CHAPITRE IV

(tatlViri^Mt npporiéi I rtfeotridté atmosphérique.

De la grêlé. La grêle , sa formation et sa chute ^ ayant été considérés comme un phénomène électrique par plusieurs physiciens^ entre autres par Yolta^ nous devons par conséquent exposer ici la théorie qu'en a donnée l'illustre auteur de la pile y avec la modification qu'y a faite Peltier; mais^ pour bien la comprendre et en discuter la valeur , il est indi^nsâble de décrire le phénomène.

La chute de la grêle est toujours précédée d'un bruissement particulier dans les airs^ que Ton compare à celui que fait entendre un sac de noix que Fon agite fortemmit; elle est en ouU« toujours accompagnée d'effets électriques^ comme la [duie^ la neige et le grésil : le tonnarre se fait entendre quelquefois avant le bruit précurseur^ de même que pendant la chute. 11 semblerait donc que l'électricité intervient d'une manière quelconque dans la production du j^éûcmiène ; mais^ comme de pareils effets se produisent dans les pluies d'orage^ on i^ peut en conclure que la grêle ait uniquement une origine électrique.

Sous les tropiques^ la grêle est fort rare; à Gumana^ elle est inconnue ; mais à SOC ou 600 mètres au^lessus du niveau de la mer> elle devient {dus commune. Dans nos climats elle est^ comme on le sait> assez fréquente.

D'après les relevés friits par M. Kaemtz sur les grêles tombées en Allemagne et en Suisse^ il en résulte que c'est vers deux heures de l'aprèsHOÛdi^ ou au moment de la plus forte chaleur du jour^ que la grêle tombe le plus fréquemment^ et particulièrement au printemps et en été.

La grêle précède les pluies d'orage et les accompagne quelque* fois, mais rarement elle les suit. Les nuages qui déversent la grêle sont ordinairement très-épais et ont une nuance cendrée qui leur est propre; leurs bords sont échancrés, et leurs surfaces sont rem-

ÉLBGTHlGItlS AtHOSfHBHlQUË. 43d

plies ^ et là de protabéranced tfès-irrégtilières i on ft remarqué qu^ils sont en général peu élevés.

Un grêlon est ordinairement fof mé de plusieurs couches distinc* tes de glace transparente autour d'un noyau blanc et opaque , qni n'est autre qu'un flocon de neige; quelquefois les couches concentriques sont alternativement diaphanes et opaques. La grosseur de chaque grain est très-variable : on en voit dé la grosseur d'une noix et quelquefois de plus gros. On a vu des gréions du poids de 100^ 200 et 300 grammes. Gomment concevoir que des morceaux solides de glace aussi pesants^ dont l'ensemble compose ces nuages couleur de cendre qui mmoncent la gréie puissent se dévelo{:^r^ se soutaiir en Pair, ou rester immobiles dans Pâmas de nuages obscurs qui couvrent une partie du ciel ?

Voltft a essayé de rendre compte de ces différents effets, tout en ne se dissimulant pas les difficultés que nous venons de signaler. Commençons par expliquer, suivant lui , le froid qui congèle Peau, et la cause en vertu de laquelle un grêlon, qui a déjà acquis une certaine masse , reste suspendu dans Pair assez longtemps pour 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 évaporation extrêmement rapide et abondante, produite par les rayons du soleil qui frappent la partie supérieure des nuages, évapcHration qui est d'autant plus rapide que Pair est plus raréfié et ^08 électrisé, en admettant, comme du reste le fait est prouvé, ^e l'électricité favorise à un haut degré Pévaporation.

Cela posé, vdci comment Volta explique la formation de la grêle : les nuages orageux possédant une quantité énorme d'électricité, leurs parties extérieures sont fortement repoussées; 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 nuages, condensés dons la partie inférieure seulement qui est moins éleetrisée que celle qui est aihdessus. Suj^>osons , 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 les noyaux des grains de grêle. Ces noyaux, rejetés en haut par la force de répulsion électrique du nuage, seront tenus en suspension à une certaine disse.

4a6 BLECTRICITS ATMOSPABAIQUE.

tance^ de la même manière qu'on flocon de coton ou de tout autre corpuscule léger est tenu suspendu en l*air 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 h(Nrizontal^ on peut^ en Félectrisant fortement y les voir s'élever dans Tair 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 follement électrisé y et tombent successivement en vertu de leur 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'échappent çàet là^ et précèdent la grêle abondante qui va bientôt tomber. Le mouvement et la suspension des autres grains qui voltigent audessus du nuage ^ diminuent à mesure que leur masse individuelle s'accroît par l'adjonction de couches d'eau glacée et que la force de 1 électricité diminue ; il arrive enfin un instant où^ entraînés par leur propre poids^ ils tombent en abondance sur la terre.

Fig. 28. Volta, pour compléter son explication, a

supposé Texistence de deux ou plusieurs nuages l'un au-dessus de l'autre, électrisés contrairement. On. peut se représenter ainsi les grains de grêle non-seulement comme suspendus et flottants, mais encore comme se trouvant dans une vive agitation , poussés et repoussés de la couche du nuage électrisé positivement à celle du nuage électrisé négativement, comme le sont les balles de sureau dans la danse des pantins. On sait en effet que le plateau CD isolé à l'intérieur d'une cloche AE, I étant électrisé à l'aide d'une machine, attire et repousse alternativement les petites balles \ de sureau que l'on place sur le plateau A6 en cuivre qui communique au sol. Quant au bruissement qu'on entend à Finstant où la grêle tombe, Volta l'attribue au choc des grêlons les uns contre les auti^es, lorsqu'ils sont ballottés d'un nuage à l'autre.

BLECTBICEfÉ ÀTlIOàPHÉBIQtB. 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 Tétat neutre, quand 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 conmie dans la danse des pantins : les 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 la congélation des nuages par Faction seule des rayons solaires , attendu que le rayonnement solaire ou toute autre cause calorifique ne peut hâter l'évaporation 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 Pun audessus de l'autre, l'attraction 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 produire 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 l'évaporation, pourra produire la congélation des portions non vaporisées qui se transforment alors 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 tfé-

486 KLBCnUClTP ATMOftPSBEIQUB*

lectridté par niyoQnenient^ pute évaporaticm d'une partie de la ooucbe humide ; d^oii résulte un abaissemeut de température^ et par ewte solidificatiou de la portkm restée liquide autour du globe ncôgeux* La tension électrique étant diminuée par cette influenoe , le globule est moins attiré , tombe dans te premier nuage , a'y décharge^ s'y mouille j et ainsi de suite jusqu'à ce que les grdlons aient acquis assez de densité pour tomber vers la terre.

Suivant cette hypothèse, le bruit qui accompagne le pbénonoèi^ de la grôle n^est pas dû au choc des gréions, mais aux décharges électriques; le choc seulement pomrrait l'augmenter. Le rayonnement électrique > ainsi que Tévaporation de l'humidité des gréions^ contribue h 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 vésiculaires possèdent une grande tension électrique et ne cTèdent que lentement leur électridté à la périphérie. La température ne doit pas être de beaucoup supérieure à siéro, et les échanges électriques doiv^t produire une rapide évaporation.

Cette théorie rentre dans celle de Yolta, sauf la cause du refroi^ dissement des nuages, qui parait assez ratimmelle; mais les autres oI))ections s'y appliquent.

On a proposé, pour éviter les dégâts de la foudre et de la grôle , de soutirer l'électricité des nuages à l'aide de conducteurs fixes élevés dans l'atmosphère par différents moyens, et agissant comme d'immenses paratonnerres pour décharger continudlement Téleo*tricité des nuages; mais leur action serait beaucoup trop minime, car il ne serait pas possible de multiplier assez leur nonibre pour atteindre ce but; aussi l'expérience n'art^lle nullement sanctionné jusqu'ici ces tentatives.

Des trombes. Les trombes sont des amas de vapeurs épaisses, ani* mées ordinairement d'un mouvement rapide de rotation et de translation, ayant la plupart du temps la forme d'un c6ue dont la base est dirigée le plus souvent vers les nuages, le sommet vers la terre, et quelquefois dans une position inverse. Ces amas font entendre un bruit assez semblable à celui d'une charrette courant sur nn chemin rocailleux.

Ces météores déracinent les arbres, les dépouillent de leurs feuilles^ les foudroient, les clivent et les transportent à de grandes distances ; ils renversent les maisons , enlèvent leur toiture , les carreaux et même les pavés , détruisent ou brisent tout ce qui se

ÊLBGTBIGITB ÀTHOSFBÉllQUI. 4t9

trouve sur leur paisage ; souvent ils déverflent de la phiie et de la grêle ; souvent aussi ils umt accompagnés de j^bes de leu^ lancent des édairs^ font entendre le bruit du tonnerre^ et se disaipenl asseï ordinairement après.

Les trombes s'observent aussi bien sur mer que sur t»re ; noui donnons ici deux dessins de trombes de mer. La figure 20^ planche i^ montre une trombe dans ses trois phases : au moment où elle commence^ quand elle exerce s(hi action, et quand elle finit. La figura 31 représente ime trombe observée par le capitaine Beoohey^ qui avait trois cônes sortant du même pavillon , lesquels se réunirent bientôt pour se diviser ensuite.

Les physiciens sont partagés d'opinion sur leur origine : les ims leur accordent une origine électrique^ les autres les considèrent comme dus exclusivenient à des courants d^air] nous ne parlerons ici que de la théorie électrique.

Brisson parait avoir eu Tidée le premier de rappoi^er 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'apinrocho* assez pr^ de Teau pour que sa puissante tension agisse par influence sur ce liquide^ alors celuici peut être soulevé. Peltier a repris cette hypothèse et a fait quelques expériences qui sont dé nature à la faire pi^ndre en considé* ration.

On peut^ suivant lul^ reproduire les effets des trombes en supposant 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 l'eau; avec Teau^ la dépression du liquide a lieu; avec les poussières/ cm a des courants directs du centre à la circonférence , se transformant en mouvements giratoires. Tous ces effets disparaissent en remplaçant le globe armé de pointes par un globe poli: au lieu de la dépression du liquide^ on obtient une protubérance; l'attraction devenant jdus considérable , Teau s'élève en masse ^ et Taccélération de la vaporisation augmente. Peltier a obtenu les divers mouvements de la trombe en plaçant entre un plateau de cuivre inférieur non wAé et une sphère supérieure électrisée, des corps légers de formes variées.

L'attraction d'un nuage électrique est acoMnpagnée , conmie on l'observe dans les trombes , du refoulement de Pair vers ce nuage , d'où résultent des courants cheminant de l'extérieur à l'Intérieur, et partant de tous les points de la circonférence; d'une pvojection

440 éfilCTBICITé ATlfOftPHimiQOB.

de Tapeur (fean, cPeau liquide, de corps légers ou pesants^ enlevés ou arrachés à la terre^ suivant la puissance de Fatoaction. On suit mxr mer comme sur terre la marche de cette puissance attractive. L'attraction des nuages est prouvée encore par une accélératîoQ prodigieuse dans Féviqporatîon des eaux et par rabaissement de température^ effets que i'on obtient facilement avec l'électricité*

C^ peut concevoir la production d'un cône nuageux en contact avec la terre, comme étant déterminée par deux causer : 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 supérieurs^ 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 an bruit qui accompagne le météore, on peut l'attribuer à une multitude de petites décharges partielles, dont l'intensité varierait avec la conductHrilité des substances. Ce bruit serait {rius fort à l'extrémité des trombes qui traversent les montagnes ;, à cause <ks poussières et des terres meubles qui serviraient de coips 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 l'évaporation successive de l'eau 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'êtons,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 troncs cmnme pituites par des courants d'air,

et analogues aux ouragans et aux tornados (Théorie de M. Espy)^ on a été trop exclusif dans Tune et l'autre manière d'envisager le phénomène^ car les deux causes invoquées doivent jouer un rôle dans la production des trombes. Si Fon doit invoquer, d'une part, intervention des courants d'air, on ne peut s'empêcher de croire que la cause déterminante des trombes proprement dites ne soit réiectricité , quand on voit surtout celle-ci reprotluire 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 l'hémisphère nord ou 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 Tapparence d'un ln*ouillard 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'est-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 l'autre. Enfin le mouvement cesse, la lueur se rapproche de plus en plus de l'horizon, la nue quitte les diverses parties du ciel et s'arrête vei^ le nord. Le segment obscur en se dissipant devient lumineux; sa clarté est d'abord assez prononcée près de l'horizon , plus faible au-dessus, et finit par se perdre dans le ciel.

L'aurore affecte encore d'autres formes; ainsi Mairan a observé, le 49 octobre 4726, àBreuille-Pont, une aurore composée d'un seul

442 ÉUCTRICITÉ ATMOSPiléAlQfJB*

segment obscur (plmicbe 3« figure 2S) percé symétriquement^ au* tour de son bord ,, de créneaux à travers lesquels <m croyait apercevoir un incendie.

Dans le Nord, ce phénomène est phis fréquent et se présente sous un autre aspect et avec (dus d'éclat. Le lecteur pourra en juger par la description suivante d'aurores boréales observées à Bossekop (West-Finmark), dans la baie d'Alten (70*» de latitude nord) pendant Thiver de 1838 à 1839, par la commission scientifique envoyée dans le Nord.

Du 7 septanbre 1838 au nK)is d'avril 1839 > dans TintervaUe de 306 jours^ on à compté 143 aurores boréales^ qui ont été surtout très- fréquentes du 17 octobre au 25 janvier^ pendant ^absence du soleil; de sorte que dans cette nuit de 70 fois 2i heures on a observe $4 aurores , sans compter celles dérobées à la vue par un ciel entièrement couvert, et dont néanmdns la présence était accusée par la perturi)ation des mouvements de Taiguille aimantée.

Voici les principales phases des aurores boréalea 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 i sa partie supérieure , ou plutôt se frange des lueurs de Taurore qui existe derrière ; cette bordure devient plus régulière et forme un arc vague > d'une couleur jaune pâle , dont les bords sont dessus et dont les extrénaités s'appuient sur la terre. Cet arc monte plus ou moins lentensent^ son sommet restant dans le màrtdien magnétique y ou à très-peu près.

Bientôt des stries noirâtres séparent régulièrement la matière lumineuse de Tare ; les rayons saai formés ; ils s'allongent , se raccourcissent lentement ou instantanément; ils dardent, augmentmH et diminuant subitement d'éclat. La partie inférieure ^ les pieds des rayons offrent toujours la lumière la plus vive et fonnent un arc plus ou moins régulier. La longueur de ces rayons est souvent trèsvariée^ mais tous convergent vers un même point du ciel indiqué par le prolongement de la pointe sud de raiguiUe aimantée (planche 3^ figure 33); parfois ils se prolongent jusqu'à leur point de réunicm, formant ainsi le fragmrat d'une immense coupole lumineuse (pknche 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 l'autre l'éclat de chaque rayon augmente successivement d'intenûté. Cette espèce de courant lumineux se montre i^usieurs fois de suite ^ et

éUiCmiCITÉ ATMOSPHBBIQVI. 44 S

bi6a plus fréquemment de Fouest à Test que dans le lens oppcMé; quelquefois^ mais rarement, un mouvement rétrograde a lieu ion*médiatement après le premier»

L'arc offre un mouvement alternatif dans le sens horizontal, figurant les ondulations ou les plis d'un ruban ou d'un drapeau agité par le vent (planche 3, figure 35), Parfois un de ses pieds et même tous les deux abandonnent lliorison; alors les plis deviennent plus nombreux, mieux proncmcés, l'arc n'est plus qu'une longue bande de rayons qui se contourne, se sépare en plusieiun parties formant des courbes gracieuses (planche 3 , figures 36 et 37), lesquelles se referment presque sur elles-mêmes, et offrent, n'im* porte dans quelle partie de la voûte céleste, ce qu'on a appelé jusqu'ici couronne boréale. La figure 21 planche 3 offre égtdement la disposition des arcs d'une aurore boréale. Alors l'éclat des vàyoQM varie subitement d'intensité et dépasse celui d'étoiles de première grandeur; ces rayons dardent avec rapidité; les courbes se forment et se déroulent, cmnme les plis et replis d'un serpent, puis les rayons se colorent : la base est rouge, le milieu vert, le reste conserve sa teinte lumineuse jaune claire. Ces couleurs restent toujours sans exception dans ces positions respectives; elles sont d'une admirable transparence; le rouge approche de la teinte sang clair; le vert, de celle d'un émeraude pftle. L'éclat diminue, les couleurs disparais* sent, tout s'oint subitement ou s'affaiblit peu à peu* Des fragments d'arc reparaissent, l'arc se reforme lui-môme , continue son mou-* vement ascensionnel et approche du zénith; les rayons, par l'effet de la perspective, deviennent de plus en {duseourts; on peut juger de l'épaisseur de Farc, qui offire alors parfois une large lone de rayons parallèles; puis le sommet de l^iurc atteint le zénith magnétique, point désigné par 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 effets se produisent, 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 appuyés sur la terre, et rappelant par leur disposition ces tdlea cintrées qui vont d'une coulisse à l'autre et figurent le ciel de nos scènes théâtrales.

Si Vm pense que tous les rayons précédemment mentionnés dardent souvent avec vivacité, variant continuellement et subite»

444 ÉUSCTBIOTTÉ ATMOSPHÉBIQilB.

mmt dans leur knogneor et dans leur éclat , que de belles teintes renges 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 coupole 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^I faut renoncer à décrire. Tel est le langage des membres de la commission scientifique.

La couronne ne dure que quelques minutes ; elle se forme quelcpiefois 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 an sud du zénith, formant des arcs plus pftles 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 effets secondaires plus ou moins remarquables se produisent dans cette période, tels que des plaques hmiineuses, 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*ôtre visible.

Distance de Vaurare. On a cherché à mesurer la hauteur de Paurore 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 remarqual)les aperçus à la fois dans différents pays. Tantôt on a trouvé que le phénomène se passait à plus de 200 kilomètres au-dessus du sol^ tantôt à 100 kilomètres^ et en général à la limite de notre atmosphère.

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

ÉLFXTBICITÉ ATMOSPHÉEIQUE. 445*

Shetland^ a recueilli de la part des habitaats des témo^ages unanimes 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-mêmes ils n^ont entendu de bruit.

Fréquence de Vaurore boréale. La commission scientifl|ue de 1838, quia observé i43 aurores boréales en 206 jours, a émis Fopi^ nion que, dans les régions polaires, les nuits sans aurore boréale sont des nuits exceptionnelles. L^apparition du météore a quelquefois lieu dès que la nuit commence ; cependant il ne faut pas croire que l'aurore soit toujours fixée au-dessus de Fhorizon; elle ne se montre quelquefois qu^à une heure assez avancée de la nuit. Ordinairement, cependant, à mesure que la clarté crépusculaire diminue, l'aurore se présente à l'observateur avec tous les signes capables d'indiquer qu'elle existait avant son apparition. Si Ton 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 sou* vent en plein jour.

La succession non interrompue du météore n'empêche pas qu'il ne reste soumis aux lois de la période diurne; ainsi l^apparition des arcs, celle des rayons ou des plaques , l'heure où les rayons se colorent et atteignent leur maximum d'éclat, ne sont point réglées au hasard. La période diurne des phases successives est très-évidente, ainsi que les perturbations magnétiques qui les accompagnent. L'aurore commence par des arcs ou des rayons; quelques aurores n'oi^ frent que des rayons sans aucune apparence d'arc pendant toute la durée de la nuit; d'autres n'offrent que des arcs sans aucune ti^ace de rayons. Les rayons colorés, partie la plus brillante du météore, agissant si puissamment sur Paiguiile aimantée, paraissent en général vers 10 heures du soir, et leur apparition est rare après k heures du matin. Les plaques aurorales, au contraire, dominent pcQdant la seconde partie de la nuit; enfin les mouvements de palpitation appartiennent à la période de déclin.

M. Bravais a trouvé pour les époques moyennes les nombres sui-r vants :

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 ÉLBOTBierCÉ ATMOSVUÉIIQVC.

nomène n'est sounûs à aucime tiqMrriiioa rigonreusenieiit régu* lière.

Si daiu ]m régkms polaires les aurores sont fréquentes^ et même ont lieu tous les jours, dans les latitudes moyennes elles sont plus rar^^ et ne se montrent que lorsque ^ dans les régions polaires, elles Gai une certaine étendue. Quelquefois ce météore a une étendue considérable^ et^ si Ton fait attention quil peut s'en montrer vers les deux pôles de la terre, on voft <^e ce j^ènomène peut se manifester sur une grande partie du globe. Mairan, qui a rapporté dans son Traité de Taurore boréale les exemples d^aurores dont il a pu avoir connaissance jusqu'en 1731 > et qui a suivi lui-même les mtroras 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 phénomène soit variable, cependant il ne s'est pas montré toujours de la même manière : alnsi^ vers ilU, il y a eu annuellement fort peu d'aurores^ deux seulement; en 1728 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 con trées, en moyenne, on compte annuellement dix aurores boréales

Bien des théories ont été mises en avant pour expliquer les an rores boréales.

Halley a supposé qu'elles étaient dues à des touri)illons magné* tiques trav^'sant la terre avec une excessive vitesse du sud au nord^ et pouvant devenir lumineux p&t eux-mêmes ou par leur contact avec les substances terrestres qu'ils rencontrent.

Mairan émit Fopinion qu'il existe autour du soIeH une espèce de matière hnnineuse d'une ténacité extrême, et qu'une l'aurore boréde n'était qu'une portion de cette vapeur, ou plutôt une portion de Tatmosjdi^ solaire que la terre rencontrait sur sa route et emportait avec elle dans Vespetce.

Cette théorie, présentée avec talent. Ait adoptée par les savants jusqu'en 1740, époque où Celsius et Hiorter découvrirent que les atguiUes aimantées éprouvaient une agitation extraordinaire lors de l'apparition des aurores. En rapprochant ce fait des effets lumineux de l'aurore boréale, qui sont semblables à ceux produits par rélectridté dans le vide , on aiappoÊA que l'électricité devait jouer un certain rôle dans la [«roduetion du phénomène. Mais il ne suffisait pas de trouver^une identité entre la lumière électrique et celle des aurores, il fallait encoure démontrer l'existence d'une

£i.£CTAIGITÉ ATMOSPBÉJIIQUE. 447

quantité suffisante d^électricité dans l'atmosphère; c'est ce qui fût foit plus tard par Franklin et d'autres physiciens.

Dalton supposa que^ le phénomène se passant à IBO milles d'élévation au-dessus de la surface de la terre^ devait être dû à des effets électriques lumineux produits dans un air plus ou moins ra^ réfié; il émit l'opinion que les rayons de l'aurore devaient avoir une origine ferrugineuse à raison de l'action exercée sur eux par le magnétisme de la terre.

M. Raemtz rattache les aurores boréales à des effets par induction 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 Félectricité.

Aucune hypothèse ne rend compte jusqu'ici d^me manière sa-* tisfaisante des faits observés. On ne peut s'empêcher toutefbis de reconnaître que les rayons ou colonnes des aurores polaires obéissant à Faction du magnétisme terrestre ont de l'anidogie avec ces jets lumineux produits dans Fexpérience de Davy, lorsqu^on fait passer dans le vide, entre deux pointes de charbon y la dédiarge d^une forte batterie voltatque. Il pourrait donc se faire que les rayons lumineux de TaurtMre 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'inclinaison. Ck)mment seraient produites ces espèces (te courants électriques? Il y a tant de moyens de mettre en mouvement Télectricité, qu'il peut très-bien se faire que la nature, dans cette circonstance, en ait à sa disposition qui nous soient inconnus.

DB L'OMGINB DB L'éLEGTBiaTi ATMOSraiUQirB.

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

448 ÉLBCTBIGITÉ ▲TMOSPatelQUB.

l'électnciié atmosphérique. Nous avons vu que la terre et l'atmosphère sont ordinaiiement dans deux états âectriques différents^ la terre possédant un excès d'électricité négative^ l'air un excès d'électricité positive; ainsi que nous l'avons déjà dit page 393^ cet état de choses peut résulter encore de ce que la terre et l'atmosphère sont toutes deux électrisées de la même manière^ mais à des degrés différents ; les probabilités toutefois sont en faveur 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 sont 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 viq)eurs 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'qpérant le jour et la nuit dans des directions contraires^ 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 fil ou une masse homogène de métal , il y a trouUe dans l'équilibre des forces électriques; les portions qui s'échauffent

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le plus prennent rélectricité négative^ et celles qui s^échauffent le moins Pélectricité positive. II 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 iils métalliques : la température des couches d'air va en diminuant depuis la surface de la terre jusqu'aux limites de Tatmosphèrç; en effet, la température moyenne étant de 27%50 à la surface de la terre sous les tropiques^ la température 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 hypothèse. 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 voir 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.