CHAPITRE IV

n nèà mà h om dmil PoriglM est ri|lporléi k Téleillrieilé «Itnosphénqiw.

De la grêle* La gfréle , sa formation et sa chute > ayant été oomi^ dérés comme un phénomène électrique par plusieurs physiciens , entre autres par Volta^ nous devons par conséquent exposer ici la théorie qu'en a donnée l'illustre auteur de la pÛe y avec la modification qu'y a faile Peltier; mais^ pour bien la comi^iendre et en discuter la valeur, il est indispensable de décrire le phénomène.

La chute de la grêle est toujours précédée d'un bruissement par-* ticulier dans les airs> que Ton compare à celui que £aii entendre un sac de noix que Von agite fortement; elle est en outre toujours accompagnée d'effets électriques^ comme la pluie^ la neige et le grésil : le tonnerre se feit entendre quelquefois avant le bruit pi^ curseur^ de même que pendant la diute. U semblerait donc que Pélectricité intervient d'une manière quelconque dans la producticm du phénomène ; màts/comme de pareils effets se produisent dans les pluies d'orage^ on ne peut en conclure que ta grêle ait uniquement une origine électrique.

Sous les tropiques^ la grêle eàt fort rate; à Gumana, elle est inconnue ; mais à 500 ou 600 mètres au>Klessusdu niveau dé la mer, elle devient plus commune. Dans nos climats elle est^ comme on le sait, asseî fréquente.

D*après les relevés faits par M. Keemiz sur leè grêl^ tombées en Allemagne et en Snis^, il en résulte que c'est vers deux heures de l'après-midi, ou au moment de la plus forte cfaaleuf du Jow, que la grêle tombe le plus fréquemment, et partîculièretnent au printemps et en été.

La grêle précède les pluies d'orage et tes ïU5compagne quelquefois, mais rarement elle les suit. Les nuages qui déterseitt !a gtête sont ordinairement très-épais et ont une nuance cendrée qui leur est propre; leurs bords sont échancrés, et leurs surfaces sont rem-

BblCTHlClTé ATHOSPUÉRIQUB. 4Zè

plies çà et là de proiubéhinces très^irrégulières : on a- remarc^ué qu'ils soût^i général peu élevés^

Un grêlon est ordinairement formé de plusieurs couches distinctes de glace transparente autour d'un noyau blanc et opaque , qui n'est itutre qu'un flocon de tieige; quelquefois les couchés concen-»triques sont alternativement diaphanes et opaques. La grosseur de chaque grain est très-irariable : on en voit de là grosseur d^ne noix et quelquefois de plus gros. On a vu des grêlons du poids de iOO, 200 et 300 grammes. Gommeht concevoir que des morceaux solides de glace aussi pesants^ dont l'ensemble compose ces nuages couleur de cendre qui annoncent la grêle puissent se développer, i^ soutenir en l'air, où rpster immobiles dans Pâmas de nuages obscurs qui couvrent une partie du ciel ?

Volta a essayé de rendre compte de ces différents effets > tout en ne se dissimfulant pas les difficulté^ que nous venons de signater. Commençons par expliquer, suivant lui , le froid qui congèle l'eau, et la cause en vertu de laquelle tin grêlon, qui a déjà acquis une certaine masse-, reste suspendu dans l'air assez longteiîips pouf arriver à un volume qui va quelquefois jusqu'à trois décimètres de circonférence. Le froid excessif qui parvient à congeler les molécules aqueuses en été , au milieu du jour, dans une région inférieure à celle des^ neiges, a été considéré par lui comme le résultat d'une évafioration extrêmement rapide et abondante, produite par les rayons du soleil qui frappent la partie supérieure des nuages , évaporation qui est d'autant plus rapide que l'air est plus raréfié et plus électrisé, en admettant, comme du reste le fait est prouvé, que l'électricité favorise à un haut degré l'évàporation.

Cela posé, voici comment ^olta explique la formation de la grêle : les nuages orageux possédant une quantité énoriiie d'électricité, leurs parties extérieures sont fortement repoussees; il en résulte une grande irrégularité dans leurs bords et les diverses courbures de leurs surfaces, comme cela, existe effectivement. Ces nuages sont accompagnés quelquefois de petits nuajges, condensés dans la partie inférieure seulement qui est mofns éleotrisée <iue celle qui est au-dessus. Supposons, dit Volta, qu'un de ces nuages fortement électrisés soit congelé presque subitement à la face supérieure par suite d'une très-grande* évaporation; il en résultera alors une multitude de petits glaçons qui seront lés noyaux des gratnà de grêle. Ces noyaux, rejetés en haut par la force de répulsion électrique du UHSk^e, seront tenus en suspension à une certaine dfs-

4^ ÉLECTRICITÉ ATMOSPBÉaiQUB.

tance^ de la même manière qu'un flocon de coton ou de tout autre corpuscule léger est tenu suspendu en Tair au moyen d'un tube de verre électrisé qu*on place au-dessous. C'est ainsi que, si Ton met des corps légers sur un large plateau isolé et horizontal, on peut, en Félectrisant fortement , les voir s'élever dans Fair et s'y soutenir aussi longtemps que le plateau reste électrisé : si cette comparaison est exacte, il faut que les grains de grêle exécutent, à mesure qu'ils deviennent plus gros, les mêmes mouvements que les corpuscules légers soumis à l'action du plateau électrisé. Ces grains oscillent donc au-dessus du nuage foiiement électrisé , et tombent successivement en vertu de leiu* propre poids, quand ils ont perdu leur électricité; ils arrivent alors à la- partie électrisée du nuage, où ils prennent de l'électricité et sont chassés de nouveau; ceux qui ne peuvent surmonter l'action de la pesanteur, tombent à terre. Ce seraient ces grains rares et solitaires qui s*édiappent çÀ et là , et précèdent la grêle abondante qui va bientôt tomber. Le mouvement et la suspension des autres gr^ns qui voltigent audessus du nuage, diminuent à mesure que leur masse individuelle s'accroit par l'adjonction de couches d'eau glacée et que la force de 1 électricité diminue ; il arrive enfin un instant où^ entrahiés par leur propre poids, ils tombent en abondance sur la terre.

Fig. 22. Yplta, pour compléter son explication, a

supposé l'existence de deux, ou plusieurs nuages l'un au-dessus de l'autre , électrisés contrairement. On peut se représenter ainsi les grî^ins de grêle non-seulement comme suspendus et flottants, niais encore comme se trouvant dans une vive agitation , poussés et repoussés de la couche du nuage électrisé positivement h celle du nuage électrisé négativement, comme le senties balles de sureau dans la danse des pantins. On sait en effet que le plateau CD isolé à Tintérieur d'une cloche AE, étant électrisé, à J'aide d'une . machine-, jittire et repousse alternativement les petites balles de sureau que l'on place sur le plateau AB en cuivre qui communique au sol. Quant au bruisseoient qu'on entend à rinstant où la grêle tombe, Volta l'attribue au choc des gréions les uns contre les autres, lorsqu'ils sont ballottés d'u^i nuage à l'autre. ^ . /

ÉLECTRICITÉ ATlfOSPHERTQUB. 487

On a fait à cette théorie des objections sérieuses : comment se fait-il que deux nuages électrisés différemment ne sont pas ramenés immédiatement à l'état neutre, quaiid il existe un si grand nombre de petits conducteurs qui établissent continuellement la communication entre eux? On ne conçoit' pas non plus comment des glaçons pesant 250 grammes peuvent être renvoyés d'un nuage à l'autre comme des corps légers , car les vésicules des nuages , qui. sont moins pesantes que les gréions, devraient, à plus forte raison, obéir à Faction attractive et mélanger ces masses nuageuses; mais^ en supposant même que l'électricité recelée par les nuages orageux soit considérable et qu'un semblable ballottage eût lieu, alors on devrait apercevoir un feu continu d'étincelles, ce qui n'a jamais été observé. En outre, le ballottement des grêlons ne peut avoir lieu comme dans la danse des pantins : ^es plaques métalliques électrisées, entre lesquelles oscillent les balles de sureau, ne se laissent pas pénétrer comme les nuages. Or, si l'on substitue à la plaque inférieure une nappe d'eau, cette danse n'a plus lieu; les balles, en descendant, pénètrent dans le liquide et ne se relèvent plus; les nuages doivent se comporter de même. Il est impossible enfin d'admettre là congélation des nuages par Faction seule dés rayons solaires , attendu que ie rayonnement solaire ou toute autre cause calorifique ne peut hâter Fév'aporation d'un liquide quelconque sans amener son échauffement.

Peltier, prenant en considération quelques-unes des objections précédentes , a modifié comme il suit la théorie de Volta : quand deux nuages chargés d'électricité différente sont placés Fun audessus de Fautre, Fattraction est alors considérable; les nuages se rapprochent sans décharge notable d'électricité, seulement il y a des actions par influence analogues à celles qui ont lieu entre les corps rugueux ou couverts d'aspérités. Cet échange d'électricité ne peut s'opérer sans produii'e une vaporisation de l'eau, d'où résulte un abaissement de température qui est d'autant plus prompt que la tension électrique est plus grande. Quand la température des. nuages est assez élevée, il n'y a aucun effet particulier; mais si l'un d'eux est à une température voisine de zéro, rabaissement de température, résultant de Févaporation , pourra produire la congélation des portions non vaporisées qui se transforment ators en flocons de neige. Chaque flocon, chaque parcelle de neige, chargé d'électricité et d'humidité prise au premier nuage, est attiré par le second et emporté par lui. Pendant cette excursion , il y a perte d'é-

488 ÈLSCTIICITÉ ATMOSPHEHIQUl.

lectiîcité par rayorniemenl^ puis évaporaiion d'una partie dd la couche humide , d'où résulte un abaissement de températurej et par sirite solidification de la portion restée liquide, autour du globe peigeux. La tension électrique étant diminuée par cette influence^ le globule est moins attiré y tombe dans le premier nuaga » s'y décharge^ s'y mouille ^ et ninsi de suite jusqu'à ee que les gréons aient acquis assez de densité pour tomber vers la terre.

Suivant celte hypothèse^ le bruit qui accompagna le idiénomèoe de la grêle n'est pas dû au choc des gréions ^ mais aux décharges électriques; le choc seulement pourrait l'augmenter. Le rayonnement électrique 3 ainsi que Févaporation de l'humidité des grôlops^ contribue à donner des formes anguleuses aux grains. Il faut donc, pour qu'il y ait formation de grêle ^ deux nuages chargés d'électricités contraires^ dont les particules vésioulaires possèdent une grande tension électrique et ne cèdent que lentement leur électricité à la périphérie. La température ne doit pas être de beaucoup supérieure à zéro^ et les échanges électriques doivent produire une rapide évaporation.

Cette théorie rentre dans celle de Volta , sauf la cause du refroidissement des nuages^ qui parait assez rationnelle; mais le9 autres objections s'y appliquent.

On a proposé^ pour éviter les dégâts de la foudre ^t de la- grêle, de soutirer rélectricité des nuages à l'aide de conducteurs fixes élevés dans l'atmosphère par différents moyens, et agissant comme d'immenses paratonnerres pour décharger coptinuellement Téleo^ tricité des nuages; mais leur action serait beaucoup trop jninimei car il ne serait pas possible de multiplier assez leur nombre pour atteindre ce but; aussi l'expérience n'a-t^lle nullement sanotiono^ jusqu'ici ces tentatives.

Des trombes, Les trombes sont des amas de yapeurs épaisses, animées ordinairement d'un mouvement rapide de rotation et de tranSilation, ayant la plupart du temps la forme d'un cône dont la base est dirigée le plus souvent vers les nuages, le sommet yer§ 1^ ten^s, et quelquefois dans une position inverse. Ces amas foni en^ndve un j)ruit assez semblable àcelui d'une diarrette courant ^\a mft chemin rocailleux.

Ces météores déracinent les arbres, les dépouillent de leurs feuilles^ les foudroient, les clivent et les transportent à de grandes dis^nces; ils renversent les maisons, enlèvent leur toiture, leç carreaux et mépie les pavés, détruisent où bissent tout ce qui se

trouva sur leur passage; souvent ils déversent de la pluie et de h grôle ; souvent aussi ils sont aocompagnés de globes de feu> lauceut des éclairs^ font entendre le bruit du tonnerre^ et se disÂp^t im^ OiiPdinairement après, .

Les trombes s'observent aussi bien sur n^er que sur terre i nous . donnons ici deux dessins de trombes de mer. La figure 20> planche i , montre une trombe dans ses trois phases : au moment où elle eommenee> quand elle exerce son action, et quand elle flnit« La figuie 31 représente une trombe observée par le capitaine Beoehey^qui avait tnois cônes sortant du même pavillon , lesquels se réunirent bientôt pour se diviser ensuite.

Les physiciens sont paiHagés d'opinion sur leur origine: les uns leur accordent une oiif^e électrique ^ les autres Jes considèrent comme dus exclusivement à dés courants d^air; nous ue parlerous ici que de la théorie électrique. -

Brisson paraît avoir eu l'idée le premier de rapporter les trombes à rélectricité , en ayant égard aux effets puissants d'attraction et de répulsion exercés par cet agent. On conçoit en effet que si un nuage électrique vient à s'approcher asse? près de Teau pour que sa puissante tension agisse par influenoe sur ce liquidé^ alors celuici peut être soulevé. Peltier a repris cette hypothèse et a fait qiiel*ques expériences qui sont de nature à la faire prendre en cojnsldé" ration.

On peut; suivant lui^ reproduire les effets dès trombes en sup* posant que le nuage soit représenté par un globe constamment électrisé et couvert de pointes ^ et mettant dans sa sphère d'activité des vapeurs^ des poussières et de-Teau; aveo Teau^ la dépression duUquide a lieu; avec les poussières^ on a des courants directs du centre à la circonférence , se transformant en mouveRjients giratoires. Tous ces effets disparaissent eii remplaçant le globe armé de pointes par un globe poli:> au lieu de la dépression du liquide^ on obtient une protubérance; l'attraction devenant plus considé^ rable ; Teau s'élève en masse /et l'accélération de la vaporisati(»i augmente. Peltier a obtenu les divers mouvements dé la trombe en plaçant entre- un plateau de cuivre inférieur non isolé et une sphère supérieure électrisée, des corps légers de formes variées.

L'attraction d'un niiage électrique est accompagnée , comme on l'observe dans les trombeè , du refoulement de l'air vers ce nuage , d'où résultent des courants cheminant de l'extérieur à Tintérieur, et partant de tous les points de la circonférence; d'une projection

440 iUKCTBieiTÉ ATMOSPHÉmfQQB.

dé vapeur d'eau, d^^au liquide, de corps légers ou pesant^ enlevés ou arrachés à la terre ^ suivant la puissance de Tattraction. On suit sur mer comme sur terre la marche de cette puissance attractive. Uattraction des nuages est prouvée encore par une accélération prodigieuse dans Pévaporation des eaux et par rabaissement de température^ effets que l'on obtient facilement avec Télectricité.

Où peut concevoir la production d'un cône nuageux en contact avec la terre^ comme étant déterminée par deux causes : d'abord les nuages électrisés, exerçant une action par influence sur le sol^ provoquent naturellement une attraction de la part de ce dernier; les nuages obéissent alors à cette attraction et s'approchent d'une quantité dépendante du pouvoir attractif et de leur densité. D'un autre côté^ lorsque des nuages supérie^rs^ ayant la même électricité que les nuages inférieurs , viennent agir sur ceux-ci par répulsion, les nuages placés au-dessous étant repoussés peuvent approcher de la terre suffisamment pour s'y décharger sans explosion^ par l'intermédiaire d'autres nuages qui touchent le sol et servent de conducteurs.

On arrive, en un mot^ à considérer la trombe comme un conducteur imparfait entre les nuages orageux et la terre ^ lequel conducteur produirait tous les effets que Ton observe. Quant au bruit qui accompagne le météore ^ on peut l'attribuer à une multitude àê petites déchaînes partielles, dont l'intensité varierait avec la conductibilité des substances. Ce bruit serait plus fort à l'extrémité des trombes qui traversent les montagnes, à cause des poussières et des terres meubles qui serviraient de corps intermédiaires ; il perdrait de son intensité au-dessus de la mer^ en raison de la meilleure conductibilité des particules aqueuses et de leur égale distribution.

Peltier a cherché à expliquer tous les effets si variés et si extraordinaires- des trombes en invoquant seulement l'action exercée par un nuage, électrisé sur tous les corps qui se trouvent sur le sol; c'est ainsi qu'il a expliqué Tévaporation successive de Feau des mares, et même la disparition de la masse entière, quand les tensions électriques sont suffisantes; dans ce cas^ ces masses sont enlevées^ comme les arbres et les autres corps qui se trouvent à la surface de la terre.

Nous nous an'étonS)dans la crainte de donner trop d'extension à cet exposé, en nous bornant à dire que , bien qu'on ait cherché à considérer les trombes comme produites par des courants d'air,

BLECTBIGITB ATMOSPHÉRIQUE. 441

et analogues aux ouragans et aux tornados (Théorie de M. Espy)^ on « été trop exdu$if dans Tune et l'autre manière d'envisager le phénomène^, car les deux causes invoquées doivent jouer ua rôle dans la production des trombes. Si Ton doit invoqtrer, d'une paft, Fintervention des courants d*air, on ne peut s'enipêcher de croire que la cause déterminante des trombes proprement dites ne soit Télectricité , quand on voit surtout celle-ci reproduire tous les effets du météore, '

Aurore polaire» L'aurore polaire est cette lueur formée par des rayons diversement colorés qui jaillissent de toutes les parties de l'horizon à certaines époques, dans Thértiisphère nord du dans l'hémisphère sud; quand on l'observe dans nos climats, elle porte le nom d'aurore boréale. L'apparition de ce phénomène est annoncée par des perturbations exercées sur l'aiguille aimantée et dont nous parlerons dans le magnétisme terrestre; ces perturbations établissent une liaison intime entre ce phénomène et la distribution du magnétisme sur le globe, et nous laissent entrevoir qu'il a probablement une origine électrique.

^ L'aurore boréale, dans nos contrées, a en général l'apparence d'un brouillard assez obscur vers le nord, avec un peu plus de clarté vers l'ouest que dans le reste du ciel. Ce brouillard prend peu à peu la forme d'un segment de cercle, s'appuyant de chaque côté sur l'horizon ; la partie visible de la circonférence, c^ést-à-dire la partie supérieure, est bientôt entourée d'une lumière blanche donnant naissance à un ou plusieurs arcs lumineux; viennent ensuite des jets et des rayons de lumière diversement colorés, partant du segment obscur, dans lequel il se fait parfois quelques brèches éclairées semblant annoncer un mouvement de fluctuation dans la* masse. Quand l'aurore s'est étendue , il se forme une couronne au zénith, où concourent les rayons lumineux. Le phénomène diminue alors d'intensité; on observe cependant encore de temps à autre des jets de lumière, une couronne et des couleurs plus ou moins vives , tantôt d'un côté du ciel, tantôt de Pautre. Enfin le mouvement cesse, la lueur se rapproche de plus en plus de Phorizon, la nue quitte les diverses parties du ciel et s'arrête vers le nord. Le segment obscur en se dissipant devient lumineux; sa clarté est d'abord assez prononcée près de l'hcHrîzon , plus faible au-dessus, et finit par se perdre dans le ciel.

L^aurore affecte encore d'autres formes ; ainsi Mairan a observé, le 19 octobre i126, à Feuille-Pont, une aurore composée d^un seul

442 ÉLfiCTBlCITÊ ATWOSPBÉaiQlTS.

segment obscur (planclie 2 , figure 22) percé symétriquement^ autour âe son bord .. de créo^ux à travers lesqu^ on crQyait ^^percevoir un inoendie.

.Dans le Nord^ ce phénomène est plus fréquent et se^ présente sous un autre aspect et avec plus d'éclat. Le lecteur pouiTa cm juger par la description suivante d*aurores boréales observées à Bossekq) (West-Finmark), dans la baie d'Alten (70*" de latitude nord) pendant rhiver de 1838 à 1839^ par la commission scientifique envoyée dans le Nord.

Du 7 septembre 1838 au mois d'avril 1839^ dans Tintervalle de 206 jours 2 on a compté 143 aurores boréiiles, qui ont été surtout très -fréquentes du 17 octobre au 25 janvier, pendant ^absence du soleil; de sorte que dans cette nuit de 70 ibis 24 heures on a observé £)i aurores^ sans compter celles dérobées à la vue. par un ciel entièrement couvert , et dont néanmoins la présence était accusée par la perturbation des mouvements de l'aiguille aimantée. >

Yoici les principales phases, des aurores boréales dans le Nord : le soir entre quatre et huit heures , la brume légère qui règne presque habituellement au nord de Bossekop, à la hauteur de 4 à 6<*^ se colore ^ sa partie supérieure, ou plutôt se frange des hieurs de l'aurore qui existe derrière \ cette bordure devient plus réguUère et forme un ^rc vague, d'une couleur jaune pâle, dont les bords scmt dessus et dont les extrémités s'appuient sur la terre. Qet arc monte plus pu moins lentement, son sommet restant dan^ le méridien magnétique, ou à très-peu près. .

Bientôt des stries noirâtres, ^parent régulièrement la matière lumii\0use de l'arc ; les rayons sont formés ; ils s'allongent , se raccourcissent lentement ou instantanément; ils. dardent, augmentant et diminuant subitement d'éclat. La partie inférieure, les pieds des rayons offrent toujours la lumière la plus vive et forment un arc plus ou moins régulier. La longueur de ces rayons est souvent trèsvariée, mais tous convejcgent vers un même point du ciel indiqué par le prolongement de la pointe sud de Taiguiile aimantée (planche 3, figure 23); parfois ils se prolongent jusqu'à leur point de réunion f formant ainsi le fragment d'upe immense coupole lumineuse (planche 3, figure 24).

L'arc continue à monter vers le zénith ; il éprouve un mouvement ondulatoire dans sa lueur, c'est-à-dire que d'un instant à Tautre réclat de chaque rayon augmente successivement d'intensité. Cette

espèce ^e cûi^wUtmin^}^ |ii9 Wi>atj:^ plu^i^ur^ fois de suite, et

I^en plus firéquemment da Foue^t à Test que dutt le lens imposé; quelquefois^ mais rarement > un mouvement létrognujie a lieu ipo* médiatement aprë^ le premier.

yarc offre up mouvement alternatif dans le seii^ horizontal, figurant les ondulations ou les plia d'un ruban w d'uKi. drapeau agité par le vent ^planche 3^ figure 35). Parfois un de se3 pieda et même tous les deux abandonnait Thorizon ; alors les pHs davieunent plus nombreux, mieux prononqés^ l'arc n'^st plua qu'une longue bande de rayons qui se coQtoume, se sépare «n plumurs parties formant des courbe^ gra^Buses (planche 3 , figures ^6 et 37)^ lesquelles se referment presque sur elles-mêmes^ et offîpent, - n'im" porte dans quelle partie de la voûte- céleste^ ce qu'on a appelé jusqu'ici couronne boréale, La figure 21 pjanche â offr^ également la disposition des arcs d'une aurore boréale. Alors l'éclat des rayons varie subitement d'intensité et dépasse celui d'étoiles de ppemière grandeur; ces rayons dardant avec rapidité; les courbes se forment et se déroulent^ comme les plis et replis d'un sevpent^ puis les rayons se colorent : la base ^$i rouge ^ le milieu vert^ le reste conserve sa teinte lumineuse jaune claire. Ces couleurs restent toujours aans exception dans ces positions respectives; elles sont d'une admirable transparence; le irouge approche de la teinte âang clair; \e vevi, de celle d'un émeraude pftle, L'éclat diminue ^ les couleurs disparaissent^ tout s'éteint subitement ou s'affaiblit peu ^ peu, Pes fragments d'arc reparaissent , l'arc se refprme lui-même , continue son mouvement ascensionnel et approche du zépith; les rayons ^ par l'effet de la perspective^ deviennent de plus^n plus courts; on peut juger de l'épaisseur de l'arc ^ qui offre alors parfois une large zone de rayons parallèles ; puis le sommet de l'arc atteint le zénith magnétique, point désigné pai? la pointe sud de l'aiguille d'inclinaison] alors les rayons sont vus par leurs pieds: s'ils se colorent^dans ce moment , ils montrent une large bande rouge à travers laquelle on distingue les nuances vertes qui leur sont supérieures.

Pendant que ces èiTets se produisit, de nouveaux, arcs se présentent à l'horizon , commençant d'une manière diffuse ou avec les rayons tout formés et très-vifs. On en a compté jusqu'à neuf ap^ puyés sur la terre, et rappelant par leur disposition ces toiles cintrées qui vont d'une coulisse h Vautre et figurent le ciel de nos scènes théâtrales.

Si Ton pense que tous les rayons précédemment mentionnés dardent couvent aveg vivacité > variant continuellement ef aubite^

444 ÉLSCTI1CTTÉ ÀraOSPHéKTQUE.

ment dans leur longueur et dans leur éclat, que de belles teintes rouges et vertes les colorent par intervalles, que des mouvements ondulatoires ont lieu comme ceux qui sont produits dans une étoffe légère; que les courants lumineux se succèdent , enfin que la voûte céleste tout entière offre une immense et magnifique cx)upole étincelante, dominant un sol couvert de neige qui luimême sert de cadre éblouissant à une mer calme et noire comme un lac d'asphalte, on n'aura encore qu^une idée très-imparfaite de l'admirable spectacle qui s'offre alors à l'observateur et qu'il faut renoncer à décrire. Tel est le langage des membres de la commission scientifique.

La couronne ne dure que quelques minutes ; elle se forme quelquefois instantanément sans aucun arc préalable. Rarement il y en a plus de deux dans la même nuit, et bien des aurores en sont privées.

La couronne s'affaiblit, tout le phénomène est au sud du zénith , formant des arcs plus pAles et qui disparaissent généralement avant d'avoir atteint l'horizon sud. L'aurore perd de son intensité; des faisceaux de rayons, des bandes, des fragments d'arc paraissent et disparaissent par intervalle; puis les rayons deviennent de plus en plus diffus. Des eH'ets secondaires plus ou moins remarquables se produisent dans cette période, tels que des plaques lumineuses, des lueurs vagues, puis des mouvements irréguliers appelés mouvements de palpitation qui se présentent à la fin de l'aurore. La lueur crépusculaire arrive alors peu à peu, et le phénomène, s'affaiblissant graduellement, cesse d'être visible.

Distance de Vaurore, On a cherché à mesurer la hauteur de l'aurore au-dessus de la terre, en déterminant par la méthode des parallaxes la hauteur angulaire des diverses parties d'un arc, d'une couronne ou des points remarquables aperçus à la fois dans différents pays. Tantôt on a trouvé que le phénomène se passait à plus de 200 kilomètres au-4essus du sol , tantôt à iOO kilomètres^ et en général à la limite de notre atmosphère.

L'agitation ^es jets de lumière, le mouvement des arcs, la fluctuation continuelle de la matière des aurores, qui se replie sur elle-même, se déplie comme une matière floconneuse agitée par un vent léger; tous ces effets semblent donner de la vraisemblance à l'opinion généralement accréditée dans les régions septentrionales, que les aurores boréales font quelquefois entendre un bruissement pkis ou moins fort. M. Biot, pendant son séjour aux Iles

ÉLECTBICIXÉ ATMOSPHERIQUE. 445

Shetland^ a recueilli de la part des habitants des^ témoignages una-<> nimes de ce fait^ dont il n^a pas été témoin. Les membres de la commission scientifique ont reçu de semblables témoignages de la part des habitants de Bossekop; mais jamais eux-méme3 ils n^ont entendu de bruit.

Fréquence de V aurore boréale^ Jua, commission scientifique d0. 1838, quia observé 443 aurores boréales en 206 jours, a émis l'opinion que, dans les régions polaires, les nuits sans aurore boréale sont des nuits exceptionnelles, ^apparition du météore a quelquefois lieu dès que la nuit commence ; cependant il ne faut pas croire que Taurore soit toujours fixée au-dessus de Thorizon; elle ne se montre quelquefois qu'à une heure assez avancée de la nuit. Ordinairement, cependant, à mesure que la clarté crépusculaire diminue, Taurore se présente à l'observateur avec tous les signes capables d'indiquer qu'elle existait avant son apparition. Si l'on joint à cette circonstance la disparition de l'aurore souvent retardée jusqu'à l'arrivée du jour, il est permis de croire que le météore existe souvent en plein jour.

La succession non interrompue du météore n'empêche pas qu'il ne reste soumis aux lois de la période diurne; ainsi. Papparition des arcs, celle des rayons ou des plaques, Theure o,ù les rayons.se colorent et atteignent leur maximum d'éclat, ne sont point réglées au hasard. La période diurne des phases successives est trèsrévidente, ainsi que les perturbations magnétiques qui les accompagnent. L'aurore commence par des arcs ou des rayoïtô; quelques aurores n'offrent que des rayons sans aucune appariée d'arc pendant toute la durée de la nuit; d'autres n'offrent que des arcs sans aucune trace de rayons. Les rayons colorés, partie la plus brillante du météore, agissant si puissamment sur l'aiguille aimantée, paraissent en général vers 10 heures du sob, et leur apparition est rare apr^s A heures du matin. Les plaques aurorales, au contraire, dominent pendant la seconde partie de la nuit; enfin les mouvements de palpitation appartiennent à la période de dëclin.

M. Bravais a trouvé pour les époques moyennes les nombres^ suivants : .

Première apparition des arcs 7 heures 52' du soir.

Id. des rayons 8 » 26' »

Id. des plaques. . . 11 » 18' »

Id. des lueurs vagues. . . 3 » 32' du matin.

Ces nombres ne sont que des moyennes, car, dans le Nord, le phé-

446 ÉLSamiGlTB ATMOBPliÉmiQUB.

nomène n'eil BOoinis k aocoiie âppatition rigooreusânleiit régti*' lière.

Si dans les régions polaires les aurores sont fréquentes^ et tnème ont lieu tous les jours, dans les latitudes moyennes elles sont plus rares^ et ne se montrent que lorsque , dans les régions poltures , elles ont une certaine étendue. Quelquefois ce météore a une étendue considérable ^ et ^ si l'on fait attention qu'il peut s'en montrer vers les deux pùles de la terre, on voit que ce phénomène p«ut $e manifester sur une grande partie du globe. Mairan, qui a rapporté dans son Traité de l'aurore b<A^le les exemples d'aurores dont il a pu avoir connaissance jusqu'en 1731, et qui a suivi lui«-même lés au* rores parues pendant 16 ans (de 1716 à 1731)^ en a déduit les conséquences suivantes : dans les latitudes moyennes^ les aurores boréales sont plus fréquentes en hiver qu'en été. Quoique ce phér nomène soit variable, cependant il ne s'est pas montré toujours de la même manière : ainsi^ vers ilU, il y a eu annuellement fort peu d'aurores, deux seulement; en 17M elles ont été très-fréquentes; mais jamais on n'en avait tant vu que dans le mois d^octobre de 1731 , où il y a eu en moyenne une aurore sur trois jours. Dans nos contrées, en moyenne, on conqrte annuellement dix aurores 1)oréales.

Bien des théories ont été mises en avant pour expliquer les au- Tote% boréales.

Halley a supposé qu'elles étaient dues à dés tourbillons magnétiques traversant la terre avec une excessive vitesse du sud au nord, et pouvant devenir lumineux par eux-mêmes ou par leur contact avec les substances terrestres quils rencontrent.

Mairan émit Fopinion qu'il existe autour du soleil une espèce de matière lumineuse d'une ténacité extrême, et qu'une l'aurore boréale n'était qu'une portion de cette vapeur, oU plutôt une portion de l'atmosphère soIau*e que la terre rencontrait sur sa route et emportait avec elle dans l'espace.

Cette théorie, présentée avec talent, fut adoptée par les savants jusqu'en 1740, époque où Celsius et Hiorter découvrirent que les aiguilles aimantées éprouvaient une agitation extraorcHnaîre lors de l'apparition des aurores. En rapprochant ce fait des effets lumineux de l'aurore boréale, qui sont semblables à ceux produits par rélectrictté dans le vide , on supposa que l'électricité devait jouer un certain rêle dans la production du phénomène. Mais il ne suffisait pas de trouver ^une identité entre la lumière électrique et celte des aurores > il follaii encore démontrer l'existence d'une

£LEGTAIGITÉ ATMOSPHÉRIQUE. 447

quantité suffisante d^électrioité dans Tatmosphère; c'est ce qui fot fait plus tard par Franklin et d^autres physiciens.

I^ton supposa que^ le phénomène se passant & 150 milles d'é^ lévation au-dessus de la surface de laterre^ devait être dû à des effets électriques lumineux produits daiis un air plus ou moins raréfié; il émit Topinion que les rayons de l'aurore devaient aroh* une origine ferrugineuse à raison de l'action exercée sur eux par le magnétisme de la terre.

M. Kaemtz rattache les aurofes boréales à des effets par induc^ tion se manifestant dans l'atmosphère^ et produits par des changements dans l'intensité magnétique du globe, changements dus aux variations de température ou à tout autre motif. Cette hypothèse est bien difficile à admettre, car on ne voit pas comment ces effets peuvent se manifester dans des corps non conducteurs de Pélectricité.

Aucune hypothèse ne rend compte jusqu'ici d'ime manière satisfaisante des faits observés. On ne peut s'empêcher toutefois de reconnaître que les rayons ou colonnes des aurores polaires obéissant à l'action du magnétisme terrestre ont de l'analogie avec ces jets lumineux produits dans l'expérience de Davy, lorsqu'on fait passer dans le vide, entre deux pointes de charbon , la décharge d'une forte batterie Toltaïque. Il pourrait donc se faire que les rayons lumineux de l'aurore fussent des traînées de matières gazeuses transportées par l'électricité et capables de prendre toutes les formes, mais avec cette condition toutefois, que les recompositions électriques se fissent perpendiculairement à l'aiguille d'raclinaison. Comment seraient produites ces espèces de courants électriqiies 1 11 y a tant de moyens de mettre en mouvement l'électricité, qu'il peut très-bien se faire que la nature, dans cette circonstance, en ait à sa disposition qui nous soient inconnus.

DE L*OEIfiINB MB L'ÉLBGTEIGITIlfc ÂTMOVEiElQVB.

11 reste à indiquer^ en terminant le livre cinquième, quelles sont les hypothèses qui ont été émises pour expliquer la production de

448 ÉLBCTIICITB ATMOSPHÂIIQUI.

rélectricité atmosphérique. Nous avons tu que la terre et l'atmosphère sont ordinairement dans deui états électriques différents^ la terre possédant un excès d'électricité négative^ Tair un excès d'élec* tricité positive ; ainsi que nous l'avons déjà dit page 393^ cet état de choses peut résulter encore de ce que la terre et Fatmosphère sont, toutes deux électrisées de la même manière^ mais à des degrés différents ; les probabilités toutefois sont en &veur de la première hypothèse. Quoi qu^il en soit, voyons quelles sont les causes auxquelles on peut rapporter cette distribution d'électricité.

L'évaporation qui a lieu constamment à la surface de la terre ne peut pas être invoquée ^ l'évaporation pure et simple de l'eau dans des vases de métal non attaquable ne produisant pas d'électricité; mais il s'en dégage toutes les fois que l'évaporation est accompagnée d'une réaction chimique ou que le composé tenu en dissolution se déshydrate; c'est là une source connue^ mais qui n'est pas suffisante pour rendre compte de l'énorme quantité d'électricité répartie dans l'air et dans la terre.

L'électricité que la vapeur accuse près des cascades, et qui est négative^ provient probablement de la terre^ ou bien elle est résultat d'un effet d'influence analogue à celui que Ton observe quand un corps conducteur s'élève ou s'abaisse verticalement dans l'air.

Les vapeurs qui s'élèvent du sol et celles qui lui soiki^transmises par l'air doivent apporter^ les unes de l'électricité négative à l'air^ les autres de l'électricité positive à la ten'e : les vapeurs ne servent alors que de véhicules. Les réactions chimiques sans nombre qui ont lieu dans l'intérieur des corps organisés ne sauraient être invoquées non plus^ attendu que , ces réactions s'opérant le jour et la nuit dans des directions contrah^s^ l'électricité devenue libre doit changer de signe.

On a supposé que la distribution de la chaleur dans l'atmosphère et dans la terre était la cause des effets électriques produits, et que l'inégale température des couches terrestres, depuis la surface du globe jusqu'à la limite de l'atmosphère, et même depuis le centre de la terre jusqu'aux dernières couches gazeuses, maintient, en dehors des variations accidentelles, l'équilibre de l'électricité atmosphérique (Becquerel);

Les expériences suivantes ont permis de faire cette hypothèse (voir pages 153 et suivantes) : lorsque la chaleur se propage inégalement dans un &l ou une masse homogène de métal, il y a trouble dans l'équilibre des forces électriques; les portions qui s'échauffent

ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉBIQUE. 449

^ le plus prennent rélectricité négative^ et celles qui s^échauffent le moins ^électricité positive. Il en est encore de même au contact de deux parties d'un même fil^ inégalement échauffées.

L'atmosphère se trouve précisément dans le même cas que les masses et les tils métalliques : la température des couches d'air va en diminuant depuis la surface de la terre jusqu'aux limites de ^atmosphère; en effet, la température moyenne étant de 27% 50 à la surface de la terre sous les tropiques^ la temi)érature des dernières couches atmosphériques est au moins de — 60®; dans les régions tempérées^ la différence entre ces deux températures extrêmes est moins considérable. En admettant que les effets électriques produits dans les substances métalliques par ^inégale distribution de la chaleur aient lieu également dans des masses gazeuses et les corps mauvais conducteurs^ les parties supérieures de l'atmosphère doivent être positives^ et les régions les plus inférieures ou le sol négatif dans cette hypotlièse. Des effets analogues auraient lieu aussi dans le globe^ et rendraient le centre de la terre négatif.

Si des observations ultérieures confirment cette manière de v&ir et prouvent que la distribution inégale de la chaleur dans l'atmosphère est la cause première de l'électricité atmosphérique^ alors on pourrait peut-être concevoir comment les régions polaires^ où les différences de température sont moins considérables, servent de lieux de réunion aux électricités dégagées sur le reste de la terre^ et donnent naissance aux aurores boréales et australes.