CHAPITRE II

État électrique de la terre ^t de fatmosphèfe par un ciel serein.

Sous un ciel serein^ Fair se comporte toujours comme s'il était électrisé positivement, et la terre comme si elle Fêtait iM^ativèment. On constate Fétat négatif de la terre en plaçant Fun des bouts en platine du fil conducteur d^un multiplicateur dans un lieu humide et profond, Fautre dans une partie sèche du terrain ou d'un bâtiment y attenant. En expérimentant de cette manière, Peltier s'est assuré que le sol est constamment négatif, mais à des degrés différents, suivant Fétat hygrométrique el la température de Fair. Quand le bout extérieur du fil du multiplicateur est libre dans Fair, l'appareil n'accuse pas toujours de courant, à raison probablement de la mauvaise conductibilité de Fair; la déviation n'a lieu que lorsque la tension est très- forte ou que Fair est suffisamment humide. Il faut faire attention en outre à la polarisation des deux bouts de fil en platine, ou des lames de même métal qui s'y trouvent fixées, laquelle polarisation, se manifestant peu d'instants après que le cir^ cuit est fermé, masque les effets que Fon veut observer. Le seul moyen de la détruire est de relirrr les bouts ou les lames de platine

iLKCTBIOITB ÀTIIOSPHI^.BIQDB. 393

des. lieux tPobservatîon , de les laver dans Feau distillée, de les faire rougir et de les remettre ensuite en place.

La quantité d'électricité posiiive qui existe dans l'air, varie suivant les localités; elle est en général plus forte dans les lieux les plus élevés et les plus isolés; elle est nulle dans les maisons, sous les arbres, dans les rues, dans les cours; elle est néanmoins sensible dans les villes, au milieu des grandes places, et principalement sur les quais, où elle est plus forte qu^en rase campagne.

Pour se rendre compte de ces divers efTets, il faut faire att^ition que, l'atmosphère et la terre se trouvant constamment dans deux . états électriques contraires, ces deux électricités doivent se recombiner continuellement dans les couches d*air inférieures jusqu'à une certaine hauteur, par l'intermédiaire des corps situés à la surface du sol; en rase campagne, l'expérience prouve qu'on ne commence à trouver de l'électricité positive qu'à 1 mètre ou J",30 au-dessus du sol; la recomposition s'effectue donc jusqu^à cette hauteur, quand aucune cause étrangère ne vient la troubler. Au delà, l'intensité électrique augmente suivant une loi qui n'est pas connue, laquelle dépend du plus ou du moins de vapeurs qui se trouvent dans l'air. On constate l'accroissement d'électricité positive en élevant au-dessus du sol un ballon, un cerf-volant, ou en lançant des fléchés avec un arc. ^expérience avec les flèches a été faite au grand Saint-Bernard, sur un des plateaux qui avoisinent l'hospice. Elles ont été lancées à 80 mètres au-dessus du sol. On a trouvé que, par un ciel parfaitement pur, l'excès de Péleetricité positive va toujours en augmentant (Becquerel). Peltier a également constaté ce fait avec un ballon captif; seulement il a reconnu que dans certaines circonstances, lorsqu'il existe dans Pair des nuages à peine visibles, l'électricité devient nulle, puis négative, pour revenir, peu de temps après, positive.

A la surface de la terre, les corps et les appareils sont plongés an milieu d^une atmosphère cx)nstamment chargée d'électricité, dont la tension , comme on vient de le dire, va en augmentant en s'éloignant du sol; en s'élevant dans l'air on obtient une charge positive, en s'ahaissant une charge négative. Ces effets peuvent s'expliquer de deux manières : i° en supposant que la terre et l'atmosphère sont constituées dans deux états électriques différents ; 2* en admettant que la terre et l'atmosphère sont toutes deux électrisées de la même manière, mais avec des tensions différentes. Ces actions par influencé, analogues à celles qui ont été étudiées par Erman, et en gâiéral tous

Goosle

394 BLRCTBICITÉ ATMOUPHÉaiQUE.

les effets accusés par les éleciroscopes^ peuvent être e3tpliqués()an& Tune et l'autre de ces suppositions. Or, comme il est impc^sible do résoudre raltermtive^ nous continuerons à raisonner c^ la prennère hypothèse , les effets étant plus simples à exprimer; il n'y aurait que de très-faibles changements d'expression à faire pour donner les mêmes explications dans la seconde^ car il suffirait ia faire intervenir les effets d'influence et les différences de tension.

Des faits observés on tire les conséquences suivantes :

l*" Dans les temps sereins y la terre est électrisée négativement , et Tatmosphère positivement.

â-" Tout corps placé à la surface de la terre partage son état électrique^ lequel augmente d'autant plus qu'il forme une phis grande saillie au-dessus de cette surface (Peltier).

3^ Lorsqu'on isole un corps, après l'avoir mis préalablement en communication avec le sol > il se trouve en équilibre de tension avec ce dernier : l'électroscope à feuilles d'09* n'accuse alors aucun effet; mais si le ciel est serein, et qu'on élève Tappareil aa-dessus du sol, les feuilles d'or divergent en vertu d'un excès d'électricité positive. En redescendant l'électroscope, le premier équilibre est i^eproduit, et la divergence devient nulle. Si l'on se trouve sur une partie élevée du sol, il peut se faire qu'en descendant rappareil-y il accuse l'électricité négative. Ces diverses expériences exigent que la tige soit terminée par une bonle unie, afin d'éviter les effeta d'influence.

4« La tension <le l'électridté positive croit à mesure que l'on s'a* lève dans l'atmosphère.

5<> L'eau , à la surface de la terre, qui participe à l'état négatif de celle-ci, se vaporise avec plus de facilité sous l'influence positive de l'air, et d'autant plus que cette influence est plus considérable. Les vapeurs négatives se répandent ensuite dans l'atnaosphère, suivant leur densité et la répulsion électrique propre à leurs molécules, tant que ces dernières restent à Fétat de globules vésiculaires.

€<" Les appareils flxes de peu d'étendue ne sont d'aucune utilité, dans un temps sec et serein, attendu qu'ils restent toujours en équilibre dans le lieu où ils ont été mils et qu'ils ne peuvent laisser échapper l'électricité retenue sur leurs parois, à cause de la sécheresse de l'air.

11 n^en est plus de même lorsqu'ils ont des longueurs considéra^ blés, et qu'ils sont par conséquent tfès-élevés; dans ce cas, l'appareil perd son électricité d'influence.

ELEGTBIGITÎ ATUOlFABBIQtt. SOS

V Lorsque Fair est un peu humide, récoulemmit de Vétectricité est lavorisé^ et Ton peut obtenir des courants continus avec de moindres longueurs de fil» courants que Ton observe k Taide des multiplicateurs. Il est nécessaire de se mettre en garde contre les effets électriques provenant de Taltéiation des conducteiffs.

Variations de l'intensité électrique de l'air par un temps $ereiné Variatkmê diumei. Les faits qui viennent d'être exposés montrent combien sont complexes les variations de Félectricité atmospbéri* que. De nombreuses observations ont été fmtes depuis le commencement de ce siècle, et même avant, pour établir ce qu'il y avait de fixe dans ces variations ; on a déduit des moyennes les conséquences suivantes: lorsque le ciel est serein^ l'excès d'électricité positive^ qui est assez faible un peu avant le lever du soleil, augmente peu à peu près de son lever, puis rapidement, et arrive ordinairement quelques heures après à son premier maximum. Cet excès diminue d'abord rapidement^ ensuite lentement, et arrive à son minimum quelques lûnires avant le coucher du soleil; il recommence k monter dès que le soleil approche de Thorizon, et atteint, peu d'heures après, son second maximum, puis diminue jusqu'au lever du so« leil ; il recommence ensuite le lendemain la même marche.

M. Arago, en 1830, an mois de mars^ a fait plusieurs séries d'observations qui lui ont permis de fixer comn^ il suit les heures des maxima et des minima pendant les jours serehis :

Le 3, un premier minimum à 7 heures 20 minutes du matin; un premier maximum à 9 heures.

Le 4, un premier minimum à 7 heures 10 minutes environ; un premier maximum à 8 heures 15 minutes.

Le 6 , le premier maximum à 9 heures IK minutes du matin.

Le 14, le premier maximum à 9 heures.

Le 16, le premier maximum à 9 heures.

Le 20, le premier maximum à 8 heures 10 minutes.

Le 28, le premier maximum à 9 heures.

La moyenne relative au premier maximum est 8 heures 48 minutes du matin environ : Sohubler avait trouvé, pour le mois de mars 1811, 8 heures 30 minutes. Ainsi, à cette époque de l'année, l'électricité atmosphérique atteint son premier maximum un peu avant 9 heures.

Les heures des maxima et des minima, pour la même hauteur atmosphérique, changent suivant les saisons. M. Quetelet a déduit de nombreuses observations faites à Bruxelles les conclusions suitantes :

39C BLECTRIGIIE ATHOSPHERIQrE.

Le premier maximum arrive, en été> avant 8 heures du matin, et vers 10 heures en hiver; le second maximum s^observe après 9 heures du soir en éié, et vers 6 heures en hiver. L'espace de temps qui sépare les deux maxima est donc de plus 13 heures à l'époque du solstice d*été, et de 8 heures seulement au solstice d'hiver.

Le minimum du jour se présente vers 3 heures de raprès-raidi en été^ et vers 1 heure en hiver. Les observations faites jusqu'ici à Bruxelles ont été insufBsantes pour établir la marche du minimum de la nuit.

L^instant qui représente le mieux l'état moyen électrique de la journée dans les différentes saisons, arrive vers 11 heures du matin.

M. Birt , qui a réuni 15,170 observations faites à Kew, dans une période de cinq années, a pu déterminer l'heure du minimum nocturne, en même temps qu^il a [M^isé la marche des variations diurnes; sur ce nombre, 14,515 étaient positives, et 665 négatives. Dans la discussion , M. Birt a fait abstraction de l'influence des saisons et de l'état du ciel ; il s'est borné à chercher des inoyennes générales.

D'après la moyenne de trois années, à chacune des heures d'observation, c'est-à-dire à toutes les heures paires, temps moyen de Greenwich, pendant le jour et la nuit, la tension de l'électricité est à son minimum à deux heures du matin. Â partir de cette heure jusqu'à six heures du matin , il y a augnrentation graduelle ; après cette heure, la tension croît plus rapidement, sa valeur à huit heures du matin est presque double dé celle de six heures; l'accroissement est alors plus gradué jusqu a dix heures, épo€[ue du premier maximum, ou maxinmm du matin. A partir de cette heure, la tension décline graduellement jusqu'à quatre heures du soir, époque où sa valeur n'est que légèrement supérieure à celle de huit heures du matin. Ce second minimum est appelé minimum diurne, pour le distinguer du minimum nocturne; après cela, la tension augmente rapidement jusqu'à huit heures du soir, et, après une légère élévation à dix heures du soir, époque du maximum principal du soir, la marche ascendante de la tension est terminée. Le maximum du soir est notablement supérieur à celui du matin ou de dix heures. Entre dix heures du soir et minuit, la tension déciH)ît presque jusqu^à la valeur du minimum diurne.

D'après les résultats précédents, on a en résumé :

ELKCTEICITE ATMOSPUEBIQDE.