CHAPITRE III

D% r#eolrio&U dm MM«ii$ de la fénnttiiMi al des aflMs ém en^M.

Lorsque le ciel n*est pas serein , Wleclrîcîté dte Tair est tanttl positive, tantôt négative. D'après des observations de SchuHcr, pendant les orales, lorsqu'il pleut ou qu'il neige^ il en est de même : ainsi, pour 71 jours positifs, il y en a eu 69 de négatifs. Il arrive souvent que l'électricité cliange de signe dans la journée par te passage de nuages possédant Fune ou l'autre électricité.

Quelquefois la tension de rétectrictté est tellement forte (|ue la pluie est étincelante.

En général, tous les nuages sont électrisés, comme l'ont reconnu, en 1752, Dalibard et Franklin; ils ne diffèrent entre eux el ne 96 distinguent des nuages orageux que par la tension plus oU moins grande de l'éleclricité qu'ils renferment. Pour donner uHe idée de la haute puissance électrique de certains nuages, même lorsqu'ils ne lancent pas la foudre, nous rapportoroÉs les résultats obtenus en 1757 par Romas, avec un cerf-volant de ^",33 de hauteur sur 1 mètre de large, élevé dans les nuages à une hauteur de 183 mètres avec mw txfrée thns laquelle S «m«t enlacé un fil de métal f)

« Les effets électrimies du même cerf-volant ont été bien autre a chose dans une expérience que je fis le 16 de ce mois, pendant a un orage que j'ose dire n'avoir été que médiocre, puisqu'il ne c( tonna presque pas, et que la pluie fut fort menue.

a Imaginez-vous de voir des lames de feu de 9 ou 10 pieds de lona gueur et de 1 pouce de grosseur, qui faisaient autant ou plus de bruit a que des coups de pistolet : en moins d'une heure, j*eus certainece ment trente lames de cette dimension, sans compter mille autres a de 7 pieds et au-dessous. Mais ce qui me donna le plus de

(•) Académie des sciences, savants étrangers, t. Il , p. 393, el t lY, p. 514.

ELBCTAieifi ÀTMOSPHiRIQOB. 403

c ialiftfiBCtion dans ce nouveau spectacle^ c'est que les plus grandes c lames furent spontanées, et que^ malgré Tabondance du feu qui « les formait^ elles tombèrent constamment sur le corps non élecc trique le plus voisin. Cette circonstance me donna tant de sécu- « rite 9 que je ne craignis pas d'exciter ce feu avec un excitateur et dans le même temps que l'orage était assez animé , et il arriva € cpie lorsque le verre dont cet instrument était construit n'eut que « i pieds de long , Je eonduists 06 je voulus , sans sentir à ma c main la plus petite commotion , des lames de feu de 6 à 7 pieds a avec la môme facilité que je conduisais des lames qui n'avaient c que 7 à 8 pouces. •

Nuages orageux poMtifi. On explique sans difficulté Télectrisation positive des nuages. Ckmsidérons le nuage à llnstant 011 il se forme dans un air tranquille et possédant un excès d*électricité positive; cette électricité se réunit en couches très-minces à la surface de chaque globule vésiculatre que Ton peut considérer comme bon conducteur. Dans le cas où Télectricité est faible et où les globules sont peu rapprochés^ il n'en résulte aucun effet partientier , et le nuage n'est pas encore orageux : seulement il parait plus fortement électrisé que Tair environnant^ parce qu'il est plus conducteur; si le nuage est très-dense, les vésicules qui le composent sont plus rapprochées, et on peut alors le considérer comme m conducteur continu : toute l'électrieité qui se trouvait dans l'intérieur autour des globules vésiculaires se porte donc à la surface où elle est tenue en équilibre par la pression de Tair ambiant. Il suit de là que lorsqu'un nuage orageux se forme, il doit renfermer autant d'électricité que la masse d'air qui lui a fourni tous les globules de vapeur; le nuage ayant une certaine étendue, on conçoit conunent une quantité d'électricité dont l'intensilé est faible en chaque point, quand elle est disséminée dans un grand espace, acquiert une tension énorme quand elle se porte à la surface du nuage. Tel est le mode de formation des nuages chargés d'électricité positive. Quand ces nuages sont poussés par les vents, ils perdent leur électricité dans leur course, et cessent alors d'être orageux.

Nuages orageux négatijs. Les effets électriques observés auprès des cascades indiquent un des modes de formation des nuages négatifs. Si Ton présente un électromètre atmosphérique armé de sa tige métallique à la pluie très-fine qui résulte de Tépai*- . piHement de l'eau dans le voisinage d'une cascade, ou obtient aussitôt des signes d'électricité négative.

404 ELECTRICITE ATM06PHBE1QUB.

Les observations recueillies montrent donc que Teau en tombant avec une grande vitesse sur des rochers, s'éparpille en globules qui emportent avec eux dans l'atmosphère Télectricité négative inhérente à ces rochers, et par suite à la terre. On ne peut admettre que ce phénomène soit dû au frottement de l'eau sur les rochers^ puisque la surface de ceux-ci est constamment humide; du reste ^ l'eau ne donne d'effet électrique de frottement que lorsqu'elle est entraînée avec de la vapeur à une température élevée et qu'elle vient frapper des corps non conducteurs qu'elle ne mouille pas.

De Saussure a reconnu en outre que des vapeurs ou des nuages qui s'élèvent de la surface de la terre sont négatifs.

On peut se demander maintenant s^il ne se produit pas spontanément dans Patmosphère des nuages chargés d'électricité négative dont la formation est due à des actions par influence ^ comme on est porté à le croire lorsqu'on voit dans les temps d'orage les nuages positifs et négatifs se succéder rapidement. Cette influence est mise en évidence surtout par les effets appelés effets de choc en retour, dont il sera question plus loin^ et qui montrent que la terre peut être dans un état électrique autre que celui qui lui est propre, par suite d'une action exercée par un nuage électrisé. Rien ne s'oppose, par exemple, qu'un nuage dense et fortement positif n'exerce une action à distance sur un nuage faiblement électrisé, ou qui ne Test pas du tout, et en communication avec la terre. Dans ce cas, l'électricité positive de ce second nuage est chassée dans le sol , tandis que la négative est transportée sur la surface la plus voisine du nuage dense; si alors une cause quelconque vient à rompre la communication de ce nuage avec la teiTe, il se trouve électrisé négativement.

Le dégagement de l'électricité par influence peut encore intervenir comme il suit pour donner lieu à des nuages négatifs ; la terre exerçant toujours une influence négative, et l'atmosphère une influence positive sur un nuage, il s'ensuit que ce dernier, quand il est à i)eu de distance de la terre, doit être plus fortement négatif à sa partie supérieure que dans les régions moins élevées ; une augmentation de température pouvant dissiper la partie inférieure du nuage, la partie supérieure restera électrisée négativement, et cette fraction de nuage, repoussée par la terre, constituera un nuage négatif. Ces nuages sont du reste moins fréquents que les nuages positifs.

ÉLECTRICITÉ ATMOSPBiBIQUE. 405

D'après le mode de formation des nuages positifs et négatifs , il résulle qu'une condensation de vapeur, que la formation d'un brouillard est toujours accompagnée d'électricité^ et que la pluie doit donner des signes d'électricité. C'est en effet ce que Ton observe.

Hauteur des nuages orageux. Les nuages orageux sont situés à des hauteurs diverses. Certaines roches qui forment la partie culminante des plus hautes montagnes portent souvent des traces de fusion et de vitrification opérées par la foudre; ces efTets de fusion ayant été observés au sommet de la montagne de Toluca , par M. de Humboldt, à 4620 mètres au-dessus du niveau de la mer, il en résulte que les orages peuvent se former à cette hauteur; de nombreuses observations prouvent d'un autre côté qu'il s'en forme au-dessous à diverses distances du sol.

Couleur des nuages orageux. Peltier dit avoir toujours observé que les nuages fortement chargés d'électricité négative ont une teinte gris plombé ou d'ardoise , tandis que les nuages positifs sont blancç , rosés^ ou orangés. Il assure avoir remarqué que lorsque la teinte de ces derniers nuages se présente après plusieurs jours pluvieux, c'est un indice d'amélioration dans le temps, tandis que le contraire a lieu quand cette teinte se manifeste à la suite de beaux temps ^ attendu qu'elle indique un commencement de condensation de vapeur. Quand on aperçoit un nuage d'une teinte bleue plombée en tête etblanch&tre à la suite , on est certain de trouver successivement les signes de chacune des deux électricités.

Influence de l'électricité des nuages sur la formation des vapeurs. L'éleetricité, à raison de sa force répulsive, accélère l'écoulement des liquides dans les tubes capillaires. On a observé en outre qu'en remplissant de liquide deux vases de métal, dont l'un est électrisé et l'autre ne l'est pas , l'évaporation est plus grande dans le premier que dans le second. Beccaria, qui a fait plusieurs expériences de ce genre, a constaté que l'évaporation n'est accélérée que lorsque l'air ne possède pas la môme électricité que celle du vase.

Peltier, qui a repris ces expériences en opérant non-seulement avec de l'eau à la température ordinaire, mais encore avec de l'eau chaude afin d'avoir de la vapeur visible , a confirmé cette dernière assertion, et a Uré les conséquences suivantes de ses observations : sur la terre, il doit se produire des actions semblables , puisque la terre est ordinairement négative et l'atmosphère positive. Les vapeurs qui se forment à la surface de la terre, sous un ciel serein, sont nécessairement négatives , et restent telles tant qu'il

406 ELBCTAICITB ÀTMOSPHÉAIQUB.

n'y a pas d'effets secondaires. £Ues s'élèvent^ àraifton de lear faible densité^ de la force répulsive de la terre et dd la force attractive de Tair, jusqu'à ce qu'il y ait équilibre entre la pesanteur et les forces attractives et répulsives de l'électricité. Si l'évaporation oontinue^ les vapeurs négatives finissent par occuper les parties supérieures; il résulte de là que les nuages négatifs sont plus élerés que les nuages positifs.

D'après cette hypothèse^ la présence d^on nuage blanc (positif) au sommet d'une montagne provoque une évaporation active sur les flancs; mais^ comme la quantité de vapeur produite dépasse le point de saturation , il en résulte un amas de globules vésiculaires produisant un nuage gris cendré^ chargé d'électricité négative. La teinte grise ne reste pas longtemps uniformément la même partout; la partie supérieure devient plus foncée^ parce que cette partie est plus négative que l'autre > à raison de sa plus grande proximité du nuage positif.

Un nuage gris placé au-dessus d'une montagne produit des effets analogues^ mais en sens inverse : le nuage qui se forme est blanc et chargé d'électricité positive; puis il perd peu à peu son éclat et devient gris.

Suivant Peltier^ cet état de choses se produirait encore dans les temps sereins^ et expliquerait les variations horaires de Télectricité atmosphérique. D'après cette hypothèse, vers le soir et pendant la nuit les vapeurs se condensent, et il en résulte une nouvelle distribution de l'électricité sous l'influence du globe; au lever du soleil , révaporation recommence, et les vapeurs élastiques s^dilatent de nouveau; les premières vapeurs formées sont les plus négatives, les dernières le sont moins, et se trouvent dès lors positives par rapport aux premières; elles forment ainsi des nuages électrisés différemment en se refroidissant.

Formation des orages. Les nuages orageux, ceux qui produi* sent des éclairs et font entendre le tonnerre, sont en général denses, isolés et d'une grande étendue. Ils se forment ordinairement dans les saisons chaudes , par un temps humide : en effet l'air, parvenu au terme d'humidité extrême, abandonne, par im abaissement de température de quelques degrés, une quantité d'eau beaucoup plus grande que par un abaissement égal à ime température moindre. C'est pour ce motif que la formation des nuages orageux est plus fréquente en été qu'en hiver. La formation des orages peut être due à deux causes : !• à un

courant ascendant de vapeur qui vient se condenser dans une région plus froide; S"" à la rencontre de deux courants d'air opposés, £n général^ la première cause donne lieu aux orages pendant Tété, et les orages que Ton observe Tbiver doivent être rapportés h la seconde; dans tous les cas^ une condensation subite de vapeur est la condition essentielle de la production d'un orage. U ne faudrait pas conclure de là que toute condensation de vapeur suivie de pluie abondante soitla cause d'un orage. Cette condensation est bien accompagnée d'électricité^ mais la tension n'est pas toujours asses puissante pour donner lieu à des éclairs et au tonnerre; les nuages qui sont produits dans cette circonstance ne diffèrent donc des nuages orageux que par la quantité d'électricité qu'ils renferment.

Dans nos climats, l'été, les orages se forment habituellement lorsque la température est élevée, l'air calme et le ciel serein; Ifi terre humide étant fortement échauffée par les rayons solaires, il en résulte un courant ascendant rapide de vapeurs qui s'élèvent at viennent se condenser dans les parties élevées de l'atmosphère; il peut se produire alors un nuage dense et volumineux qui est fortement électrisé. Lorsque les orages se forment ainsi, ils ont lieu le plus habituellement à l'instant de la plus forte chaleur du jour, et ensuite le ciel peut redevenir serein ; mais ce qu'il faut remarquer, c'est que quelquefois, dans la même localité, les conditions restant les mêmes, il se produit un orage plusieurs jours de suite, jusqu'à ce que les vents et les circonstances atmosphériques aient changé, Yolta a le premier signalé cette périodicité, qui n'a lieu que pour les orages dus aux courants ascendants, et nullement pour les orages produits par la lutte de deux vents opposés.

Quand l'orage est sur le point d'éclater, les nuages qui le recèlent, suivant Beccaria, éprouvent une espèce de fermentation dont les autres nuages sont privés. Ces nuages, ordinairement très^enses, s^élèvent asses rapidement de quelques points de l'horiju)n; ils sont terminés par un grand nombre de contours curvilignes et nette* ment terminés; ils se gonflent, diminuent de nombre et augmentent de grandeur , tout en restant attachés invariablement à leur prer mière base. Entre eux et l'horizon, on aperçoit un gros nuage très-sombre , par l'intermédiaire duquel ils semblent communiquer avec la terre; on voit en outre se former d'autres nuages, sous r^>parence de longs rameaux, et qui, sans se détacher da lui, couvrent graduellement le ciel. Indépendanmient de ces rameaux, de ces lambeaux de nuages, on aperçoit çà et là dans ratmosphère

408 ^LEGTBICITi AmOSPHéBIQnK.

dés nuages légers^ dont les mouvements sont brusques^ incertains et irréguliers^ et que Beccaria a appelés aseitisi ou nuages addi^ tionnels.

Tels sont les effets qui se passent sur la surface du nuage tournée vers la terre; mais, quand on est placé sur une montagne et en position d'examiner la face supérieure^ on voit que, même lorsqu'une couche de nuages semble unie et parfaitement de niveau sur la surface inférieure , la surface opposée présente de très-hautes protnbémnces et de profondes cavités.

Lorsque les nuages orageux chargés d'électricité contraire se trouvent dans leur sphère d'activité réciproque, de longues étincelles commencent à éclater, môme à de grandes distances. Si Ton joint aux attractions et répulsions des nuages Faction de vents contraires qui tendent à leur imprimer des mouvements de rotation et de translation en différents sens , on concevra facilement pourquoi les nuages affectent souvent des formes si bizarres et sont animés de mouvements désordonnés à l'instant où Téclair brille.

Tels sont les signes avant-coureurs de l'orage quand il est enc(»re éloigné; mais aussitôt que les nuages sont à une distance convenable de la terre, le bruit des décharges électriques se fait entendre, la foudre gronde et les retentissements se prolongent au loin.

Si les causes qui donnent lieu à la formation des orages sont purement locales, ceux-ci sont transportés par les vents, éclatent sur leur passage, et finissent par s'épuiser sans s'étendre de tous côtés. Mais si ces causes embrassent une certaine étendue de pays, alors les nuages électriques, d'abord circonscrits, s'étendent en tous sens, et parviennent à couvrir de vastes surfaces.

Dans certaines circonstances locales, il se manifeste des effets électriques analogues à ceux que produisent les orages; ainsi les phénomènes de la foudre s'observent également dans les nuées qui sortent du cratère des volcans.

Distribution des orages à la surface du globe et suivattt les soisons. Les orages se montrent plus fréquemment et sont plus violents sous les tropiques dans la saison des pluies, ou lorsque les moussons changent, que dans d'autres régions.

En Amérique, sous les tropiques, la saison des orages commence à l'époque où le soleil approche du zénith; suivant M. Boussingault, toutes les fois que la latitude d'un point de la zone équinoxiale est de même dénomination et égale à la déclinaison du so-

BLECTBIGITÉ ATMOSPHBBIQUB. 409

leil^ il doit se former un orage sur ce point. Le ciel^ dans la matinée^ est souvent d'une purelé remarquable^ l'air est calme^ la chaleur du soleil insupportable; vers midi^ des nuages commencent à se lever sur Phorizon; l'hygromètre ne marche pas au sec, il reste fixe ou s'avance même quelquefois vers Thumidité. C'est toujours après la culmination du soleil que le tonnerre se fait entendre ; il est oi*dinairement précédé d'un vent léger, et bientiM la pluie tombe par torrents. Ainsi, il y a toujours à chaque instant sur la surface de la zone torride, quelle que soit d'ailleurs la position que le soleil occupe sur Técliptique, un point qui est placé dans les conditions en vertu desquelles les orages se produisent infailliblement. Nous devons donc nous figurer l'atmosphère de l'équateur comme sillonnée continuellement par le feu électrique. • Dans nos climats, les orages n'ont lieu , en général , que dans la saison chaude. Pour que le lecteur puisse suivre la marche des orages de l'équateur aux régions polaires, nous donnons ici , d*après Arago f ), une table dans laquelle les lieux sont classés d'après le nombre moyen de coups de tonnerre entendus dans l'année, et non d'après les latitudes géographiques. Cette table n^étant point encore assez complète, Arago n'a point soumis tous les chiffres à une discussion minutieuse. On peut néanmoins reconnaître, sans dépasser la zone tempérée, que les mois pendant lesquels le tonnerre se fait entendre dans certains lieux sont ceux où il tonne le moins dans d'autres.

(*) Annuaire du Bureau des longitudes» 1838 , p. 405.

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BLBCTIICITB ATMOSFHSBTQUS. 411

Ce tableau montre que le nombre des orages diminue de Téqua* teur aux pôles comme la quantité de pluie^ et devient également moindre en s'éloignant des cMes à latitude égale; mais^ en parti* culler, les anomalies ne sont.pas moins nombreuses que celles que présentent les pluies.

Nous devons à M. Bergbauss une carte de la distribution géograpbique des orages à la surface de PEurope^ à Tinspeciion de laquelle on reconnaît immédiatement que Tltalie^ entre Milan et Naples, d'une part^ la mer Adriatique et la Dalmatie de Tautre^ forment une région où le nombre des orages est de quarante* deux à quarante-cinq par an. En avançant vers les pôles, on voit aussi que les orages deviennent rares ; au delà du 70^ de latitude^ ils le sont excessivement.

On a déterminé également la distribution des orages en Franoe : en traçant^ dans le nord de la France^ deux lignes passant Fune par Brest, Cherbourg et Dunkerque, Tautre par la Rochelle^ Orléans et ChàloDS-sur-Mame, on compte dans la zone comprise entre ces deux lignes de douze à vingt orages par an^ le nombre des orages allant en augmentant du nord au sud.

Au sud de la seconde ligne et à Touest des Cévennes, le nombre annuel des orages est de dix à douze, et il est d'autant plus fort que Ton s'avance davantage vers le midi.

Dans la région des Alpes françaises entre Lyon et Arles, les Cevennes et le Piémont, le nombre des orages est en moyenne de vingt-cinq; à Marseille, il n'est que de onze.

A latitude égale, le nombre des orages augmente en général en allant de Touest à Test; cela a lieu aussi pour les orages d'été, tandis que celui des orages d'hiver diminue. La France, comme près* que toute l'Europe, appartient donc à des régions à orages d'été, tandis qu'en s'approchant des côtes de la Méditerranée, les orages d*automne tendent à devenir prépondérants (Martins).

Nous donnerons encore, d'après M. Kœmtz, la distribution des orages dans les différentes parties de l'Europe, la Scandinavie exceptée. En représentant par iOOO, le nombre total des orages de l'année, on a pour les quatre saisons :

BLECTBICITl^ ÀTMOSPHÉBIQUB.

BÉGIONS.