V. Électricité atmosphérique
993. Il existe une grande analogie entre les effets produits par la foudre et ceux qui proviennent des décharges des grandes batteries électriques : les décharges électriques , comme la foudre, sont accompagnées d'une vive lumière qui apparaît sous la même forme; l'électricité produit, comme la foudre, la fusion des métaux , l'inflammation des matières combustibles, et la mort des animaux. Les pointes des corps
TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DÉ PHYSIQUE. gg
conducteurs voisins des nuages orageux deviennent lumineuses pendant la nuit, Comme les pointes métalliques voisines du conducteur d'une machine électrique • c'est ce phénomène qu'on désignait autrefois sous les noms de feux Saint Etme où de Castor et Pollux.
Mais ce ne fut qu'en 1752 que Franklin constata l'identité de la foudre et de l'clec- Iricité par des expériences que nous allons rapporter. Il lança contre un nuage orageux un cerf-volant armé d'une pointe et retenu par une ficelle : «l'abord le fil ne donna aucun indice d'électricité, parce qu'il n'était pas assez bon conducteur - mais une légère pluie étant survenue, il devint bon conducteur , et Franklin parvint à en tirer des étincelles. II plaça ensuite sur sa maison une barre de fer isolée, terminée supérieurement par une pointe, et à sa partie inférieure par un carillon électrique (918) :1e bruit du carillon annonça plusieurs fois que la barre était chargée d'électricité. Pendant que cet homme célèbre se livrait , à Philadelphie , à ces recherches importantes, il avait communiqué ses idées aux physiciens d'Europe, en les engageant à faire des essais.
Dalibard, physicien français, fit construire à Marly-la-Ville, près de Paris, une cabane sur laquelle il plaça une barre de fer terminée supérieurement par une pointe et isolée inférieurement: après le passage d'un nuage orageux, la barre donnait des étincelles à l'approche d'un corps conducteur. Canton , pour obvier au défaut d'isolement de la barre occasionné par la pluie, qui mouillait le support isolant, le rouvrit d'un chapeau : alors le conducteur conserva l'électricité qu'il avait acquise et il reconnut que les nuages étaient chargés tantôt d'électricité vitrée, tantôt d'électricité résineuse, et que la pluie et la neige électrisaient aussi la barre.
M. de Romas , en 1739, fit l'expérience du cerf-volant: il entrelaça la corde d'un fil de fer, il attacha à son extrémité un cordon de soie qui l'isolait parfaitement * et pour se mettre à l'abri d'une décharge trop violente, il tirait les étincelles au moyen d'un excitateur supporté par des inanches de verre de deux pieds de long, dont une des extrémités communiquait avec le sol. L'appareil ayant été dirigé vers un nuage orageux, M. de Romas parvint à tirer des étincelles qui avaient plus de dix pieds de long , et qui faisaient un bruit analogue a des coups de pistolet. On voit d'après cela combien la grande conductibilité de la corde rendait importantes les précautions que nous venons de détailler, et quel danger M. de Romas aurait couru s'il avait reçu de semblables commotions.
994. Il résulte de ce qui précède que les nuages orageux sont éleclrisés, et qu'ils le sont quelquefois fortement. H est facile, d'après cela, de concevoir la cause des éclairs et de la foudre. Lorsque deux nuages sont tous deux chargés d'électricité contraire, ou que seulement 1'un.deux est électrisé, l'autre le devient par influence; et s'ils se trouvent à une distance assez petite pour que les électricités puissent les abandonner, l'explosion qui en résulte est accompagnée d'une vive lumière, qui est l'éclair, et le bruit qui l'accompagne produit le tonnerre. La foudre n'est autre chose que la décharge d'uu nuage orageux sur la surface de la terre.
L'éclair est toujours plié en zigzag, comme les étincelles électriques que l'on obtient avec les machines : cette forme des étincelles et de l'éclair provient probablement de ce que le flux électrique comprime l'air en avant, et que, la compression ayant acquis une certaine limite, le flux se porte latéralement où il éprouve moin» de résistance; les grands crochets peuvent aussi résulter de ce que la décharge a lieu successivement sur des points plus conducteurs, qui peuvent être disposés d'une manière quelconque, par exemple sur de petits nuages. Le bruit du tonnerre ne peut pas provenir, comme on l'avait supposé, de la réflexion du son contre le» nuages, car en mer le bruit du canon n'est jamais répété, quels que soien* le nombre
T«AIIB DE PiTSlQlE. T. II. 7
90 TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE MiSIQirE.
et la disposition des nuage». Le bruit du tonnerre provient de h série des bruits qui se manifestent dans les principaux centres d'ébranlement ; les coups sont *ucces»ih c analogues à un roulement de tambour lorsque l'observateur est a de. distances
différentes des centres d'explosion , et les intervalles sont mesures par le temps que le son met à parcourir les différences des distances; mais on n entend qu un seul coup lorsque l'observateur est sensiblement à la même distance des points ou les chocs sont produits. Les effets produits par la foudre sont ou des mouvements d transport, ou des effets de chaleur, ou des actions chimiques, analogues aux effets que nous produisons avec nos puissantes batteries électriques, mais qui sont bien
autrement énergiques. , , , ., .
095 La Poudre tombe en général de préférence sur les corps les plus élevés, leb que les clochers, les arbres; mais on conçoit que la faculté conductrice doit exercer aussi une grande influence. Dans les plaines, la foudre tombe de préférence sur fc* arbres et surtout sur ceux qui sont très-élevés, parce que le bois en végétation est bon conducteur : ainsi les arbres sont des abris dangereux pendant 1 orage.
Les clochers sont aussi des abris dangereux dans les temps d orage quand ils ne sont point garnis de paratonnerres, surtout à cause du préjugé si generalemeat répandu de sonner les cloches : car un graud nombre d'expériences concourent a prouver que la foudre tombe plus fréquemment sur les clochers où l'on sonne que sur ceux où I on ne sonne pas. En 1718, M. Deslande fit savoir à l'Académie que, «lins la nuit du 14 au 15 avril, la foudre était tombée en Bretagne sur vingt-quatre églises, que ces églises étaient précisément celles où l'on sonnait , et que la foudre avait épargné celles où l'on ne sonnait pas.
996 Lorsqu'il se trouve au-dessous du sol et a une petite dislance, de grande! masses d'eau ou de grandes masses métalliques , elles s'électrisent fortement par influence, et peuvent déterminer la chute de la foudre sur des lieux très-bas. Il est très-probable que c'est à ces dernières circonstances qu'est due la formation des tul»c> vitrifiés, désignés sous le nom de tubes fulminaires , qui ont été trouves dans les plaines de la Silésie , de la Prusse , du Cumberland et au Brésil. Ces tubes , qui n ont que quelques millimètres de diamètre intérieur, ont souvent a pouces de diamètre extérieur, et quelques-uns 20 à 30 pieds de longueur. Ces tubes sont enfoncés dan* le sable dans des directions diversement inclinées ; leur surface intérieure est complètement vitrifiée, et leur surface extérieure formée de grains de sable seulement anglutinés ; il est très-probable que ces tubes ont été formés par le passage de la foudre à travers lesable où ils ont été trouvés. C'est d'ailleurs ce que MM. Savart et Hachette .ont mis hors de doute : en faisant passer une forte décharge électrique a travers du terre en poudre , ils ont obtenu de petits tubes formés de poudrede verre agglomérée.
997. Quand la foudre pénètre dans le corps des animaux , elle détermine drs lésions dans les organes et principalement dans le système vasculaire; c'est à cause de ces lésions que la putréfaction se manifeste très-proiiiplement. On attribue aui orages l'acescencc du lait et une plus prompte corruption des chairs ; mais la température élevée de l'air dans les orages pourrait bien être la cause unique de ces phénomènes. La foudre rend magnétiques les barres de fer sur lesquelles elle passe et change souvent les pôles des aiguilles aimantées ; ce sont des faits qu'on produit aussi directement par des décharges électriques.
998. Fusinieri a reconnu des traces de soufre aux extrémités des racines d'un peuplier par lesquelles la foudre était sortie; M. Boussingault a reconnu de l'oxyde de fer sur des arbres foudroyés , et une matière charbonneuse sur des roches cyaoitiques; s'il était démontré que la foudre n'avait point traversé avant d'autres corps d'où ces dépôts auraient pu être entraînés, il faudrait admettre que ces
substances étaient dans la foudre, et il serait bien difficile dVn comprendre l'origine.
999. La foudre, en traversant l'air, y produit de l'acide nitrique par la combustion de l'azote : c'est probablement là l'origine des nitrières naturelles ; aussi M. Boussingault a observé aux environs de Rio Bamba que le nitre se forme de préférence dans les lieux où les orales sont fréquents.
1000. Choc en retour. La foudre produit encore un phénomène particulier connu sous le nom de c/toc en retour f et qui consiste en ce que des hommes et des animaux éprouvent de violentes commotions, et quelquefois meurent subitement, à l'instant où la foudre éclate à un autre point qui peut être très-éloigné. Ce phénomène s'explique d'une manière très-simple. Eu effet, soit ABC (/ig. Utiii) un nuage chargé d'électricité que je suppose positive : les points de la surface du sol qui correspondent aux points A et C seront électrisés par influence; si l'explosion a lieu au point A, la partie du sol correspondante au point C rentrera brusquement à l'état naturel par le retour de l'électricité positive qui avait été refoulée dans le sol et y était retenue par l'action de l'électricité du nuage, et ce retour subit devra nécessairement produire de violentes commotions dans les êtres organisés qui se trouveront au point 6*. On peut mettre en évidence l'effet du choc en retour pur l'expérience suivante. On place à une certaine distance d'une machine électrique un conducteur garni d'un électromètre : ce dernier s'éleclrise par influence, ce qu'on reconnaît à la déviation du pendule , et la recomposition des fluides qui a lieu toutes les fois qu'on décharge la machine produit dans le pendule un mouvement très-sensible ; en remplaçant l'électroscope par une grenouille écorchée, elle éprouve de vives agitations quand on tire une étincelle de la machine. Le choc en retour ne produit jamais les effets de transport et de chaleur qui accompagnent toujours la chute de la foudre sur les corps qu'elle frappe directement.
1001. De la grêle. Parmi les phénomènes qui accompagnent les orages , il en est un dont nous n'avons point encore parlé , et qui produit souvent de terribles effets , c'est la grêle. La grêle se forme, dans nos climats, au printemps et en été, aux * heures les plus chaudes de la journée; elle tombe rarement pendant la nuit. La grêle précède les pluies d'orage , les accompagne quelquefois , mais les suit rarement ; les nuages qui versent la grêle sont en général peu élevés, d'un gris cendré qui leur est propre; leurs bords sont échancrés. Les grêlons sont formés d'un noyau de neige environné de plusieurs couches concentriques de glace.
On avait supposé que la grêle devait son origine à de l'eau de pluie dont les gouttes s'étaient congelées à une grande hauteur, et qui , dans leur chute, rencontraient de nouvelles gouttes liquides dont les molécules congelées s'arrangeaient autour d'elles par des couches concentriques, et augmentaient leur volume; mais, comme la grêle ne se forme souvent qu'à une petite hauteur, on ne peut pas admettre que, dans le petit espace qu'elle parcourt, les grains puissent acquérir un poids qui va souvent jusqu'à plus de 30 grammes. M. Mallenci affirme en avoir vu du poids de 1 livre et demie, 730 grammes. Voila a expliqué l'accroissement de volume des grêlons de la manière suivante. Il suppose deux nuages chargés d'électricités contraires , voisins l'un de l'autre , et dont le plus élevé contient de petits grains de grêle provenant de la congélation subite de la vapeur qu'il renfermait : la grêle tendra à tomber en vertu de son poids, et sera repoussée par le nuage inférieur aussitôt qu'elle eu aura partagé l'électricité; le nuage supérieur l'attirera et la repoussera de la même manière, et , dans ce trajet réitéré d'un nuage à l'autre, les grains de grêle,rencontrant de la vapeur aqueuse, la condensent à leur surface, et augmentent de volume par couches concentriques, jusqu'à ce que l'action de la pesanteur les fasse tomber. Un fait qui vient à l'appui de cette explication consiste en ce que la chute
de la grêle est ordinairement précédée par «n bruit semblable à celui que jP"^i™< fe'c'boc de corps dur, , B i.é, ^^^^^^^Z pourquoi Pal.racUon, q«. est »•« P'— ^"u e point admi«. On peut dire
la trrfle est due à des phénomènes électriques. ,
1002 Del " trombes. Une trombe est un nuage en colonne a peu près vertical , assez oniina'rement évasé par le haut, où il se confond avec ^
parait suspendu, et communément terminé par le bas «1^.^^;^ Jnrhée de a terre Ce nuage lance tout autour de lui à des distances cousidt.al.ks unf^ * eréle; l'air qui l'environne est dans une
grande a G itatior ,.11 déracine les arbres ; renverse les édifices, et entraîne tout ce qu, ne P es en e pas une très-grande résistance; enfin, lorsqu'une trombe passe au-dess«, Se P aTle liquide est soulevé dans la trombe comme s'il étaU aspire. C e. ^probaWe. ment à ce dernier phénomène que sont dues les pluies de crapauds, qui ont ete trop Auvent ^ouse" ées'pour qu'il s'oit permis de nier leur ««'^^Vn'lSÏ i.lonre dans la mer par sa partie inférieure, et qu'elle est traversée par un boulet de ï non o rdinai rcTent elle se divise : la partie inférieure disparaît, e la partie super e7e' « Île suspendue aux nuages. Les phénomènes qui se produisent dans les l ombe ams que les circonstances qui les produisent, sont complètement inconnu 1 Dans nos climats, les orages ont principalement '^.^"^^ saison des orages commence précisément à l'époque ou le soleil approche du zénith
( *im U ÊMrirtéde l'air. Non-seulement le. nuages sont souvent chargés d'électricUé, mais l'air atmosphérique l'est aussi, même dans les jours sereins du mou» dan nos climats; dans le. mers polaires il n'est jamais electr.se e .1 n y a jam d orages ( Scorcsby ). L'appareil dont on se sert pour reconnaître 1 électricité de 1 a* eTcomposé d'un é ectroscope ordinaire, surmonté d'une t.ge métallique terminée par rejointe ou par une petite lampe : l'air raréfié devenant meilleur conducteur l'instrument se charge plus facilement ( Voila ); ma.s comme la combustion même d g ge de l'électricité' il ne faut pas confondre l'électricité qui résulte de celte eau* avec celle qui provient de l'atmosphère. Pour cela, on peut établir la communication entre la tige et l'électromètre par un tube de verre rempli d'eau distillée, qui possède une conductibilité suffisante pour transmettre l'électricité de l'air, mais insuffisante pour transmettre celle de la combustion. Pour obtenir 1 électricité de 1 air a une grande hauteur, on peut se servir d'une flèche fixée à un fil meta lique dont l extrémité se termine par un anneau très-large passé dans la tige de 1 electrometre : le fil ne se détache de l'instrument que quand il a été complètement développe par le mouvement de la flèche. Dans les observatoires on se sert d'une tige de bois verticale de 6 à 7 mètres de hauteur, environnée de plusieurs fils métalliques, isolée dans toute son étendue et supportée par un cylindre de verre enduit de gomme laque ; une tige communiquant avec un puits se termine supérieurement par un timbre placé à quelques centimètres des fils métalliques, et dans l'intervalle se trouve une boule métallique suspendue à un fil de soie : le bruit avertit que la tension de la tige a acquis une certaine énergie, el le mouvement de la boule la décharge. Un électromètre est en communication permanente avec la tige, et on peut à volonté établir aussi une communication permanente entre la lige et la tringle qui descend dans le sol. Mais les indications de îéleclromètre sont loin de présenter une complète certitude, car nous verrons bientôt que l'air et la terre possèdent des électricités de signes contraires; et, comme l'électricité de l'air agit directement pour écarter les pailles, et que celle de
OS
la terre agit par influence, toutes deux concourent à augmenter la divergence. Il faudrait, à côté de l'instrument atmosphérique, en avoir un autre qui ne serait soumis qu'à l'influence de la terre, et il suffirait pour cela qu'il n'eût point de lige, et qu'il ne fût pas élevé au-dessus du sol à plus de 2 ou 5 pieds.
Il résulte des nombreuses expériences faites par MM. Saussure, Biot et Gay-Lussac, Beccaria, Schubler, Arago, 1° que, quand le ciel est serein, l'électricité de l'air est toujours positive, dans les plaines comme sur les montagnes, par tous les vents et par toutes les saisons, même quand la terre est couverte de neige; 2° que l'électricité est plus grande dans les lieux élevés que dans les lieux bas, nulle dans les maisons, dans les rues ; mais qu'elle est sensible, dans les villes, sur les ponts et sur les places, et que dans un même lieu elle augmente à mesure qu'on s'élève au-dessus de la surface de la terre ; en rase campagne, elle ne commence à être sensible qu'à 3 ou
4 pieds au-dessus du sol ; 5° que l'électricité de l'air serein est plus forte en hiver qu'en été; 4° que chaque jour, par un ciel serein, l'électricité de l'air a deux maxima et deux minima : le premier maximum a lieu de 7 à 9 heures du matin et le second de 7 à 9 heures du soir, le premier minimum vers 4 heures du matin et le second de
5 à 10 heures du soir; enfin que la tension électrique aux deux maxima et aux deux minima va en croissant de juillet à janvier, et en décroissant de janvier à juillet. Ces variations périodiques proviennent probablement et de la production de l'électricité, et de la quantité de vapeur d'eau qui se trouve dans l'atmosphère, et enfin des décharges accidentelles de l'atmosphère par les pluies et les orages : dans les temps d'orage, l'électricité de l'air change à chaque instant de signe et d'intensité.
1004. Causes de l'électricité atmosphérique. Les circonstances dans lesquelles l'électricité se développe sont très-nombreuses ; jusqu'ici il n'a été question que du . frottement : nous étudierons les autres causes quand nous aurons fait connaître les propriétés de l'électricité en mouvement ; mais nous devons indiquer ici les principales causes de la production de l'électricité atmosphérique. Ces causes sont l'évaporation et la végétation. Nous verrons bientôt que, quand on évapore une dissolution renfermant un sel , la vapeur d'eau s'électrise positivement, et la liqueur négativement ; on conçoit, d'après cela, que cette cause de développement d'électricité doit être très-puissante, la surface des eaux occupant une très-grande partie de la surface de la terre. Les plantes sous l'influence de la lumière décomposent l'acide carbonique de l'air, absorbent le carbone et émettent de l'oxygène qui se dégage toujours chargé d'électricité négative ; pendant la nuit, les phénomènes sont opposés. D'après M. Pouillet, une surface de 100 mètres carrés en pleine végétation produit dans un jour une quantité d'électricité suffisante pour charger la plus forte batterie; mais dans ces expériences, M. Pouillet n'a point tenu compte de l'électricité produite par l'évaporation, et cette cause de développement d'électricité est plus grande que celle qui provient de la végétation : car l'électricité développée dans ces expériences avait le signe de celle qui résulte de l'évaporation.
Nous rapporterons quelques expériences de M. Maltenci qui viennent à l'appui des faits que nous venons de citer. Ce physicien, après avoir isolé une lame métallique de trois pieds carrés de surface, la mit en communication par un fil métallique avec un éleclroscope à feuilles d'or garni de son condensateur, puis il exposa cette lame au soleil à une température de 26* à 30° Réaunuir, et la couvrit de terre ordinaire mouillée avec une forte dissolution de sel marin : l'évaporation avait à peine commencé que les lames d'or divergeaient sensiblement par l'électricité positive. Cette expérience, répétée plusieurs fois avec différentes espèces de terre et différentes dissolutions , a constamment donné les mêmes résultats; mais la divergence des lames d'or était d'autant plus grande que l'air était plus agité,
parce qu'alors l'évaporation était plus rapide. Dans un bois, un électromètre surmonté d une tige tle bois terminée par une flamme ne donne point de signei électriques ; en sortant du bois, on obtient presque toujours une indication d'électricité positive. L'électricité manque souvent dans l'air pendant les nuits calmes et sereines ; mais, au point du jour, on trouve toujours dans les bois de l'électricité négative, qui bientôt disparaît. L'absence de l'électricité dans les bois pendant le jour peut s'expliquer par les électricités de signes contraires développées par 1 evaporalion et la végétation, et l'électricité négative pendant la nuit résulte probablement de l'électricité négative du sol que les plantes versent dans l'air.
1005. Il résulte nécessairement de ce qui précède qne les mers, les lacs et les rivières, et, en général, toutes les eaux qui recouvrent la surface du sol et toutes les terres arides, doivent constamment se charger d'électricité négative, et que les terrains couverts de plantes doivent se charger d'électricité positive, mais seulement pendant la saison de la végétation et pendant le jour; mais, comme les terres végétales donnent toujours naissance à de la vapeur d'eau, et qu'il en est de même des plantes, l'effet de la végétation doit être en grande partie dissimulé par celui de l'évaporalion : alors la surface de la terre devra principalement se charger d'électricité négative, et cette électricité développée à la surface du sol devra ensuite se disséminer suivant la conductibilité des terrains qui le composent. Volta a d'ailleurs démontré d'une manière directe le fait de l'état électrique négatif de la terre : les pluies artificielles îles cascades, telles que celles de Reichenbach et de Stendbach, possèdent l'électricité négative, ce qui ne peut s'expliquer qu'en admettant que l'eau, jaillissant contre les rochers, en a partagé l'état électrique. L'électricité de l'air devrait être toujours plus grande vers le milieu de la journée qu'au lever et au coucher du soleil, en été qu'en hiver, et dans les pays chauds que dans les pays froids; mais les variations de l'étal hygrométrique de Fuir, produisant des variations correspondantes dans sa conductibilité, doivent occasionner de grandes anomalies; elles expliquent trèsbien les observations de Saussure, qui ne s'accordent pas avec les lois que suivrait l'électricité de l'air sec. L'électricité de l'air devra être positive; elle pourra être nulle à une petite hauteur, surtout daus les lieux bien boisés, et même négative par la communication directe de l'électricité du sol ; l'électricité de l'air devra nécessairement s'accumuler dans les nuages, qui conduisent l'électricité beaucoup mieux que l'air; la pluie, les brouillards, devront servir souvent de conducteurs pour décharger l'électricité de l'air, et quand ces conducteurs seront insuffisants, l'électricité des nna jes se déchargera brusquement sur la t»rre, dont la tension électrique aura été augmentée par influence.
L'électricité positive des nuages et négative de la terre explique très-bien pourquoi les nuages se rassemblent autour du su m m et des hautes montagnes, et semblent y adhérer avec une force suffisante pour résister souvent à des vents assez forts.
1006. <.c q i| i précède explique 1 état électrique de l'air dans les temps sereins; mais il reste à expliquer la formation des nuages orageux, et les variations de nature de l'électricité de ces nuâges. La vapeur d'eau conduisant l'électricité beaucoup mieux que l'air sec, on conçoit que les vapeurs, en se réunissant pour former les nuages, doivent entraîner avec elles une grande partie de l'électricité qui se trouvait dans l'espace où elles étaient disséminées; il est aussi assez probable que les nuages ne deviennent orageux que quand ils sont devenus assez denses pour que l'électricité , qui jusqu'alors était restée répartie autour de chaque globule, se réunisse en totalité à la surface du nuage. Il est probable aussi que les images éleeti isés négativement proviennent de ce qu'ils ont été ékclrisés par l'influence d'autres nuages positifs, lorsqu'ils communiquaient avec la terre par des rochers , des arbres ou des vapeurs , et que la
communication a cessé par une cause quelconque. Des nuages peuvent aussi être négatifs seulement dans certaines parties. Il secait possible aussi que les vents de différentes directions qui existent toujours pendant les orages donnassent aux masses d'air, qui se trouvent à des températures différentes , des électricités de signes contraires.
1007. Paratonnerres, Les paratonnerres sont de grandes verges métalliques placées au sommet des édifices , et qui communiquent avec la terre humide ou avec l'eau par des conducteurs de même nature, et sans solution de continuité. Lorsqu'un nuage chargé d'électricité passe dans le voisinage, le paratonnerre est éleclrisé par influence; l'électricité de nature contraire à celle du nuage s'accumule vers la pointe» tandis que l'autre est refoulée dans le sol; la première s'écoule continuellement par la pointe, et neutralise souvent sans explosion l'électricité libre du nuage orageux. On peut facilement vérifier le fait que nous venons d'énoncer, en plaçant au-dessous ou à coté d'un conducteur isolé et éleclrisé une pointe communiquant avec le sol.
L'invention des paratonnerres est due au célèbre Franklin ; leur utilité a elé constatée par une expérience de plus de soixante-dix ans.
1008. Aux États-Uuis d'Amérique, où les orages sont plus fréquents et plus redoutables qu'en Europe , l'usage des paratonnerres est devenu populaire. Un grand nombre de bâtiments ont été foudroyés, et on en compte à peiue deux qui n'aient pas été mis entièrement à l'abri de la foudre par leurs paratonnerres. Il n'y a pas à craindre non plus que les édifices armés de ces appareils soient, par cela même, plus exposés à être foudroyés : car l'influence des paratonnerres ne s'exerce qu'à une petite distance ; d'ailleurs , la propriété qu'auraient les paratonnerres d'attirer les nuages orageux supposerait aussi celle de transmettre librement l'électricité au sol, et, par conséquent, il n'en pourrait résulter aucun inconvénient.
1009. Nous avons dit que les paratonnerres devaient être terminés par des pointes aiguës : cette condition est importante pour que l'influence s'étende à la plus grande distance possible, et que le nuage soit neutralisé avant de se trouver à la dislance explosive; si la lige élail arrondie, elle n'en préserverait pas moins l'édifice; seulement il pourrait y avoir explosion sur le sommet de la tige, mais le fluide n'en suivrait pas moins le conducteur de préférence aux substances beaucoup moins conductrices qui constituent l'édifice. D'après le docteur Rittcnhousse , les pointes d'un grand nombre de paratonnerres de Philadelphie ont été émoussées par la fusion, et on n'a point observé que les bâtiments auxquels ils appartiennent aient été frappés de la foudre depuis la destruction de ces pointes.
1010. 11 nous reste maintenant à examiner les détails de construction nécessaire pour que les paratonnerres remplissent exactement l'objet auquel ils sont destinés.
1° La pointe qui termine la tige doit être très-aigue, afin qu'elle agisse sous la plus petite influence possible, et par conséquent à la plus grande distance possible du nuage; et de plus, il est indispensable qu'elle ne puisse s'oxyder par le contact de l'air, ni se fondre facilement par des décharges électriques : car, si la pointe s'arrondissait ou par l'oxydation ou par la fusion , elle attirerait le nuage , et provoquerait les explosions que l'on veut éviter, mais qui cependant seraient sans danger (1009); la pointe doit donc être formée «l'un métal difficile à fondre et non oxydable à Pair. On emploie ordinairement le platine; on termine la tige de fer par une tige de cuivre d'environ 0»,tfO, à l'extrémité de laquelle on soude à l'argent une aiguille de platine de O^OS de longueur.
2° La lige doit être assez élevée pour protéger tout l'édifice ; d'après les observalions de Charles, qui s'était beaucoup occupé de cet objet, il pr.ralt qu'une tige aiguë protège contre la foudre un espace circulaire dont le rayon est double de sa hauteur :
U fondra donc donner à la lige une hauteur égale au quart du diamètre de l'édifice qu'elle doit protéger. Si l'édifice avait de trop grandes dimensions , on y placerait plusieurs paratonnerres; leur distance devrait être quatre fois plus grande que leur hauteur; les longueurs des tiges de paratonnerres le plus souvent employées sont
de 7 à 9 mèlrcs.
5° La partie inférieure de la tige devrait être isolée de l'édifice , et n'être en communication qu'avec le conducteur ; mais cet isolement serait très-difficile à exécuter et à maintenir. Heureusement il n'est point indispensable, car l'électricité suit toujours de préférence les bons conducteurs : ainsi on pourra fixer la partie inférieure de la tige à une des pièces de charpente de la toiture.
4° Le conducteur qui fait communiquer la lige avec le sol doit y arriver par le plus court chemin, n'avoir aucune solution de continuité, et se prolonger jusque dans un puits ou dans un lieu humide, afin que la communication soit plus immédiate ; si le terrain était sec, il faudrait faire descendre le conducteur de 4 ou 5 mètres dans la terre , et l'environner de charbon calciné , de braise (1) ; le coke est encore préférable, étant meilleur conducteur. Du fer ainsi enveloppé n'avait éprouvé aucune altération après trente ans. 11 faudrait diriger de ce côté les eaux pluviales. Dans tous les cas, il faut que l'extrémité qui plonge dans la terre ou dans l'eau se divise en plusieurs branches , afin que la communication avec le sol soit la plus étendue possible, car c'est là que réside la principale cause de l'efficacité de l'appareil (2).
5° Le conducteur n'a pas besoin d'être isolé , par la raison que nous avons donnée plus haut; on lui fait suivre les murs de l'édifice en le soutenant par des tringles scellées dans les murailles et sur les toits.
6° La tige et les conducteurs doivent avoir des dimensions suffisantes pour que de fortes décharges ne puissent pas les fondre; on a reconnu par expérience qu'il suffisait de donner à la partie inférieure de la lige un diamètre de O^OîS, et aux conducteurs 0»,025.
7° La difficulté de former le conducteur avec des barres de fer a fait imaginer de les remplacer par des cordes en fil de fer; celles de 15$ à 16 millimètres de diamètre paraissent suffisantes dans tous les cas. Pour éviter l'oxydation du métal , on courre ordinairement les conducteurs d'une couche de goudron.
8* Lorsque l'édifice renferme des pièces métalliques un peu considérables , telles que des gouttières ou des lames de plomb, il faut les faire communiquer avec le conducteur.
9° Lorsqu'on place plusieurs paratonnerres sur un édifice, on établit un conducteur pour chaque paire de liges.
10° Quelquefois on place sur les bâtiments isolés des tiges horizontales ou plus ou moins inclinées, communiquant avec le conducteur ; elles servent à préserver l'édifice des lambeaux de nuages orageux que les vents pourraient jeter sur ses faces.
La figure 567 représente la tige d'un paratonnerre, et la figure 568 la disposition de la tige et des conducteurs sur un édifice. Une grande partie de ce qui précède a été extrait du rapport fait à l'Académie par M.Gay-Lussac, au nom d'une commission chargée de rédiger une instruction sur les paratonnerres. (Voyez, pour plus de détails, les Annales de physique et de chimie, tome xxvi.)
(1) Le charbon non calciné ne conduit ni léleclricilc ni la chaleur, il br ùle facilement clam l'air ; U chai bon calciné conduit, facilement lVloctrieilé cl U chaleur, mai* il brûle difficilement et t'cteiul dani l'air : ce dernier à une plus grande dciuité que le premier, et absorbe moin» d'eau à l cUt de vapeur ou par immersion que le premier.
(2) En 1753 Je profe«cur Richmann, do Ktersbourg, fut foudroyé pour .'être approché de trop pre» d une lije métallique uolec qu'il avait placée »ur sa. m«i»on.
TffAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE PMfSlQUE.
1011. On a prétendu que les paratonnerres pouvaient avoir de l'influence sur la chute de la grêle ; mais il est évident que ces appareils n'auront quelque efficacité qu'autant que les pointes qui les terminent pourront agir sur les nuages orageux. Dans les vallées fermées par des montagnes élevées et voisines, et qui seraient hérissées de paratonnerres, il est très-probable que l'on parviendrait à empêcher la formation de la grêle, parce que ces instruments exerceraient leur influence à des hauteurs suffisantes ; mais dans les grandes plaines il parait difficile d'élever des paratonnerres de manière à pouvoir conjurer l'orage. Il y a entre la foudre et la grêle cette grande différence : la foudre n'éclate que lorsque l'objet sur lequel elle doit se porter est déterminé; la grêle, au contraire , se forme indépendamment des corps sur lesquels elle doit tomber. On conçoit d'après cela que les paratonnerres préservent constamment, et dans toutes les circonstances, des effets de la foudre, et qu'ils ne peuvent empêcher la formation de la grêle qu'autant que les nuages orageux sont dans leur sphère d'activité ; ce qui ne peut avoir lieu que dans certaines circonstances.
