'électricité négative dans l'atmosphère par un ciel nuageux, il ne faut point l'attribuer à des

nuages négatifs, mais à ce qu'ilJ'pleut, neige ou grêle dans les contrées voisines. Pendant vingt années d'observations, à une altitude de 637 mètres, quand des nuages passaient sur l'Observatoire du Vésuve et l'enveloppaient pendant des journées entières, on a constamment observé dans ces nuages de l'électricité positive.

2° L'électricité de l'atmosphère augmente à mesure que s'accroît l'humidité relative, et atteint son maximum à la chute de la pluie, de la neige ou de la grêle, non seulement sur le lieu de l'observation, mais jusqu'à la distance de 60 kilomètres; et c'est alors seulement qu'on peut tirer des étincelles des conducteurs isolés et bien exposés.

5° Les nuages seuls n'ont pas par eux-mêmes une tension propre par rapport au milieu ambiant ; et dans les nuages, ou à une petite distance de ceux-ci, on n'observe de tensions assez fortes que pendant que les vapeurs se condensent en nuages pour porter la pluie à quelque distance du lieu d'observation. En effet, on n'obtient jamais de décharge lumineuse sans qu'il y ait chute de pluie, de neige ou de grêle dans le lieu où se font les observations, ou à une certaine distance.

4° La loi suivant laquelle se manifeste l'électricité pendant les pluies tranquilles ou orageuses peut s'énoncer ainsi : Là où tombe la pluie, il existe une forte manifestation d'électricité jwsitive, entourée (Tune zone d'électricité

négative, suivie elle-même d'une autre zone d'électricité positive, la limite entre deux zones étant à la tension zéro. Par suite, on peut observer de fortes tensions positives ou négatives, suivant la position qu'on occupe par rapport à la pluie ; et on passe d'une phase à l'autre, si la pluie, commençant à tomber à une certaine distance, s'approche du lieu de l'observation, y tombe et s'en éloigne ensuite. D'où M. Palmieri conclut que les nuages ne sont point des conducteurs électrisés, mais une sorte d'électricité positive pendant qu'ils se résolvent en pluie ; en sorte que c'est leur forte tension positive qui, par influence, excite, à l'entour, de l'électricité négative. En un mot, les nuages possédant une électricité négative propre n'existent pas, et s'il arrive parfois d'avoir de l'électricité négative pendant la pluie sur le lieu de l'observation, elle est due à une autre pluie beaucoup plus forte qui tombe à distance.

5° Enfin, M. Palmieri a démontré directement par des expériences de cabinet que les vapeurs aqueuses, en se condensant, développent de l'électricité positive ; d'où il conclut que c'est à la condensation des vapeurs dans les hautes régions de l'atmosphère qu'il faut attribuer l'électricité des nuages, et que c'est par suite d'une condensation continue qu'un même nuage peut donner plusieurs foudres.

6° Les travaux récents de M. Thomson et ceux de M. Mascart montrent que, par un ciel sans nuages, le potentiel électrique de l'air croit proportionnellement à la hauteur à laquelle on s'élève.

1188. Éclair. — L'éclair est une lumière éblouissante projetée par l'étincelle olectrique qui éclate des nuages chargés d'électricité. La lumière des éclairs est blanche dans les basses régions de l'atmosphère ; mais dans les hautes régions, où l'air est plus raréfié, elle prend une teinte violacée, comme le fait en pareil cas l'étincelle de la machine électrique.

Les éclairs ont quelquefois plusieurs lieues de longueur. Leur passage dans l'air s'opère le plus souvent en zigzag. On attribue ce phénomène à la résistance que présente l'air comprimé par le passage d'une forte décharge. L'étincelle dévie alors de la ligne droite pour prendre la direction suivant laquelle la résistance est moindre. Dans le vide, en effet, la transmission électrique ne se fait plus en zigzag.

On distingue trois sortes d'éclairs : 1° Les éclairs en zigzag, qui se meuvent avec une vitesse extrême, sous la forme d'un trait de feu à contours parfaitement déterminés, et qui sont tout à fait comparables à l'étincelle des machines électriques. 2° Les éclairs qui, au lieu d'être linéaires comme les précédents, embrassent tout l'horizon, sans présenter aucun contour apparent, comme le ferait l'éclat subit d'une explosion de matières inflammables. Ces éclairs, qui sont les plus fréquents, paraissent se produire au sein même de la nue et en éclairer la masse. 3° Les éclairs en boule; ces éclairs, qui sont quelquefois visibles pendant plus de dix secondes, descendent des nuages sur la terre avec assez de lenteur pour que l'œil puisse les suivre. Ces globes rebondissent souvent à la surface du sol ; d'autres fois ils se divisent et éclatent avec un bruit comparable à la détonation de plusieurs pièces de canon. On a remarqué que c'est, en général, sous cette forme que se présente la foudre lorsqu'elle pénètre dans l'intérieur des édifices. L'origine de ces éclairs n'est pas connue.

Quant aux éclairs dits éclairs de chaleur, parce qu'ils brillent dans les nuits d'été sans qu'on aperçoive aucun nuage au-dessus de l'horizon, et sans qu'on entende aucun bruit, ils ne sont autres que des éclairs ordinaires qui éclatent dans les nues situées au-dessous de l'horizon, à des distances telles, que le roulement du tonnerre ne peut arriver jusqu'à l'oreille de l'observateur.

Durée. — La durée des éclairs n'est pas d'un millième de seconde, ce qui a ganot. 87

1378 METEOROLOGIE.

été constaté par Wheatstone, au moyen d'une roue qu'on fait tourner assez vite pour que les rayons en soient invisibles; mais, si on les éclaire avec la lumière d'un éclair, la durée de celui-ci estsi courte, que, quelle que soit la vitesse de rotation de la roue, elle apparaît complètement immobile, c'est-à-dire que son déplacement n'est pas sensible pendant la durée de l'éclair.

1189. Bruit du tonnerre. — Le tonnerre est la détonation violente qui succède à l'éclair dans les nuées orageuses. L'éclair et la détonation sont toujours simultanés; maison observe un intervalle de plusieurs secondes entre ces deux phénomènes, ce qui provient de ce que le son ne parcourt qu'environ 357 mètres par seconde, tandis que la lumière n'emploie qu'un intervalle inappréciable pour se propager de la nue à l'œil de l'observateur. Par suite, celui-ci n'entend le bruit du tonnerre que cinq ou dix secondes après avoir vu l'éclair, suivant qu'il est distant du nuage orageux de cinq ou dix fois 357 mètres.

Le bruit du tonnerre résulte de l'ébranlement qu'excite dans la nue et dans l'air la décharge électrique, ébranlement que rend sensible l'expérience du thermomètre de Kinnersley (980). Près du lieu où éclate l'éclair, le bruit du tonnerre est sec et de courte durée. Plus loin, on entend une série de bruits qui se succèdent rapidement. A une plus grande distance encore, le bruit, faible au commencement, se change en un roulement prolongé, d'intensité très inégale.

Explication. — On a proposé de nombreuses hypothèses pour expliquer le roulement du tonnerre ; mais aucune ne satisfait complètement. Les uns l'ont attribué à la réflexion du son sur la terre et sur les nuages; d'autres ont considéré l'éclair non pas comme une seule étincelle, mais comme une suite d'étincelles élémentaires qui donnent lieu chacune à une détonation particulière. Ces détonations partielles partant de points diversement éloignés et de zones d'inégale densité, il en résulte que non seulement elles arrivent à l'oreille de l'observateur successivement, mais qu'elles y apportent des sons d'inégale intensité, ce qui occasionne la durée et l'inégalité du roulement. Entin, un a attribué ce phénomène aux zigzags mêmes de l'éclair, en admettant qu'il y a un maximum de compression de l'air à chaque angle saillant, ce qui produirait l'inégale intensité du son.

Le maximum de durée du roulement observé à Paris est de 35 à 45 secondes. Dans les montagnes, cette durée est plus grande.

1190. Effets de la foudre. — La foudre est la décharge électrique qui s'opère entre un nuage orageux et le sol. Celui-ci, sous l'influence de l'électricité du nuage, se charge d'électricité contraire, et lorsque l'effort que font les deux électricités pour se réunir l'emporte sur la résistance de l'air, l'étincelle éclate: ce qu'on exprime, dans le langage ordinaire, en disant que la foudre tombe; mais il ne faudrait pas entendre par là que la foudre se dirige de préférence de haut en bas. Comme les étincelles artificielles, elle tend à frapper dans tous les sens, se dirigeant toujours vers les objets les plus voisins et les mieux en rapport avec le sol. Du reste, on observe aussi des phénomènes de foudre ascendante^ qui se produisent probablement lorsque, les nuages étant électrisés négativement, la terre l'est positivement; car toutes les expériences montrent qu'à la pression ordinaire le fluide positif traverse plus facilement l'atmosphère que le fluide négatif.

D'après la première loi des attractions électriques, la foudre doit tomber sur les objets les plus rapprochés de la nue et les meilleurs conducteurs. On observe, en effet, que ce sont les arbres, les édifices élevés, les métaux, qui sont plus particulièrement frappés par la foudre. C'est pourquoi il est imprudent de se placer sous les arbres en temps d'orage, surtout si ces arbres sont bons conducteurs, comme les chênes, les ormes. Mais le danger n'est plus le même sous les arbres résineux, comme les pins, parce qu'ils conduisent mal l'électricité.

MÉTÉORES ELECT.RIQUES.

Les effets de la foudre sont très variés et de même nature que ceux des batteries, mais avec une intensité bien plus considérable. La foudre tue les hommes et les animaux, enflamme les matières combustibles, fond les métaux, brise en éclats les corps peu conducteurs.

Fulguriles. — En pénétrant dans le sol, la foudre fond les matières siliceuses qui se trouvent sur son passage, et il se produit ainsi, dans la direction de la décharge, des tubes vitrifiés (fig.1100), qu'on a nommés tubes fulminaires ou fulgurites, qui ont jusqu'à 10 mètres de long.

Enfin, en tombant sur les barres de fer, elle les aimante, et renverse souvent les pôles des aiguilles des boussoles.

La foudre répand, en général, sur son passage une odeur qu'on a comparée à celle du soufre enflamme ou d'une matière phosphoreuse. Cette odeur a été attribuée à un composé oxygéné formé sous l'influence de la décharge électrique, auquel on a donné le nom d'ozone. Schœnbein, en 1840, puis Marignac et de la Rive, et enfin MM. Edmond Becquerel et Fremy, ont démontré que l'ozone n'est autre chose que l'oxygène électrisé.

1191. Choc en retour. — Le choc en retour est une commotion violente et même mortelle que ressentent parfois les hommes et les animaux à une assez grande distance du lieu où la foudre éclate. Ce phénomène a pour cause l'action par influence

que le nuage orageux exerce sur tous les corps placés dans sa sphère d'activité. Ces corps se trouvent, ainsi que le sol, chargés d'électricité contraire à celle du nuage ; mais si celui-ci se décharge par la recomposition de son électricité avec celle du sol, immédiatement l'influence cesse, et les corps revenant brusquement de l'état électrique à l'état neutre, il en résulte la secousse qui caractérise le choc en retour. On rend ce phénomène sensible en plaçant une grenouille vivante dans le voisinage d'une forte machine électrique : à chaque étincelle qu'on tire de celle-ci, la grenouille éprouve une secousse brusque.

1192. Paratonnerre. — Un paratonnerre est une tige de fer destinée à présenter un écoulement facile à l'électricité du sol, attirée par l'électricité contraire des nuages orageux. L'invention des paratonnerres est due à Franklin en 1735.

Description. — On distingue dans un paratonnerre deux parties : la tige et le conducteur. La tige est une barre de fer rectiligne, qu'on fixe verticalemen au faîte des édifices qu'il s'agit de préserver; elle a de 6 à 9 mètres de hauteur, et sa section, à sa base, est un carré de 5 à 6 centimètres de côté. Elle

Fig. 1100.

METEOROLOGIE.

se termine par une pointe, qui doit être en métal inaltérable : on a choisi en dernier lieu le cuivre doré. Il ne faut pas faire la pointe trop aiguë, parce qu'elle pourrait être fondue par la foudre. Ordinairement on visse, puis on soude à l'extrémité supérieure de la tige de fer un cylindre de cuivre de 17 centimètres de hauteur et de 2 centimètres de diamètre, terminé par un cône de 5 centimètres de hauteur (fig. 1101). Le conducteur est une barre de fer qui descend du pied de la tige jusqu'au sol, dans lequel elle pénètre profondément. Des barres de fer ne pouvant facilement, à cause de leur rigidité, suivre les contours des édifices, il est préférable de former le conducteur de cordes de fil de fer, comme celles qu'on emploie dans les ponts suspendus. L'Académie des sciences a publié, il y a quelques années, un rapport sur les paratonnerres, dans lequel elle recommande d'employer plutôt des fils de cuivre rouge que des fils de fer dans la fabrication des cordes destinées à servir de conducteurs, le cuivre rouge conduisant mieux l'électricité que le fer. Ces cordes doivent avoir 1 centimètre carré de section métallique, et les fils 1 millimètre à lmm,5 de diamètre: elles peuvent être cordées à trois torons, comme les cordes ordinaires. Le même rapport conseille de terminer la tige des paratonnerres par une pointe de cuivre rouge plutôt que par une pointe de platine, toujours à cause de la plus grande conductibilité.

Le conducteur se rend ordinairement dans un puits, et, pour mieux établir la communication avec le sol, on le termine par deux ou trois ramifications. Si l'on n'a pas de puits à proximité, on pratique dans le sol un trou de 4 à 6 mètres de profondeur, et, après y avoir introduit le pied du conducteur, on achève de remplir le trou avec de la braise de boulanger, qui conduit bien.

Théorie. — La théorie des paratonnerres repose sur l'électrisation par influence et sur le pouvoir des pointes. Franklin admettait que les pointes de paratonnerre soutirent aux nuages orageux leur électricité; c'est le contraire qui a lieu. Lorsqu'un nuage orageux, électrisé positivement par exemple, se forme dans l'atmosphère, il agit par influence sur la terre, repousse au loin l'électricité positive et attire l'électricité négative, qui s'accumule sur les corps placés à la surface du sol, d'autant plus abondamment que ces corps atteignent une plus grande hauteur. Les plus hauts sont alors ceux qui possèdent la plus forte tension, et qui, par conséquent, sont les plus exposés à la décharge électrique; mais si ces corps sont armés de pointes métalliques comme les tiges des paratonnerres, l'électricité négative, attirée du sol par l'influence du nuage, s'écoule dans l'atmosphère et va neutraliser l'électricité positive de la nue. Par conséquent, non seulement un paratonnerre s'oppose à l'accumulation de l'électricité à la surface de la terre, mais encore il tend à ramener les nuées orageuses à l'état neutre, double effet qui a pour but de prévenir la chute de la foudre. Cependant le dégagement d'électricité est parfois si abondant, que le paratonnerre est insuffisant pour décharger le sol, et que la foudre éclate; mais c'est alors le paratonnerre qui reçoit la décharge, en raison de sa plus grande conductilibité, et l'édifice est préservé. Expérience. — L'expérience a appris qu'une tige de paratonnerre protège

MÉTÉORES ELECTRIQUES.

autour d'elle un espace circulaire d'un rayon double de sa hauteur. Par conséquent, un bâtiment de 64 mètres de longueur est préservé par deux tiges de 8 mètres, distantes de 52 mètres.

Un paratonnerre, pour être efficace, doit satisfaire aux conditions suivantes : 1° La tige doit être assez grosse pour ne pas être fondue si la foudre tombe dessus; 2° elle doit se terminer en pointe, pour donner plus facilement issue à l'électricité qui se dégage du sol : c'est pour satisfaire à cette condition qu'on termine ordinairement la tige par une pointe de platine ou de cuivre rouge doré, afin d'éviter l'oxydation ; 5° le conducteur ne doit présenter aucune solution de continuité depuis la tige jusqu'au sol; 4° la communication entre la tige et le sol doit être la plus intime possible; 5° si le bâtiment qu'on arme d'un paratonnerre renferme des pièces métalliques d'une certaine étendue, comme une couverture de zinc, des gouttières de métal, des charpentes de fer, on doit les faire communiquer avec le conducteur du paratonnerre.

Si les trois dernières conditions ne sont pas remplies, on est exposé aux décharges latérales, c'est-à-dire entre le conducteur et l'édifice, et alors le paratonnerre ne fait qu'accroître le danger. 11 faut se rappeler qu'un paratonnerre mal construit est plus dangereux pour un édifice que V absence de paratonnerre.

1193. Paratonnerre Melsens. — On construit, depuis quelques années, d'après les indications de M. Melsens (de Bruxelles), des paratonnerres beaucoup moins volumineux que celui de Franklin, moins coûteux et qui paraissent au moins aussi efficaces.

Le paratonnerre Melsens est une application d'un principe d'électricité statique, démontré ci-dessus (934) : c'est que, à Vintérieur d'un corps conducteur communiquant avec le sol, il ne peut y avoir aucun effet d'influence électro-

Fig. 1102.

statique. Par suite, on soustraira complètement un édifice à l'action de la foudre en l'entourant d'une espèce de cage ou de grillage métallique communiquant avec le sol. On réalise ce dispositif en faisant courir tout le long du faîte des toits et des angles des murs des conducteurs de fer, tous reliés les uns aux autres et mis en communication avec le sol par un grand nombre de points. A ce système de préservation on ajoute celui de Franklin. Pour cela, on arme toutes les intersections des conducteurs de gerbes de pointes fines en cuivre, qui constituent de petits paratonnerres à pointes multiples, par où l'écoulement de l'électricité peut se faire aisément. L'Hôtel de ville de Bruxelles, les abattoirs de la Villette et l'hôtel Sévigné, à Paris, sont munis de paratonnerres Melsens. La figure 1102 représente une installation de ce genre.

1194. Aurore boréale. — On nomme aurore boréale, ou plutôt aurore polaire, un phénomène lumineux extrêmement remarquable qui apparaît fréquemment, dans l'atmosphère, aux deux pôles terrestres. Quand le phénomène se produit au pôle nord, on lui donne le nom d'aurore boréale; celui d'aurore australe lorsqu'il se manifeste au pôle sud. Il paraît résulter de nombreuses observations faites à Melbourne et dans le nord de l'Europe que les aurores boréales et les aurores australes sont simultanées.

Description. — Nous extrayons du Traité de météorologie de MM. Becquerel a description suivante d'une aurore boréale observée à Bossekop, en Laponie norvégienne, à 70 degrés de latitude, dans l'hiver de 1838.

« Le soir, entre quatre et huit heures, la brume qui règne habituellement au nord de Bossekop se colore à la partie supérieure. Cette lueur devient régulière et forme un arc vague, d'un jaune pâle, tournant sa concavité vers la terre, et dont le sommet se trouve sensiblement dans le méridien magnétique.

« Bientôt des stries noirâtres séparent régulièrement les parties lumineuses de l'arc. Des rayons lumineux se forment, s'allongent et se raccourcissent lentement ou instantanément, leur état augmentant ou diminuant sensiblement. Les pieds de ces rayons offrent toujours la lumière la plus vive et forment un

Fig. 1103.

arc plus ou moins régulier. La longueur de rayons est très variée; mais tous convergent vers un même point du ciel, indiqué par le prolongement de l'extrémité sud de l'aiguille d'inclinaison; parfois les rayons se prolongent jusqu'à leur point de concours, et figurent ainsi le fragment d'une coupole lumineuse.

« L'arc continue à monter vers le zénith, présentant, dans sa lueur, un mouvement ondulatoire. Parfois un de ses pieds, et même tous les deux, abandonnent l'horizon. Alors les plis sont plus prononcés et plus nombreux, l'arc n'est plus qu'une longue bande de rayons qui se contourne et se sépare en plu-

METEORES LUMINEUX. 1383

sieurs parties, en formant des courbes gracieuses qui se replient sur ellesmêmes et offrent ce qu'on appelle, la couronne boréale. L'éclat des rayons, variant subitement d'intensité, atteint celui des étoiles de première grandeur; les rayons dardent avec rapidité, les courbes se roulent et se déroulent comme les plis et replis d'un serpent (fig. 1105). Puis les rayons se colorent : la base est rouge, le milieu vert; le reste conserve sa teinte jaune clair. Enfin l'éclat diminue, les couleurs disparaissent, tout s'affaiblit peu à peu ou s'éteint subitement. »

La Commission scientifique du Nord a observé, en 200 jours, 150 aurores boréales; mais il parait qu'au pôle nord les nuits sans aurore boréale sont tout à fait exceptionnelles, en sorte qu'on peut admettre qu'il y en a toutes les nuits; seulement elles ont une intensité très variable. Les aurores boréales sont visibles à des distances considérables du pôle et sur une étendue immense. Quelquefois une môme aurore boréale a été vue en même temps à Moscou, à Varsovie, à Rome, à Cadix.

Explication. — On a fait de nombreuses hypothèses sur la cause des aurores boréales. La direction constante de leur arc par rapport au méridien magnétique, et les perturbations qu'elles exercent sur les boussoles, montrent qu'elles doivent être attribuées à des courants électriques qui se dégagent des pôles vers les hautes régions de l'atmosphère. Cette hypothèse est confirmée par ce fait, observé le 29 août et le lor septembre 1859, en France et dans presque toute l'Europe, que deux brillantes aurores boréales ont agi puissamment sur les fils des télégraphes électriques : les sonnettes ont été longtemps agitées, et les dépêches fréquemment interrompues par le jeu spontané et anormal des appareils.

Selon de la Rive, les aurores boréales sont dues a des décharges électriques s'opérant dans les régions polaires, entre l'électricité positive de l'atmosphère et l'électricité négative du globe terrestre, électricités séparées elles-mêmes par l'action du soleil, principalement dans les régions équatoriales.

METEORES LUMINEUX.

1195. Arc-en-ciel. — V arc- en-ciel est un météore lumineux qui apparaît dans les nues opposées au soleil quand elles se résolvent en pluie; il est formé de sept arcs concentriques présentant successivement les couleurs du spectre solaire. Quelquefois on n'observe qu'un seul arc-en-ciel; mais le plus souvent on en voit deux : l'un, intérieur, dont les couleurs sont vives; l'autre, extérieur, qui est plus pâle et clans lequel l'ordre des couleurs est renversé. Dans l'arc intérieur, c'est le rouge qui est le plus élevé; dans l'autre arc, c'est le violet. Rarement on aperçoit trois arcs-en-ciel; la théorie indique qu'il peut en exister un plus grand nombre, mais leurs couleurs sont si faibles, qu'elles échappent à la vue.

C'est la décomposition de la lumière blanche du soleil au moment où elle pénètre dans les gouttes de pluie, et sa réflexion sur leur face interne, qui produisent le phénomène de l'arc-en-ciel. Ce phénomène s'observe en effet dans les gouttes de rosée, dans les jets d'eau, partout, en un mot, où la lumière solaire pénètre dans les gouttes d'eau, sous un certain angle.

L'apparition de l'arc-en-ciel et son étendue dépendent de la position de l'observateur et de la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon; d'où l'on doit conclure que tous les rayons réfractés par les gouttes de pluie et réfléchis sur leur concavité vers l'œil du spectateur ne sont pas propres à produire le phénomène. Ceux qui peuvent lui donner naissance ont reçu le nom de rayons efficaces.

METEOROLOGIE.

La lune produit aussi des arcs-en-ciel, mais très pâles.

1196. Halos. — Les halos sont des cercles irisés qui apparaissent parfois autour du soleil et lui sont concentriques. Tantôt le halo est simple, c'est-à-dire formé d'un seul cercle; tantôt il est double, c'est-à-dire formé de deux cercles. Dans les deux cas, la bande rouge est en dedans et la bande violette en dehors, pâle et diffuse. Le demi-diamètre apparent (497) du petit halo est de 23°, celui du grand de 46° (fig. 1101).

Les halos ont pour cause la décomposition de la lumière solaire à travers de très petits prismes de glace dont certains nuages sont formés. L'aéronaute

Fig. 1104.

Duruof a rencontré dans l'une de ses ascensions un pareil nuage à la hauteur de 3500 mètres.

1197. Parhélies, cercles parhéliques, couronnes. — On nomme partielles, ou faux soleils, des images pâles du soleil qui apparaissent aux extrémités du diamètre horizontal du petit halo, un peu en dehors (fig. 1104). On explique les parhélies en admettant que les prismes de glace, tombant dans l'espace en vertu de leur poids, tombent en plus grand nombre dans la position verticale qui présente moins de résistance à l'air, et que, par suite, les rayons efficaces sont plus abondants dans le plan horizontal qui passe par le centre du soleil. De là un plus grand éclat dans les points où le halo est coupé par ce plan. Il se produit aussi des parhélies sur le halo extérieur, mais beaucoup moins intenses.

Le cercle parhélique, ou cercle blanc parce qu'il ne présente aucune coloration, est un cercle horizontal AB passant par le centre du soleil. Son manque

de couleur montre qu'il n'est pas un phénomène de réfraction, mais seulement de réflexion sur les facettes des prismes de glace.

Eniin, on nomme couronnes des cercles concentriques au soleil ou à la lune, qui apparaissent lorsque de légers nuages passent devant ces astres. Les couronnes sont au nombre de trois ou quatre, le rouge à l'extérieur et le violet en dedans. Le diamètre apparent de la plus petite est de 1 à 4 degrés. Elles sont dues aux rayons qui émergent, à chaque incidence intérieure, des petites gouttelettes interposées entre l'astre et l'œil de l'observateur.