I. — Électricité

Fusinieri a dit que tout rayonnement se fait au moyen du transport des molécules des corps, et Peltier, s’emparant de cette idée, a bien établi que les phénomènes électriques ne se manifestent jamais sans matière, et que là où il y a un phénomène électrique, il y a un corps pondérable (1). Les dénominations de fluide résineux où négatif, et de fluide vitré ou positif, ne signifient que les degrés différents d’un môme état à partir d’un point d’équilibre privé de manifestation électrique. L’état résineux représente le phénomène réel, et l’état vitré l’absence ou la diminution de ce phénomène. Les électromètres n’indiquent donc que les différences d’un même état, non des états

(1) Peltier, Recherches sur la cause des phénomènes électriques de l atmosphère, etc. Annales de chimie et de physique, avril 1842, t. IV, p. 407).

pwvÉE] ATMOSPHÈRE. - ÉLECTRICITÉ.

contraires ni (les quantités absolues. Est-ce la terre qui possède la cause des phénomènes qu’on a qualifiés, il y a plus d’un sièclo, d électricité résineuse? En est-elle le foyer? L’espace céleste, dit Pellior, n’étant point un corps matériel, n’a point la puissance de la coercer; aussi n’est-il point dans le même état d’électricité résineuse, et c’est cet étal résineux en moins que 1 ou a nommé vitré. A ce résultat de la théorie s’ajoute l’expérience qui démontre que l’électricité disséminée dans l’air sec est toujours vitrée. La terre cL 1 atmosphère se comportent ainsi comme deux corps en présence dont les tensions électriques diffèrent par leur signe ou du moins par leur intensité. Mais aujourd’hui on considère l’espace comme rempli; la terre ne nous apparaît plus comme isolée dans son enveloppe atmosphérique, qui est à la vérité un des meilleurs isolants, mais qui ne va pas jusqu’à lui conserver une charge électrique au milieu des espaces planétaires. Avec William Thomson (1), la conductibilité électrique, au lieu de constituer une puissance de la matière, n’est

plus à nos yeux que l’expression d’une non-résistance, et nous savons que, de même que l’air très-raréfié par la machine pneumatique oppose une trèsfaible résistance au passage de l’électricité et lui devient un corps conducteur plutôt qu’un corps isolant; ainsi, à de grandes hauteurs, l’atmosphère, îpême par des temps sereins, ne conserve plus une charge électrique égale à celle de ses couches inférieures. Thomson admet qu’il y a toujours et essentiellement dans les parties supérieures des régions atmosphériques une distribution d'électricité produite par des décharges disruptiv es intérieures dues à la grande raréfaction de l’air : « Celte couche électrique doit constituer à peu près le complément électro-polaire de toute l’électricité qui existe à la surface de la terre et dans les couches inférieures de l’atmosphère; en d’autres termes, la quantité totale d’électricité reconnue comme excédant de l’électricité positive sur l’électricité négative, ou de celle-ci sur celle-là, est à peu près nulle pour une grande portion de l’atmosphère et pour la portion de la surface terrestre qui se trouve au-dessous d’elle (2). »

Les recherches qui ont pour objet la mesure de l’électricité atmosphérique doivent être faites par un temps serein, dans un air exempt d’humidité, assez loin des arbres et des habitations. On constate alors que plus on s’élève dans l'atmosphère, plus l’électricité libre croît en intensité. Gay-Lussac et lîiot, dans leur ascension aérostatique, ont trouve qu’un fil métallique de 50 mètres de longueur, attaché à leur nacelle et tendu par une boule de cuivre, était électrisé résineusement; ce qui indiquait dans les couches supérieures (le l’atmosphère une charge d’électricité vitrée plus forte que dans les couches inférieures. Les expériences de Becquerel et Breschet tendent à démontrer que la couche atmosphérique qui touche le sol ne contient pas d’électricité dans l’é-

(1) W. Jhomson, De l' électricité atmosphérique, discours ù l’Institution royale de Londres, traduit par Éeltz, Annales de physique et de chimie, 1 8 G ü , 2e série, l. Vil, p. 161.

(2) Ibidem.

264 DES MODIFICATEURS. — CIRCUMFUSA. [hygiène

paisseur de 1 à 2 mètres; elles ont en même temps confirmé l’accumulation de l’électricité vitrée dans les couches supérieures. Les appareils qu’ils ont employés ne donnent aucun résultat dans les lieux bas et abrités, dans les cours des maisons, dans les rues des villes, dans les vallées étroites. Sous l'influence de l’électricité positive de l’air, le sol est toujours électrisé négativement à sa surface avec tous les corps qui s’y trouvent et sur tous ses points en saillie, particulièrement sur les lianes et les sommets des montagnes.

L’électricité atmosphérique, faible au lever du soleil, augmente jusqu’à six ou sept heures du matin en été, huit ou neuf heures au printemps et en automne, dix heures ou midi en hiver. Après s’être élevée à ce maximum, elle baisse, rapidement d’abord, lentement ensuite, jusqu’à deux heures environ avant le coucher du soleil, époque de son minimum. Le soleil s’approchant de l’horizon, l’électricité croît de nouveau et atteint un second maximum deux heures après le coucher de cet astre, pour décroître encore jusqu’au lendemain. Les oscillations diurnes de l’électricité atmosphérique sont donc parallèles à celles de la température ambiante. D’après Kaemlz, elle n’offre sur les montagnes qu’un maximum, le matin, et qu’un minimum, le soir. L’influence des saisons est évidente : l’électricité positive des temps sereins est bien plus intense en hiver qu’en été. C’est en hiver que l’électricité de l’air se maintient au maximum. Le tableau suivant résume les variations moyennes de l’électricité mensuelle pendant quatre ans (Turley, de Worcester) :

Degrés.

Juillet

Degrés.

Septembre

Octobre

Novembre. . .

Juin

Décembre

Indépendamment des fluctuations périodiques que présente l’électricité de l’atmosphère, elle est susceptible de variations accidentelles qui dépendent de la température, de l’humidité de l’air, de la force et de la direction des vents, aussi n’est-elle pas la même sous toutes les latitudes. Ses variations se prononcent plus dans les contrées tropicales que dans la zone tempérée où on les observe particulièrement en été ; elles deviennent d autant plus rares que 1 on s’éloigne davantage de l’équateur. Il en est de même pour les variations périodiques. L’électricité décroît elle-même de l’équateur aux pôles; elle ne se manifeste guère au delà du 68e degré de latitude nord, et il paraît que, passé le 65e, on n’observe presque plus d’éclairs; déjà rares en Scandinavie, comparativement à la France et à l’Allemagne, les orages vont diminuant de plus en plus vers le nord, où la quantité de vapeurs qui remplit l’atmosphère devient plus petite : pendant un séjour de six ans en Groenland par 70° de latitude, Gisecke n’a entendu qu’une fois le tonnerre (1). Dans cette atmo-

(1) Kaemtz, Cours complet de météorologie, traduit par Ch. Martins. Paris, iS-i3,

privée] ATMOSPHÈRE. — ÉLECTRICITÉ. 265

sphère dense et sèche, l’électricité se conserve et s’accumule; peut-êlre l'écoulement de l'électricité d’une partie du globe vers les régions polaires donnet-il lieu à ces aurores boréales qui consolent leurs habitants de l’absence de la lumière solaire.

Les observations faites dans les temps de pluie et de neige donnent des indications très-irrégulières; cependant, si l’on fait la somme des jours pluvieux, on y trouve à peu près un nombre égal de jours où la charge de l’électromètre était résineuse, et de jours où elle était vitrée. Souvent l’électricité manifestée change plusieurs fois de signe dans les vingt-quatre heures. Saussure a remarqué que, dans les jours sereins de l’été qui succèdent à la pluie, les périodes diurnes ont l’intensité de celles de l’hiver. L’eau météorique, qui est toujours fortement électrisée, surtout en été, est presque aussi souvent résineuse que vitrée quand elle tombe en pluie : à l’état de neige elle est vitrée quatre fois sur cinq. Les pluies douces et continues n’influent pas sur l’électricité de l’air; les fortes pluies l’augmentent notablement et la rendent tantôt négative, tantôt positive. On a constaté que sous le règne des vents du sud, du sud-est et du sud- ouest, les pluies négatives sont beaucoup plus fréquentes que par les vents du nord, du nord-est et du nord-ouest. À l’approche d’un nuage de grêle, l’électromètre change souvent de signe et accuse de grandes ■ inégalités dans la tension électrique de l’air.

Par un ciel calme et pur, l’électricité libre est peu marquée à cause de sa dissémination ; mais que, par un abaissement de température, les vapeurs aqueuses qui existent constamment dans l’air se condensent en nuages opaques, l’électricité se concentre autour de leurs vésicules, et se distribue dans ces nuages suivant leurs groupements et les influences ambiantes. L’action de la terre rend ces nuages plus résineux dans la partie supérieure que dans l’inférieure. On a, du reste, beaucoup à apprendre sur la distribution de l’électricité dans les vapeurs, et sur le rôle qu’elle joue dans leur condensation, dans leur agglomération et leur groupement. Peltier a toujours observé que les nuages fortement chargés d’électricité résineuse ont une couleur d’un bleu plombé, grise, ardoisée, tandis que ceux qui sont fortement vitrés sont blancs, roses, orangés. Il ajoute : « Lorsqu’on aura bien compris la série des transformations vaporeuses sous l’influence de la température et de l’électricité du globe; lorsqu’on aura vu avec quelle facilité les nuages opaques passent à l’état de nuages transparents, et vice versû, toujours en présence de la terre puissamment chargée d’électricité résineuse et de l’espace céleste ne possédant pas la même tension ; lorsqu on aura fait une seule expérience pour s’assurer avec quelle promptitude la vapeur se produit sous l’influence électrique, alors seulement on comprendra les divers phénomènes qui peuvent résulter de ces masses de vapeurs opaques ou transparentes, chargées toutes à différents de-

in-12, p. 360, et la note E, p. 494, Sur la distribution journalière de l'électricité dans I l atmosphère, liée à l évaporation du globe et au fumage des montagnes.

206 DES MODIFICATEURS. — C1RCUMFUSA. [hvcièke

grés (l’électricité résineuse : les unes possédant des tensions énormes, les autres i en possédant de moindres, toutes tendant à s’équilibrer et ne trouvant d’obstacles que dans les distances maintenues par la différence de leur pesanteur (loc. cit., page A25). h II sera question plus bas des météores aqueux.

IL — Lumière.

Parmi les corps célestes qui éclairent notre atmosphère et communiquent i aux objets qui y sont plongés le caractère de la visibilité, le soleil et les étoiles i I seuls sont lumineux par eux-mêmes; les planètes le sont par réflexion: c’est du soleil que la terre reçoit sa plus grande lumière, probablement à cause de la proximité relative de cet astre. Grâce aux admirables expériences de L. Foucault, on est aujourd’hui fixé sur la valeur des deux théories qui se disputaient l’explication des phénomènes de la lumière : celle de l’émission est à jamais repoussée par la solution du problème posé en 1838 (3 décembre) par Ara go, et attaqué pendant douze ans par des tentatives sans succès, i médité laborieusement et illuminé enfin par le génie de Foucault (1850): c'est lui qui a démontré que la lumière se meut plus vite dans l’air que dans l’eau. Avec la même rigueur et à la suite d’une série de déterminations très-coiieor» dantes, il réussit dans les derniers mois de 1862 à démontrer que la lumière se propage dans l’air avec une vitesse de 208 187 kilomètres par seconde et que ji ce nombre, à 500 kilomètres près, doit rester comme l’expression de la vérité: I il n’a pas été contesté ; accepté par tous les physiciens et par tous les astronomes de quelque autorité, il a trois conséquences notables : 1° il réduit de 10 1A6 kilomètres la vitesse de propagation de la lumière, jusqu’alors fixée à 308 333 kilomètres par seconde; 2° cette nouvelle donnée, combinée avec la constante de l’aberration 3",fiA5, pour en déduire la parallaxe du soleil, donne, au lieu de 20", 57, la valeur notablement plus forte 8", 8616; 3° la distance moyenne de la terre au soleil se trouve diminuée environ d.un tientième, c'est-à-dire de plus d’un million de lieues (37 au lieu de oh millions de | lieues). Outre ces sources permanentes de lumière, il en est encore deux autres que nous pouvons créer à volonté et dont il n’y a pas lieu de parler ici: l’électricité et une température très-élevée. Remarquons seulement en passant que la propriété que les corps possèdent de devenir lumineux, quand ils sont chauffés au delà de 500 degrés, fait penser avec raison que la lumière et la chaleur sont deux phénomènes de même essence.

L’air atmosphérique est le corps le plus transparent qui soit connu ; toutefois ses particules absorbent une portion de la lumière qu’elles reçoivent, en laissent passer une portion et réfléchissent la troisième : c’est ce qui explique l’éclairage de la voûte du ciel qui, sans ce dernier phénomène paraîtrait noire, I illumination des objets terrestres que le soleil n’éclaire point directement, et la transition ménagée entre le jour et la nuit. Quelques-uns des météores lumineux qui se développent dans l’atmosphère doivent être mentionnés. Le crè-

/( privée] ATMOSPHÈRE. — LUMIÈRE. 267

puscule est la lumière qui précède le lover du soleil et qui suit sou coucher ;

, il provient de la réflexion de la lumière par les parties supérieures de l’atmosphère; il commence le matin (aurore), quand le soleil est encore à 18 degrés i sous l’horizon, et finit le soir, quand le soleil est descendu plus bas, vu que l’atmosphère échauffée est plus élevée le soir que le matin. L’influence des gouttes d’eau sur les rayons solaires produit l’arc-en-ciel, phénomène que fait naître aussi la lumière de la lune, mais avec des teintes faibles et sans éclat. On voit parfois des points lumineux se mouvoir avec vitesse dans l’atmosphère et marquer leur passage par une traînée de lumière analogue h celle des fusées i à baguettes : ce sont des étoiles filantes considérées en général comme des aéro-

{ litlies qui s’enflamment en pénétrant dans l’atmosphère de la terre. La lumière communique aux couches supérieures de l’atmosphère la teinte azurée dont les variations d’intensité sont mesurables au moyen du cyanomètre de Saussure ; l’air en grande masse se comporte comme un verre laiteux, laissant passer plutôt i les rayons de l’extrémité rouge du spectre et réfléchissant les rayons bleus.

La lumière se réfléchit et se réfracte sur les surfaces de séparation des i couches atmosphériques ou des veines d’air d’inégale densité; les rayons, ainsi r. déviés de la direction des corps qui les émettent, s’ajoutent à tous les autres i pour former la somme de lumière errante dans l’atmosphère ; celle-ci paraît i lumineuse par elle -même, chacun de ses points étant traversé par un rayon ■ dévié qui parvient jusqu’à nous. La lumière diffusée dans l’atmosphère a trois I sources : 1° une partie est réfléchie par les grains de poussière ou les globules de vapeur condensée en suspension dans l’air; elle se renforce de celle qui se il réfléchit ou se réfracte aux surfaces de séparation de courants inégalement humides et chauffés; ce premier contingent de lumière est blanc ou coloré • comme la lumière qui le fournit; 2° une seconde portion de lumière qui est - bleue est diffusée par les particules constitutives de l’atmosphère elle-même; 3° une troisième portion est de la lumière directement transmise ou peu déviée et à laquelle manquent des rayons bleus, d’où sa couleur orangée : « Seules ou mélangées, ces trois sortes de lumière produisent les colorations variées qui ; donnent tant de charmes à la contemplation du ciel, particulièrement aux i heures de crépuscule ou d’aurore. Ces colorations, liées à l’état de l’atmosph re, fournissent d’utiles indications sur les changements qui s’y prér parent (1). »

Le faisceau solaire que l’on reçoit dans une chambre obscure par une ouverture pratiquée au volet produit trois effets directs : une sensation lumi- ( ueu.se perçue par J appareil de la vision, une élévation de la température ambiante, une action chimique constatée longtemps avant les découvertes photographiques qui ont utilisé la radiation solaire comme un réactif d’une mu veilleuse subtilité. Pu chlorure d’argent, préparé dans l’obscurité cl soumis à 1 action du spectre, noircit, et cette altération, qui débute dans la bande

(1) H. Marié Davy, Météorologie , etc. Paris, 18GG, p. 67.

2G8 DES MODIFICATEURS. - CIRCUMFUSA. [hygiène i

violette, se propage d’un côté jusqu’au rouge extrême, et de l’autre au delà de la bande violette ; d’où il suit que l’elîet chimique se produit au maximum i dans celle-ci et franchit les limites du spectre du côté des rayons les plus réfrangibles, tandis qu’il ne les dépasse point du côté des rayons les moins i réfrangibles. Témoins de ces faits, les chimistes, les physiciens, sont amenés • à supposer dans l’agent rayonné vers nous par le soleil trois espèces de radia- j tions : lumineuse, calorifique, chimique. En médecine, en hygiène, ce serait i j abuser de l’analyse que d’étudier séparément les trois sortes d’effets de la radiation solaire. Dans l’influence que la lumière exerce sur l’économie vivante, comment distinguer celle qui procède du spectre chimique de celle qui se rapporte au spectre lumineux? Nous dirons avec Sappey(l), que si l’on a isolé ces deux spectres dans les expériences physiques, on n’a pu constater les propriétés de chacun d’eux à l’égard des êtres vivants. Il en est autrement du pouvoir calorifique du rayon solaire : il se manifeste dans l’homme par une série de phénomènes identiques avec ceux que détermine un égal degré d’élévation artificielle de la température ambiante ; et ces phénomènes ne sont pas nécessairement liés aux autres propriétés de la radiation solaire, ils fournissent à l’hygiène comme à la physiologie la matière d une étude spéciale.