DISTRIBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE

mosphère est complètement dépouillée de nuages, un électroscope, armé d'une tige métallique pointue et élevé à une hauteur suffisante pour n'être dominé ni par les arbres ni par les édifices, se charge toujours d'électricité positive. Ce résultat indique que des deux fluides séparés par influence, le négatif s'est échappé par la pointe, et le positif est resté sur l'appareil. La tension électrique de l'air est donc positive. — Dans les mêmes circonstances, les indications du galvanomètre accusent le passage d'un courant dirigé de l'air à la terre. — Tous ces faits s'accordent pour démontrer que : Par un temps sereirCl* atmosphère est positive.

L'électricité libre de l'atmosphère réagit nécessairement par influence sur la terre elle-même. 11 en résulte que, par un temps serein, la surface du sol et tous les corps qui s'y trouvent doivent être électrisés négativement. On doit à Volta une expérience ingénieuse qui met ce fait hors de contestation. — Sur un plateau métallique fixé à la tige d'un électroscope, il recevait les gouttelettes d'eau qui, sous forme de pluie très fine , s'échappaient d'une cascade; l'appareil prenait une charge négative. Le courant d'eau de là cascade et la surface du sol étaient donc, eux aussi, électrisés négativement, car ces gouttelettes devaient être en équilibre électrique avec la masse d'eau qui les fournissait.

Par un temps sec et serein , il arrive souvent qu'un électroscope armé d'une pointe prend par influence une charge négative quand on l'approche d'un arbre élevé ou d'un grand édifice. Dans ce cas, la charge de l'appareil ne traduit pas l'influence de l'atmosphère, mais II. 31'

550 ÉLICTRiaTt ATMOSFHÉRIQUI.

œlle de l'arbre ou de l'édifiœ dont la tension âectrique eat nécessairement de môme signe que œlle du sol, et, par conséquent, négative.U &ut, avec le plus grand soin, se mettre à l'abri de ces actions perturbatrices , sous peine de commettre de graves erreurs dans l'interprétation des indications des âectroscopes atmosphériques.

Dans le cours de ses recherdies météorologiques, de Saussure avait constaté que la tension électrique de l'atmosphère est d'autant plus intense, qu'on la mesure plus liaut sur les flancs des montagnes. MM. Becquerel et Breschet ont fait, sur les plateaux du mont Saint-Bernard, des observations très intéressantes de t^ision électrique. Un long fil de soie recouvert de clinquant était étendu sur un morceau de taffetas gommé. Une extrémité de ce fil était fixée à une flèche armée d'une pointe métallique, l'autre extrémité portait un anneau dans lequd était engagée la tige d'un électroscope. Quand la flèche était lancée horizontalement à un mètre au-dessus du sol, les pailles de l'électroscope ne bougeaient pas ; le frottement de la flèche contre l'air ne développait donc pas de trace appréciable d'électricité. Mais, quand la flèche était lancée verticalement, les résultats étaient tout différents. A mesure que la flèche s'élevait dans l'atmosphère, la divergence des pailles devenait plus considérable, elle atteignait son maximum au moment où l'anneau, entraîné par le fil, abandonnait la tige de l'électroscope qui demeurait chargé de la même électricité que l'atmosphère. Des expériences de même genre ont été laites avec des cerfs- volants et des ballons captifs armés de pointes métalliques. Quel que soit le procédé expérimental adopté,

DISTBIBUTION DB L'bLECTRIGITB ATMOSPHÉRIQUE. 551

les résultats s*accoixlent pour établii' que la tension de râectrictté libra des couches atmosphériques augmente avec leur élévation au-dessus de la surface du sol.

Cette distribution de l'électricité atmosphérique rend coaiptedes résultats obtenus par MM. Gay-Lussac et Biot dans leur célèbre voyage aérostatique. Un fil métallique de 50 mètres de longueur était fixé par un bout à la nacelle, et pendait librement au-dessous, tendu par une boule de métal. Le bout supérieur du fil donna des signes évidents d*électrisation ; sa tension augmenta avec Téléva^ tion du ballon, mais elle se montra constamment néga" tive. L'influence des couches atmosphériques situées audessous du fil attirait son électricité négative à l'extrémité inférieure; de leur c6té, les couches atmosphériques situées au-dessus du fil attiraient l'électricité négative à son extrémité supérieure. Mais, puisque la tension des couches d'air augmente avec leur élévation au-dessus du sol, la résultante de ces deux actions opposées agissait nécessairement dans le sens de l'influence des couches supérieures, et la charge de l'extrémité supérieure du fil devait être négative, La tension électrique de la couche d*air dans laquelle le fil était plongé croissant elle-même avec la hauteur, l'influence de cette couche s'ajoutait à celle des couches supérieures pour rendre plus intense la tension négative du bout supérieur du fil.

Plaçons dans l'atmosphère un électroscope à feuilles d*or très sensible, et armé d'une tige terminée par une sphère. Supposons cet électroscope en équilibre avec l'air ambiant ; ses feuilles sont verticales et collées l'une contre l'autre. — Fixons horizontalement un fil métallique à upe

552 ÉLECTRICITÉ rTMOSPHÉRIQUE.

lige isolante, et portons-le parallèlement à lui-même, à 2 ou 3 mètres au-dessus de l'électroscope. Le fil se met nécessairement en équilibre avec les couches d'air qui l'entourent, et, par conséquent, prend une tension positive supérieure à celle de Félectroscope. Si nous descendons rapidement ce fil, et si nous le mettons en contact avec la houle de l'électroscope, les feuilles d'or s'électrisent positivement et divergent; la ch^r^e positive de l'électroscope est évidemment cédée par le fil qui avait pris, dans les couches d'air supérieures, un excès d'électricité positive. L'électroscope étant en équilibre, abaissons horizontalement le fil au-d€èsous de l'appareil. Dans ce cas, le fil se met en équilibre avec les couches d'air dont la tension est inférieure à celle de l'électroscope. Aussi, quand le fil est rapidement ramené à la hauteur de la boule de l'appareil et mis en contact avec elle, les feuilles d'or divergent encore, mais leur charge est négative. Évidemment ici le fil a emprunté à l'électroscope une partie de son fluide positif et, par suite , une quantité correspondante de fluide négatif est restée libre sur l'appareil pour faire diverger les feuilles d'or. — Ces faits ont été signalés par Erman (i)dans un Mémoire très intéressant sur l'électricité atmosphérique.

Une autre observation d'Erman a suggéré à Pellier l'idée d'une nouvelle méthode d'observation delà tension électrique de l'atmosphère. Cette méthode a été adoptée par M. Quetelet. — Plaçons l'électroscope de Peltier (Fig. /i46) sur un support élevé à une certaine hauteur

(I) Journal de physique, 1804, t. LIX, p. 98.

DISTRIBnTION DE L'ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQITE. 553

dans l'atmosphère. Afin d'éviter Tinflluenoe perturbatrice de la main qui, à cause de sa communication avec le sol, agirait comme corps négatif, louchons la partie inférieure de la tige, vers la boule B, avec un fil métallique. -^ L'électroscope est équilibré, le fil mobile ab se place dans

-^■^IgMwmÂ

Fig. 446.

le méridien magnétique au-dessus de l'aiguille EF; mais une certaine quantité d'électricité négative est retenue par influence dans la boule C. — Cela fait, élevons l'électroscope au-dessus du support: l'influence de l'atmosphère augmente; une nouvelle quantité de fluide

55k ÉLicraicrnk àmosraiuQui.

neutre est décomposée; rélectricité positive est refoulée vers les parties inférieures de l'appareil, et le fil ab s'éloigne de Taiguille EF. Redesoendons alors Télectroscope sur son support ; les fluides séparés par influence se recombinent, et, comme l'appareil n'a rien perdu ni ri^ gagné, le fil ab reprend sa position d'équilibre dans le plan du méridien magnétique. — Abaissons maintenant l'électroscope au-dessotts du support]: l'influence de l'atmosphère diminue; une partie de l'électricité négative retenue sur la boule C devient libre et se répand sur les diverses pièces de l'appareil ; le fil 06 et l'aiguille EF chargés négativement se repoussent. L'équilibre se rétablit et le fil ab reprend sa position da&B le méridien magnétique, quand l'électroscope est de nouveau replacé sur son support.

Voici maintenant la méthode d'observation proposée par Peltier. — Sur une terrasse assez élevée pour dominer tous les corps environnants, on dispose deux tablettes de manière que l'une soit à un mètre et demi audessus de l'autre. On place l'électroscope sur la tablette supérieure et on l'oriente; puis on Téquilibre en touchant la partie inférieure de la tige avec un fil métallique. Cda fait, on descend l'électroscope sur la tablette intérieure, en ayant soin de maintenir l'aiguille EF dans le plan du méridien magnétique : le fil ab et l'aiguille EF se repoussent; on mesure l'angle d'écartement. La table de graduation donne l'intensité de la charge. Dans cette méthode, il faut évidemment donner à l'électricité atmosphérique un signe contraire à celui de la chaîne de l'appareil.

Des observations très multipliées démontrent que l'état

DISTRIBUTION UB L*ÉLBCTRiaTi ATMOSPHÉRIQUE. 555

électrique des couches inférieures de l'atmosphère éprouve des variations, dont les unes correspondent aux diverses heures de la journée, les autres aux diverses sai* sons de Tannée.

Par un temps serein et dans la période de vingt-quatre heures, la tension électrique de l'atmosphère présente deux maxima et deux minima. Le premier maximum s'observe qudque temps après le lever du soleil, et le second au com* moicement de la nuit, quelque temps après le coucher du soleil. Le premier minimtmi a lieu dans Taprès-midi, à peu près au moment de la plus haute température atmosphérique; le second mmimwn se prononce vers la fin de la nuit, quelque temps avant le lever du soleil. Les variations de rétat hygrométrique de Tatmosphère peuvent rendre raison de ces oscillations de la tension électrique de ses couches inférieures. En effet, un peu avant le lever du soleil, la précipitation de rosée est très intense, augmente la conductibilité des couches inférieures de l'atmosphère et favorise l'écoulement de leur électricité dans le sol ; Télectromètre doit accuser son premier minimum. — Plus tard, quand la terre est échaufiee par les premiers rayons du solmt, les vapeurs qui s'élèvent rendent les couches supérieures conductrices ; leur électricité passe aux couches inférieures qui atteignent ainsi un premier maximum de tensicm. — Dans l'après-midi, à mesure que la température augmente, l'humidité de l'atmosphère diminue et les cou-^ ches supérieures s'isolent des couches inférieures ; peu à peu l'électricité de ces couches inférieures s'épuise en s'éooulant dans le sol, etl'électromètre doit accuser alors un second minimum de tension. — Enfin au commence»

ment de la nuit, Tair se refroidit, devient plus humide et meilleur conducteur ; Télectricité des couches supérieures s'écoule vers les couches inférieures, et Télectromëtre placé près du sol accuse un second maximum de tension.

La tension électrique de Tair varie aussi avec les saisons de Tannée. Toutes les observations démontrent que, par un ciel serein, l'électricité atmosphérique atteint son maximum en janvier et son minimum en juin. La taision électrique suit donc, dans ses oscillations , une marche in verse de celle delà température atmosphérique.

Temps couvert. — Lorsque le ciel n'est pas serein, l'électricité des nuages agit par influence sur la terre et surlescorps placés à sa surface; la tension accusée parles électroscopes est tantôt positive et tantôt négative. Lesindications de ces appareils changent souvent de signe dans l'espace de vingt-quatre heures. Les mêmes variationss'observent pendant les jours pluvieux. L'électricité atmosphérique est quelquefois très considérable par les temps de brouillard et de neige. Du reste, l'électricité atmosphérique est, dans toutes les saisons de Tannée, plus forte par un temps serein que par un temps couvert ; le mois de juin, qui correspond au minimum de tension électrique, fait seul exception à cette règle.

Lorsqu'on observe directement l'électricité des nuages au moyen de cerfs-volants et déballons captifs, on trouve que les uns sont électrisés positivement ou les autres négativement, îl n'est pas difficile de se rendre compte de leur mode de formation.

iv«aseB positiiîi. — Au moment où, dans une atmosphère sereine et tranquille, la vapeur d'eau passeàTétat

DlSTRlBrTïON DE L'ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE. 557

vésiculaire et se condense sous forme de nuage, chaque vésicule emprunte son électricité à Tair au milieu duquel elle se produit, et représente un petit corps conducteur dont la tension est positive. Le nuage doit être considéré comme un corps résultant de la réunion d'une multitude de particules conductrices et électrisées; ce nuage se conduit donc comme un véritable corps conducteur, et toute l'électricité libre des particules composantes s'accumule à sa surface. Si les vésicules sont très rapprochées les unes des auti^es, si le nuage est dense, toute Télectricité positive, primitivement répandue dans la masse d'air au sein de laquelle il s'est formé, se trouve transportée à sa surface, et la tension peut devenir très considérable.

iViiafes négatir«. ~ Les nuages négatifs peuvent se former de plusieurs manières.

Les nuages ne sont pas tous à la même hauteur dans l'atmosphère. Mais nous savons que la tension électrique des couches d'air augmente avec leur élévation au-dessus du sol. Dès lors, les nuages supérieurs, dont la tension positive l'emporte sur celle des nuages inférieurs, agissent par influence sur ces derniers. Les nuages inférieurs perdent ainsi leur électricité positive, qui se dissipe peu à peu dansles couches d'air environnantes, et restent chargés d'électricité négative.

Sur les flancs des montagnes et sur les sommets des pics, il se forme des nuages qui restent quelque temps adhérents à la surface du sol, et sont soumis à l'influence de l'atmosphère positive. Quand un coup de vent les détache, ces nuages parasites sont entraînés, et restent chargés d'électricité négative.

558 ÉLICTRICITB ATMOSPUEEIQUK.

Les masses de vapeurs vésiculaires qui se forment à la surface des fleuves, des mers, des lacs et des terres humides, sont aussi, par influence, chargées d'électricité négative. Ces brouillards se détachent du sol quelque temps après le lever du soleil, et s'élèvent lentement dans les couches supérieures de l'atmosphère où ils vont fbnn^ des nuages négatifs. Ia tension négative des brouillards qui s'élèvent du fond des vallées des montagnes a été directement constatée par de Saussure, dans sa céltttre exploration des Alpes. '

SOtJRCES DE l'électricité ATMOSPHÉRIQUE.

A diverses époques, lesphysiciens ont es3ayé de découvrir l'origine de ces grandes masses d'électricité libre qui existent dans l'atmosphère. Volta pensait que tout changement d'état s'accompagne d'un dégagement d'électricité; pour lui, l'évaporation était une source d'électricité, et l'état électrique de l'atmosphère était entretenu par les masses de vapeurs positives incessamment fournies par la surface des mers, des lacs, des cours d'eau et des continents. Plus tard (1), M. Pouillet reprit cette importante question de météorologie; il publia une série de recherches tendant à démontrer que rélèctricité atmosphérique est fournie, d'une part par les phénomènes physico-chimiques de la végétation, d'autre part parles évaporations accompagnées de ségrégations chimiques

(I) Ann. de chimie et de phys,,2^ série, 1827, t, XXXV, p. 401, et t. XXXVr, p. 5.

SOURCES DB l'Électricité atmosphérique. 559

qui se passent à la surface du globe. Nous ne dirons rien ici de la première source d'électricité signalée par M. Pouillel ; nous traiterons cette question avec tous les détails ocmvenables, dans la seconde partie de notre travail, à propos du rôle que l'électricité joue, comme cause et comme effet, dans les phénomènes de la vie ; nous ne nous occuperons, pour le moment, que de Tévaporation oon* sidérée comme source de Télectricité atmosphérique.

Pour étudier le dégagement d'électricité pendant les évaporations, M. Pouillet projetait les Uquides dans un creuset de platine chauffé au feu, et placé sur un des plateaux d'pn électroscope condensateur; l'autre plateau était mis en communication avec le sol. Le premier plateau servait à recueillir l'électricité du creuset ; le second plateau se chargeait par influence, et prenait le signe de l'électricité emportée par la vapeur d'eau. M. Pouillet conclut de ses expériences que :

V L'évaporation de l'eau pure ne produit pas d'électricité.

2* L'évaporation d'une dissolution alcaline produit de l'électricité; la vapeur d'eau, dans ce cas, est négative,

80 L'évaporation des dissolutions acides et salines produit de l'électricité ; la vapeur d'eau, dans ce cas, est poiiiive.

* S'appuyant sur ces résultats généraux de son travail, et partant de ce fait que les eaux répandues à la surface du g^obe tiennent toujours des substances étrangères en dissolution, M. Pouillet pense que l'évaporation des eaux des lacs, des rivières et des mers est une des sources les plus importantes de l'électricité atmosphérique.

560 ÉLECTRiaTB ATMOSPHÉRIQUE.

Dans ces derniers temps (1), M. Gaugain a étudié avec, beaucoup de soin le dégagement de Vélectricité pendant révaporation des dissolutions salines, 11 a montré que les signes d'électricité obtenus dans ce cas ne doivent être attribués ni au changement d'état de l'eau, ni à la ségrégation chimique, mais au frottement que les matières soumises à l'expérience exercent les unes contre les autres. Quand on projette une dissolution saline dans un creuset de platine rougi au feu, le liquide prend d'abord l'état sphéroïdal, et, tant que cet état persiste, l'électroscope ne donne aucun signe d'électrisation. Au moment où l'état sphéroïdal cesse, il se produit une décrépitation qui projette des gouttelettes de liquidecontre les parois du creuset; alors l'électroscope se charge, et l'écartement des feuilles d'or devient de plus en plus considérable tant que dure la décrépitation. Hais, quand à la décrépitation succède révaporation tranquille du liquide, tout dégagement d'électricité cesse à l'instant même.

Lorsqu'on projette de l'eau pure dans un creuset rougi au feu, on n'obtient aucune trace d'électrisation; cela tient à ce que, au moment où cçsse l'état sphéroïdal, l'eau n'éprouvant pas de décrépitation, il n'y a pas de gouttelettes liquides lancées contre les parois du creuset. M. Gaugain, en dirigeant un léger courant d'air sur Teau pure globulisée , est parvenu à lui communiquer un mouvement gyratoire très prononcé, bientôt suivi d'une \ive décrépitation ; dans ce cas, le creuset s'est trouvé électrisé d'une manière très sensible.

(1) Comptes rendus de V Académie des sciences^ 1854, t. XXXVIII, p. 1012, et t. XXXIX, p. 231.

DE l'uuage. 561

Enfin, M. Gaugain a suspendu au plateau d'un électroscopc un fragment de chlorure de sodium calciné et fixé à rextrémité d'un fil de platine. Après Tavoir fortement chaufië avec la lampe à alcool, il a fait tomber sur le sel, soit de Feau pure, soit de Teau contenant déjà du sel marin; il a obtenu ainsi un développement considérable d'électricité provenant évidemment du frottement de l'eau contre le sel.

Ces faits et les observations très intéressantes contenues dans le travail de M. Gaugain conduisent naturellement aux conclusions suivantes :

1® L'évaporation tranquille d'une dissolution quelconque ne produit aucune trace d'électricité libre.

2' L'électricité observée pendant l'évaporation des dissolutions salines dans un creuset rougi au feu provient du frottement de l'eau contre les dépôts qui tapissent l'intérieur du creuset.

Il n'est donc plus possible de considérer l'évaporation des eaux répandues à la surface du globe comme une des sources de l'électricité atmosphérique. Dans l'état actuel de la science, les causes qui produisent et maintiennent la tension positive de l'atmosphère sont complètement inconnues.

DE l'orage.

11 n'entre pas dans notre sujet de faire un exposé complet de tous les météores dans lesquels l'électricité joue un rôle; nous ne devons nous occuper ici ni des signes précurseurs des orages, ni de la forme, ni de l'as-

562 ÉLECTRiaTÉ ATMOSPHÉRIQUE.

pect et du mode de groupement des nuées orageuses, ni de l'origine de la grêle, ni de la constitution physique des trombes terrestres et marines dont les causes ont été si heureusement rapportées par Peltier aux attractions et répulsions électriques. Au milieu des grands phénomènes qui précèdent, accompagnent et suivent les orages, nous devons fixer exclusivement notre attention sur ceux qui peuvent servir à éclairer quelques points de la théorie physique de Télectricité.

■a«t€«r des B«i%ce»orage«si. — Des [feitS rapportés dans la belle notice d'Ârago sur le tonnerre (1), il résulte que la hauteur des nuées orageuses est très variable. Ainsi, d*une part, Bouguer dans les Cordillères, de Saussure dans les Alpes, MM. Peytier et Hossard dans les Pyrénées, ont obser\'é des orages développés à A868, à &500 et 3200 mètres au-dessus dtf niveau de la mer, et, dans les plaines de la Sibérie, Tabbé Chappe a constaté que des nuées orageuses étaient à 3i!i70 mètres de hauteur dans l'atmosphère; d'autre part, le même abbé Chappe a décrit des orages pendant lesquels les nuages n'étaient pas à plus de 2l/i mètres au-dessus du niveau de la mer. Les observations contenues dans la Notice d'Arago tendent à prouver que les nuées orageuses peuvent, tant dans les pays de plaine que dans les montagnes, occuper toutes les régions de l'atmosphère situées entre ces deux limites extrêmes.

Éeiairs. — L'éclair est un phénomène lumineux, une véritable étincelle, dont la cause est la décharge effectuée

(1) Annuaire du Bureau des longitudes poar Tan 1838.

DÉ l'orage. 563

entre deux nuages cliargés d'électricités de noms contraires, ou entre un nuage et un objet quelconque situé k la surface de la terre. Dans ce dernier cas, l'éclair prend le nom de coup de foudre, Arago distingue et décrit trois classes d'éclairs.

Première classe, — Les éclairs de cette première classe consistent en un traita en un sillon de lumière, très reS" terris très arrêté sur les bords. Ces éclairs ressemblent exactement aux étincelles des machines électriques ; souvent ils sont blancs, on en voit de purpurins, de violacés, de bleuâtres. Ils ne se propagent pas en ligne droite, ils serpentent, ils dessinent dans l'espace les zigzags les plus prononcés. Quoiqu'on les voie quelquefois s'élancer d'un nuageà l'autre, ces éclairs s'établissent le plus souvent entre un nuage et une partie du sol ; ce sont les éclairs fulgurants, les saëite des Italiens. A une certaine distance de la nue qui les fournit ils peuvent se bifurquer, et même, dans des cas qui paraissent très rares, se partager en trois éclairs distincts. La lumière qui accompagne le passage des décharges des nuages orageux à travers les couches de l'atmosphère doit être attribuée aux mêmes causes qui rendent lumineuses les décharges des batteries électriques. La science ne possède pas encore d'explication satisfaisante de la propagation en zigzags commune aux éclairs et aux étincelles des machines électriques . De la discussion détaillée des observations publiées par de Liste, Arago conclut que les éclairs de premièi*e classe peuvent parcourir dans l'atmosphère des distances très considérables, et que, dans certains cas, ils n'ont pas moins de trois ou quatre lieues de longueur.

564 ÉLECTRICITË ATMOSPUÉHIQUE.

JJeJxiètuc classe. — Les éclairs de la deuxième classe sont de beaucoup les plus communs ; leur lumière, au lieu d'être concentrée en un trait sinueux, est diffuse et embrasse de très grandes surfaces. Ces éclairs n'ont pas la vivacité de ceux de la première classe; souvent leur teinte est rouge très intense; quelquefois le bleu et le violet y dominent. Parfois ces éclairs n'illuminent que les contours des nuages, d'autres fois leur lumière envahit toute la surface de ces mêmes nuages.

Troisième classe. — Dans cette troisième classe, Arago range des globes de feu de volume très variable qui, dans les temps d'orage, traversent l'atmosphère avec une vitesse plus ou moins grande, mais toujours appréciable, et se dirigent vers la terre. Ces globes parfois rebondissent sur le sol comme des balles élastiques ; souvent ils se divisent en globules nombreux ; quelquefois leur disparition subite s'accompagne de détonations comparables à celles de plusieurs pièces d'artillerie ; on en voit aussi disparaître tout à coup sans aucune explosion : dans tous les cas, ils produisent sur les corps voisins les effets connus de la foudre. Arago rapporte un assez grand nombre d'observations authentiques de ces globes de feu, dont la nature électrique est incontestable, mais dont le mode de formation est complètement inconnu.

M. Wlieatstone a essayé de mesurer la durée des éclairs de première et de deuxième classe. Le procédé qu'il a employé dans cette circonstance e^st fondé sur le fait bien connu de la persistance des impressions que la lumière produit sur la rétine. Lorsqu'un point lumineux, un charbon par exemple, tourne autour d'un point fixe assez

DE LACHAGE. 565

vite pour décrire une circonférence de cercle en un dixième de seconde, Timpression produite sur la rétine par le charbon au moment où il occupe un point quelconque de son trajet dure encore quand, après avoir fait un tour entier, le charbon reprend de nouveau cette position ; il semble alors que le charbon occupe simultanément tous les points delà courbe, et nous voyons une circonférence lumineuse sans lacune ni solution de continuité appréciables.

Prenons une roue d'argent mat portant cent rais déliés^ plats et non polis. Lorsque cette roue, immobile et dans Tobscurité, est frappée par un jet de lumière, chaque rais renvoie de la lumière diffuse autour de lui dans toutes les directions, et se dessine nettement sur un fond noir avec ses véritables dimensions. Imprimons à cette roue un mouvement de rotation très rapide autour de son centre, et imaginons qu'elle soit illuminée par un éclair. Si, pendant que Téclair traverse Tatmosphère, la roue a le temps de se déplacer, chaque rais, en vertu de la persistance des impressions de la rétine, paraîtra nécessairement élargi dans le sens du mouvement ; de la vitesse connue de la roue et de la valeur de cet élargissesèment on pourra conclure la durée réelle de Téclair. Or, quelque vitesse que M. Wheatstone ait imprimé à cette roue d'argent, toujours les rais lui ont paru immobiles dans l'espace et avec leurs véritables dimensions, quand l'appareil était frappé par la lumière d'un éclair. De la discussion très détaillée de ces recherches , Arago a conclu que la durée des éclairs de première et de deuxième classe, malgré le long trajet des premiecs et II. 32

retendue des surfaces illuminées par les seconds, est certainement moindre que la miUième partie d*une seconde de temps.

ToMMne. — On donne le nom de tonnerre à un bruit particulier qui succède ordinairement à l'éclair. D'après ce que nous savons du mode de transmission de Féleo tricité dans la déchaîne disruptive (tome I^, p. 186), au moment de l'apparition de Téclair, il se produit, dans la masse gazeuse de Vatmosphère, une rupture, une solution de continuité qui livre passage aux deux électricités en présence. Le tonnerre, comme le bruit qui accompagne l'étincelle des machines, reconnaît donc pour cause un mouvement de vibration communiqué aux couches atmosphériques un instant écartées par le flux d'électricité.

Le tonnerre fournit un moyen très simple de calculer la distance en ligne droite qui sépare l'observateur des nuages au milieu desquels l'éclair est produit. Nous savons, en effet, qu'à la température de 16 degrés, le son parcourt, dansl'^ir, SiiO mkives> par seconde; il suffit donc démultiplier 340 parle nombre de secondes écoulées entre l'apparition .de l'éclair et le moment où. l'on commence à entendre le tonnerre pour évaluer en mètres la distance des nuées orageuses.

Le bruit du tonnerre présente des caractères spéciaux fort remarquables, et qui, de tout temps, ont fortement attiré l'attention des observateurs. Ce bruit n'est pas instantané, il se prolonge pendant un temps variable; un seul éclair peut être suivi de roulements qui se succèdent sans interruption appréciable pendant 15, 20,

DE l'orâgb. 567

25, 30 et môme 65 secondes. Cette prolongation du bruit est une conséquence naturelle du long trajet que Téclair parcourt dans Tatmosphère. En raison de Vinstantanâté de réclair, toutes les couches d'air traversées par la décbarge du nuage sont ébranlées en même temps, et chacune d'elles devient le point de départ d'un bruit qui se propage avec une vitesse de 360 mètres par seconde. Ces couches d'air étant elles-mêmes inégalement éloignées de l'observateur, ces divers bruits ne lui parviennent pas à la fois, mais successivement etàdes intervalles de temps variables avec la distance de leur point d'origine. On comprend ainsi comment, dans le cas où l'éclair est tout entier situé du même côté du zénith, la durée du tonnerre peut servir à calculer une limite inférieure de la longueur du trajet parcouru par la décharge électrique.

Le tonnerre produit par un seul éclair est encore remarquable par des diminutions et des accroissements successifs d'intensité qui lui donnent un caractère tout particulier, et l'ont fait comparer au bruit d'une lourde charrette qui descend rapidement un chemin très rocailleux. L'expression si juste et si généralement adoptée de roulement du tonnerre rend assez bien ces alternatives d'intensité. Souventle tonnerre commence par un rou/emen/«ot/ref auquel succèdent de bruyants éclats, suivis eux-mêmes d'un roulement final qui s'affiaiblit graduellement et ra« pidement ; en sorte que le maximum d'intensité n'existe ordinairement ni au commencement, ni à la fin de la détonation qui suit l'éclair.

Le bruit déterminé 'par le passage de l'éclair à travers l'atmosphère peut être réfléchi par les murs des édifices,

568 ÉLECTRICITÉ ATA105PHÉRIQUE.

les rochers, les bois, les flancs des collines et des montagnes ; tout démontre que les nuages peuvent aussi se conduire comme des surfaces réfléchissantes. Le phénomène de récho doit donc, dans beaucoup de circonstances, jouer un gi^and rôle dans la production des roulements du tonnerre. La durée de ces roulements^ qui quelquefois s*étend jusqu'à 30, ^0 et même 45 secondes, n'est pas une raison suflisante pour rejeter cette explication d'une manière absolue. Scoresby , près des lacs Killamey, a constaté lui-même qu'un simple coup de pistolet répété par les échos était entendu pendant 30 secondes; nul doute que le bruit d'une détonation plus intense, de celle d'un coup de canon par exemple, n'eût été prolongé par ces échos pendant 40 à 45 secondes. Cependant les jeux des échos ne peuvent pas rendre compte de toutes les particularités du bruit du tonnerre ; pour comprendre les phénomènes dans leur ensemble, il suffit de faire intervenir une circonstance sur laquelle Robert Hooke a le premier appelé l'attention des physiciens, et dont Arago a bien fait ressortir toute l'importance dans sa belle Notice.

En raison de la vitesse de propagation de l'électricité, les ébranlements déterminés dans la masse gazeuse de l'atmosphère sur le trajet de l'éclair peuvent être comparés à ceux qui seraient produits par une longue file de soldats déchargeant tous leurs armes au même instant. En suivant cette comparaison, il est facile de se rendre compte de toutes les particularités du tonnerre.

Supposons les soldats placés à un mètre de distance et en série rectiligne; supposons en outre l'observateur placé à une extrémité de la file et à tm mettre du premier