CHAPITRE IV

doit rorigiM est npportéi à réIeoIrkUé «tmospMri^

DelagréU. Lagréle, su formation et sa chute > ayant été considérés comme mi 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 pile y avec la modification qu'y a faite Peltier; mais, pour bien la comprendre et en discuter la valeur, il est indispensable 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 nmx que Fon agite fortement; elle est en outre toujours accompagnée d'effets électriques, comme la pluie, la neige et le grésil : le tonnerre se fiût ent^Mlre quelquefois avant le bruit précurseur, de même que pendant la chute. U semblerait donc que l'électricité intervint d'une manière quelconque dans la production du phénomène; mais, coounede pareils efiets se produisent dans les pluies d'orage, on ne peut en conclure que h grék ait unîqiiemeot une origine électrique.

Sons les tropiques, la grêle est foit rare; à Cumana, elle est inc(MnHie;mais à 500 ou 600 mètres au-dessus (fai mveau de la mer, elle devient plus commune. Dans nos climats die est, coomie oêl le sait, assez fréquenle^

D'après les relevés faits par M. KaemUs sur les grêles tombées en Allemagne et en Suisse, il en résulte que c'est ve» deux heures de l'après-midi, ou au memenl de la plus forte chaleur du jour, que la grêle tombe le plus fréquemnaent, et particutièrement an printemps et en été.

La grêle précède les pluies d'orage et les accompagne quehpiefois, 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 sontécbancrés, et leurs surfaces sont rem-

BLBCTlICITi ÀTHOSPHéBIQUB. 4Sd

plies çà et là de protubérances ^è54rrégalièr6s : on a remcvqoé qu'ils sont en 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 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 de la grosseur d'une noix et quelquefcHs de plus gros. On a vu des gréions du poids de 400^ 200 et 300 grammes. Gomment 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, se soutenir en Pair, ou rester immobiles dans Famas de nuages discnrs qui couvrent une partie du ciel ?

Yolta a essayé de rendre compte de ces différents effets, tout en ne se dissimulant pas les difBcultés 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 messe , reste suspendu dans Fahr assez longtemps pour arriver à on 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, évaporaiion qui est d'autant plus rapide que l'air e^t plus raréfié et plus électriêé , en admettant, comme du reste le fait eat prouvé, que l'électricité favorise à un haut degré l'évaporation.

Cela posé, voici 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 dans la partie inférieure seulement qui est moins éleetrisée que celle qui est au-dessus. Supposons, dit Volta, qu'un de ces nuages fortement électrisés soit congelé presque scrt>itement à la face supérieure par suite d'une très-grande évaporation ; Il en résultera alors une nroltitude de petits glaçons qui seront les noyaux des grams de grêle. Ces noyaux, rejetés en haut par la force de répulsion électrique du nuage ^ seront tenus en suspension à une certaine dis-

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 Péiectrisant fortement , les voir s'élever dans Pair 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 fortement électrisé, 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 Téledricité 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 çà et 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'accroit par l'adjonction de couches d'eau glacée et que la force de rélectricité diminue ; il arrive enfin un instant où^ entraînés par leur propre poids^ ils tombent en abondance sur la terre.

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

supposé Fexistence 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 y 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 AB en cuivre qui communique au sol. Quant au bruissement qu'on entend à l'instant où la grêle tombe, Volta l'attribue au choc des grêlons les uns contre les autres^ lorsqu'ils sont ballottés d'un nuage à l'autre.

ÉLECTRICITÉ ATlfOSPHÉRIQUB. 4S7

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, 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 Taction 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 y le ballottement des grêlons ne peut avoir lieu comme 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 l'un 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, l'abaissement 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 d'é-

4S6 ÉLECTRICITÉ ATMOSPHéRIQUE.

lectricité par rayonnement, puis évaporation d'une partie de la . couche humide y d'où résulte un abaissement de température, et par suite solidification de la portion restée liquide autour du globe neigeux. La tension électrique étant diminuée par cette influence, le globule est moins attiré , tombe dans le premier nuage » s'y décharge, s'y mouille, et ainsi de suite jusqu'à ce que les gréions aient acquis assez de densité pour tomber vers la terre.

Suivant cette hypothèse, le bruit qui accompagne le phénomène de la grêle n'est pas dû au choc des gréions, mais aux décharges électriques; le choc seulement pourrait l'augmenter. Le raycmnement électrique , ainsi que l'évaporation de l'humidité des gréloos^ 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 vésiculaires 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 Yolta, sauf la cause du refroidissement des nuages, qui parait assez rationnelle; mais les autres objections s'y appliquent.

On a proposé, pour éviter les dégâts de la foudre et de la grêle, de soutirer l'électricité des nuages à l'aide de conducteurs fixes élevés dans l'atmosphère par différents mpyens, et agissant cooune diomienses paratonnerres pour décharger oontinueUenoent l'éleotricité des nuages; mais leur action serait beaucoup trop minime, car il ne serait pas possible de multiplier asses leur nombre pour atteindre ce but; aussi l'expérience n'a*t^Ue 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 cône dont la baae est dirigée le plus souvent vers les nuages, le sommet vara la terre, et quelquefois dans une position inverse. Ces amas font entendra un bruit assez semblable à celui d'une charrette courant sur un 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 ({ui se

ÉLBCTIICITK ATMOSPHélIQUB. 4S9

trouve sur leur passage; souvent ils déversent de la phiie et de la grêle ; souvent aussi ils sont accompagnés de globes de feu^ lancent des éclairs^ font entendre le bruit du tonnerre^ et se dissipent asseï ordinairement après.

Les trombes s'observent aussi bien sur mer que sur terre; nous donnons ici deux dessins de trombes de mer. La figure iO, planche i , montre une trombe dans ses trois phases : au mom^t où elle commence, quand elle exerce son action, et quand elle finit. La figure 2i représente une trombe (d)servée par le capitaine Beochey, 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 uns leur accordent une origine électrique, les autres les considèrent comme dus exclusivement à des courants d'air; nous ne parlerons ici que de la théorie électrique.

Brisson parait avoir eu l'idée le premier de rapporter les trombes à l'électricité , 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'api»rocher assez près 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 quel^ques expériences qui sont de nature à la faire prendre en considération.

On peut, suivant lui, reproduire les effets des 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 l'eau; avec l'eau, U dépression du liquide a lieu; avec les poussières^ on 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 lien de la dépression du liquide, on obtient une protubérance; l'attraction devenant plus considéirable , l'eau s'élève en masse, et l'accélération de la vaporisation augmente. Peltier a obtenu les divers mouvements de 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 nuage électrique est accompagnée , comme on l'observe dans les trombes , du refoulement de l'air vers oe nuage , d'où résultent des courants cheminant de l'extérieur à l'intérieur, et partant de tous les points de la circonférence; d'une projection

440 éLBCTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUS.

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

On peut concevoir la production d'un c6ne 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 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 au bruit qui accompagne le météore, on peut l'attribuer à une multitude de petites décharges partielles^ dont l'intensité variersût 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 l'évaporation 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 arrêtons^ dans la crainte de donner trop d'extension à cet exposé, en nous bornant à dire que^ bien qu'on ait dierché à considérer les trombes conm)e produites par des courants d'air.

BLECTBICITÉ ATHOSPHÉRIQUE. 441

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 Ton doit invoquer, d'une part, Pintervention des courants d'air, on ne peut s'empêcher 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 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 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^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 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'horizon , plus faiUe 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, à Breuill64^ont, une aurore composée d'un seul

443 ÉI4U:TRICITÊ ATlIOfiPnÉRIQnB.

segment obscur (planche 2 , figure 22) percé symétriquement, autour de son bord . de créneaux à travers lesquels on croyait apei^ cevoir un incendie.

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

Du 7 septembre 1838 au mois d'avril 1839, dans l'intervalle de 206 jours, on a compté 143 aurores boréales, qui ont été surtout très- fréquentes du 17 octobre au 25 janvier, pendant Tabsence du soleil; de sorte que dans cette nuit de 70 fois 24 heures on a observé 64 aurores , sans compter celles dérobé^ à la vue par un dd entièrement couvert, et dont néanmoins la présence était accusée par la perturbation des mouvements de l'aiguille aimantée.

Voici 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 à sa partie supérieure , ou plutôt se frange des lueurs de l'aurore qui existe derrière j cette bordure devient plus régulière et forme un arc vague , d'une couleur jaune pâle , dont les bords saai dessus et dont les extrémités s'appuient sur la terre. Cet arc monte plus ou moins lentement, son sonunet restant dans le méridien magnétique, ou à très-peu près.

Bientôt des stiîes noirâtres séparent régulièrement la mati^ lumineuse de l'arc ; les rayons soai forniés ; ils s'allongent , se hkvcourcissent lentement ou instantanément; ils dardent, augmentant et diminuant subitement d'éclat. La partie inférieure, les [Meds 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 convergent vers un même point du ciel indiqué par le prolongement de la pointe sud de Taiguilie aimantée (planche 3, figure 23); parfois ils se prolongent jusqu'à leur point de réunion, fonnant ainsi le fragment d'une imipanse 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 l'autre l'éclat de chaque rayon augmente successivement d'intensité. Cette espèce de courant lumineux se montre plusieurs fois de suite, éL

ÉLKCTIICITÉ AT1I09P11BSIQUB, 44 S

bien plus fréquemment de Touest à Test que dans le Bens opposé; quelquefoii^ mais rarement^ uu mouvement rétrograde a lieu im* médiatement après le premier. ,

L'arc offre un mouvement alternatif dans le sens borittmtaly figurant les ondulations ou les plis d'un ruban ou d'un drapeau agité par le vent (planche 3^ figure d5). Parfois un de ses pieds et même tous les deux abandonnent Thorizon; alors les plis deviennent plus nombreux, mieux prononcés, l'arc n'est plus qu'une longue bande de rayons qui se contourne, se sépare en plusieurs par^ ties formant des courbes gracieuses (planche 3, figures 26 et 37), lesquelles se referment presque sur elles-mêmes, et offrent, n'importe dans quelle partie de la voûte céleste, ce qu'on a appelé jusqu'ici couronne boréale. La figure 21 planche 3 offre également la disposition des arcs d'une aurore boréale. Alors l'éclat des rayons varie subitement d'intensité et dépasse celui d'étoiles de première grandeur; ces rayons dardent avec rapidité; les courbes se forment et se déroulent, comme 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 chiire. Ces couleurs restent toi:yours 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 pâle. L'éclat diminue, les couleurs disparaissent, tout s'éteint subitement ou s'affaiblit peu à peu. Des fragments d'arc reparaissent , l'arc se refi^rme lui-même , continue son num*» vement ascensionnel et approche du zénith; les rayons, par l'efièt de la perspective, deviennent de plus en plus courts; on peut juger de r^[)aisseur de l'arc, qui offre alors parfois une large zone de rayons parallèles; puis le sommet de l'arc atteint le zénith magi^ tique, 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 eiïéts se produisent, de nouveaux arcs se présentent à l'horizon , conunençant d'une manière diffuse ou avec les sayons tout formés et très-vife. On en a compté jusqu'à neuf ap* puyés sur la terre, et rappelant par leur disposition oes toiles cintrées qui vont d'une coulisse à l'autre et figurant le ciel de nos scènes théâtrales.

Si l'on pense que tous les rayons précédemment mentionnés dardent souvent avec vivacité , variant oontinuellement et subite-

444 ÉL1€TBICTTÉ ATMOSPHÉBIQUE.

ment dang leur kxigueur et dans leur édat, 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 y 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 conune 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 fout renoncer à décrire. Tel est le langage des membres de la conmiission 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 pfties 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 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*étre 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 pins 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 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 plus ou moins fort. M. Biot^ pendant son séjour aux Iles

ÉLEGTBICITÉ ATMOSFHÉEIQIiE. 445

Shetland; a recueilli de la part des habitants des témoignages unanimes de ce fait y 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 l'aurore boréale. La commission scientifique de 1838, quia observé i4d aurores boréales en 206 jours^ a émis l'opinion que^ dans les régions polaires ^ les nuits sans aurore boréale sont des nuits exceptionnelles. L'apparition du météore a cfuelquefois lieu dès que la nuit commence ; cependant il ne faut pas croire que Taurore soit toujours fixée au-dessus de l'horizon; 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 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 l'apparition des arcs, celle des rayons ou des plaques y l'heure ou 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 arôs ou des rayons; quelques aurores n'offrent que des rayons sans aucune apparence 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 soir, et leur apparition est rare après 4 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 déclin.

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

Première apparition des arcs 7 heures hV du soir.

Id. des rayons 8 » 26' »

Id. des plaques H » 48' b

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

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

446 ÉLEOUICITB ATMOimÉllOilK.

nomèDe n'est soumis à tueane tpparidoa rigooreusmieiit régulière*

Si dans les régions polaires les aurores sont fréquentes^ et mérae ont lieu tous les jours, dans les latitudes moyennes elles sont plus rares^ et ne se montrent que lorsque ^ dans les régions polaires , elles ont une certaine étendue. Qudquefois ce météore a une étendue considérable ; et^ si Ton fait attention qu'il peut s'en montrer vers les deux pôles de la terre, on voit que ce jjiènomène peut se manifester sur une grande partie du globe. Mairan , qni a rapporté dans son Traité de Taurore boréale les exemples d'aurores dont B a pu avoir ooonaissance jusqu'en 1731, et qui a suivi luinméme les anrores parues pendant 46 ans (de 4746 à 4734), 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 : ainsi, vers 4724, il y a eu annuellement fort peu d'aurores, deux seulement; en 4728 elles ont été très^réquentes; mais jamais on n'en avait tant vu que dans le mois d'octobre de 1734 , où il y a eu en moyenne une aurore sur trois jours. Dans nos contrées, en moyenne, on compte annuellement dix aurores boréales.

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

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

Mairan émit l'opinion qu'il existe autour du soleil one espèce de nuiti^e lumineuse d'une ténacité extrême, et qu'une l'aurore boréale n'était qu'une portion de cette vapeur, ou plutêt une portion de l'atmosphère solaire que la terre rencontrait sur sa route et emportait avec die dans l'espace.

Cette théorie, présentée avec talent, fut adoptée par les savants jusqu'en 47^, époque où Celsius et Hiorter découvrirent que les aiguilles aimantées éprouvaient une agitation extraord in aire 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 supposa que l'électricité devait jouer un certain r61e dans la production du phénomène. Mais il ne suffisait pas de trouver ^une identité entre la lumière électrique et celle des aurores, il iallaU. encore démontrer fexislenee d'une

ELEGTBICITÉ ATMOSPHÉIIQUE. 447

quantité suffisante d'électricité dans Tatmosphère; c'est ce qui fut foit plus tard par Franklin et d'autres physiciens.

Dalton supposa que^ le phénomène se passant à 450 milles d'é« lévation au-dessus de la surface de la terre^ devait être dû à des effets électriques lumineux produits dans un air plus ou moins raréfié; il émit Topinion 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. Kaemtz rattache les aurores boréales h des effets par indue* 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 l'électricité.

Aucune hypothèse ne rend compte jusqu'ici d^nne manière sa*» tisfaisante des faits observés. On ne peut s'empêcher toutefois de reconnaître que les rayons ou colonnes des aurores polaires obéissant à Inaction du magnétisme terrestre ont de l'analogie avec ces jets lumineux produits dans Pexpérience de Davy^ lorsqu'on fait passer dans le vide, entre deux pointes de charbon , la décharge d'une forte batterie voltaïque. Il pourrait donc se faire que les rayons lumineux de Taurore fussent des traînées de matières gazeuses transportées par Télectricité et capables de prendre toutes les formes ; mais avec cette condition toutefois^ que les recompositions électriques se fissent perpendiculairement à l'aiguille d'inclinaison. Comment seraient produites ces espèces de courants élec* triques t II 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.

DB L'OUfilHV Ml L*ÉtBCimiGlTi ATMOSTBiUWB.

11 reste à indiquer^ en terminant le Uvre cinquième^ quelles sont les hypothèses qui cmt été émises pour expliquer la prodadion de

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l'électricité atmosphérique. Nous avons vu que la terre et l'atinosphère sont ordinairement dans deux états électriques différaits^ la terre possédant un excès d'électricité négative, Tair 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 Tatmosphëre sont toutes deux électrisées de la même manière, mais à des degrés différents; les probabilités toutefois sont en foveur 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 , Tévaporation pure et simple de Teaa dans des vases de métal non attaquable ne produisant pas d'électricité; mais il s'en dégage toutes les fois que Tévaporation est accompagnée d'une réaction chimique ou que le composé tenu ai 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 l'on 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 Tair, 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 contraires, l'électricité devenue lilnre 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, Féquilibre 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 trouble dans l'équilibre des forces électriques; les portions qui s'échauffent

le plus prennent rélectricité négative^ et celles qui s'échauffent le moins Pélectricité positive. Il en est encore de môme 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 fils métalliques : la température des couches d'air va en diminuant depuis la surface de la terre jusqu'aux limites de Patmosphère; en effet, la température moyenne étant de ^T,bO 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. £n admettant que les effets électriques produits dans les substances métalliques par Pinégale 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.