CONSTITUTION DE L ATMOSPHÈRE

temps de la rotation de la terre en secondes ; on aura, pour calculer x (83),

Téquation — = -— . On trouve ainsi a;= 36 000 kilomètres à peu

près, ou environ 6,6 fois le rayon de la terre. Mais d'autres considérations qui seront développées plus tard, niontrent que Tatmosphère ne s'étend pas aussi haut; on admet qu'elle n'a pas plus de 50 à 60 kilomètres de hauteur. La densité des couches qui composent l'atmosphère diminue à mesure qu'on s*éléve, et la force expansive de chacune d'elles est contrebalancée par le poids de celles qui sont au-dessus. Mais il faut expliquer comment la dernière couche infiniment mince, qui forme, pour ainsi dire, la surface supérieure de la masse atmosphérique, n'est pas lancée dans l'espace par sa propre force expansive. Pour cela, remarquons que, cette force expansive est très faible, parce que la densité de cette couche est très petite, et que la température est très basse dans les régions supérieures de l'atmosphère, comme nous le verrons plus tard, et il suffit, pour qu'il y ait équilibre, que le poids des dernières molécules contrebalance la force extrêmement faible avec laquelle elles sont repoussées par celles qui sont au-dessous.

Poisson a émis une autre opinion sur l'état de cette dernière couche. Il admet qu'elle est portée à un degré tel de raréfaction et de froid, que ses molécules n'exercent plus de répulsion les unes sur les autres ; de sorte que l'air qui la compose se comporte comme un liquide non évaporahle. Si cette couche pouvait se dissiper dans l'espace, elle débarrasserait de toute compression celle qui se trouve au-dessous. Celle-ci se dissiperait donc à son tour, puis celle qui la suit, jusqu'à ce que toute l'atmosphère ait disparu. Cette manière originale de concevoir l'état de la couche-limite n'est pas nécessaire; l'explication que nous avons donnée en premier lieu fournissant une solution satisfaisante de la question.

Les anciens avaient reconnu que l'atmosphère devait être limitée. Possidonius, d'après Pline, lui donnait une hauteujrdc 15 lieues de 26 au degré, sans qu'on sache sur quelles bases il appuyait son opinion . Alhazen, d'après les observations du crépuscule, admettait 19 lieues. M. Biot, en 1839, en partant d'observations faites à des hauteurs successives par Gay-Lussac, de Humboldt et M . Boussingault, est arrivé à assigner à l'atmosphère une épaisseur au plus de 47 000 mètres. A 34144 mètres de hauteur, la pression serait de 1 millimètre de mercure au plus, comme sous le récipient d'une bonne machine pneumatique.

Du reste, l'épaisseur de la couche atmosphérique n'est pas partout la même. Elle est plus grande à l'équateur que vers les pôles, la force centrifuge produisant sur l'air un renflement plus marqué que sur la terre, parce que le rayon décrit est plus grand, et l'air chaud de l'équateur étant moins dense que celui des pôles.

Une circonstance remarquable, découverte par Dalton, c'est que la hauteur d'une atmosphère de gaz ne dépend pas de sa masse, mais seulement de son poids spécifique. En effet, si l'on partage une colonne verticale de gaz en équilibre, en tranches horizontales, et que l'on double, par exemple, la quantité

368 CORPS r.AZErx.

de gaz contenue dans chacune d'elles, Télaslicité d'une tranche quelcx)nque sera doublée ; mais la densité de celles qui sont au-dessus étant aussi doublée, leur poids continuera à faire équilibre à la force élastique de la tranche considérée.

388. Poids de l'atmosphère. — Le poids de l'atmosphére équivaut an poids d'une couche d'eau de 10",33 d'épaisseur, en négligeant l'espace, relativement très petit, occupé par les montagnes et le relief des continents. On trouve ainsi un nombre qui n'est pas tout à fait la millionniéme partie de la masse de la terre, et qui représente plus de 5 quintillions de kilognmmes. Pour nous faire une idée d'un nombre aussi grand, nous dirons que l'atmosphère pèse autant que 5,412,800 cubes d'eau d'un kilomètre de côté. Celle évaluation ne représente, à la rigueur, que la pression en poids exercée par la totalité de l'atmosphère sur la surface de la terre ; pour qu'elle en représente le poids, il faut négliger la diminution do la pesanteur à mesure qu'on s'élève dans 1 atmosphère.

Indépendamment de l'air répandu au-dessus de la surface du globe, il y a encore celui qui est dissous dans les eaux de la mer et qui a pénétré dans l'intérieur des terres. Cotte quantité d'air forme, d'après M. Saigey, rb delà masse de l'atmosphère ; en y rentrant, elle augmenterait la pression, de 5 millimètres de mercure.

n. Phénomènes barométriqaes.

389. HAUTEUii KOTENNE DU BAROHËTRE. — La haiHcur du baromètre en on même lieu variant continuellement, on s'est appliqué à en chercher la moyenne. Pour cela, on observe le baromètre d'heure en heure, et l'on divise par 24 ia somme des résultats obtenus. On a akisi la moyenne du jour. En divisant, parle nombre des jours du mois, la somme des moyennes de chaque jour, on oblienl la moyenne mensuelle. En divisant par 12 la somme des moyennes des différents mois, on a la moyenne de rannée. Enfin, en faisant la somme des moyennes annuelles observées pendant un nombre suffisant d'années, et la divisant par ce nombre, on obtient la hauteur moyenne harojnétrique du lieu des observations.

On peut aussi prendre la hauteur maœijnujn et la hauteur minimum de chaque jour, et chercher les valeurs moyennes de ces hauteurs pendant plusieurs années. A Paris, le maximum se manifeste à 9 heures du matin, et le minimum à 3 heures du soir. Si l'on prend ensuite la moyenne entre le maximum et le minimum moyens, on trouve qu'elle coïncide avec la moyenne du lieu. Enfin, une seule observation faite chaque jour entre midi et une heure, peut aussi donner cette moyenne, comme il résulte des observations faites par Bouvard. de 4816 à 1826. L'heure exacte à laquelle se manifeste la moyenne dépend de la latitude ; c'est à midi et demi qu'il faut observer à Paris, et à une heure, entre les tropiques. Le moment change aussi un peu avec les saisons.

PHENOMENES BAROMETRIQUES.

390. BaroBiétrographes. — Pour rendre moins pénibles les observations diurnes du baromètre, on a imaginé divers appareils, nommés harométrographes, qui enregistrent eux-mêmes, à des intervalles de temps déterminés, la hauteur de la colonne de mercure. Certains de ces appareils fonctionnent au moyen de Télectricité , nous les décrirons plus tard ; d'autres enregistrent les hauteurs au moyen de la photographie. Dans tous ces appareils, il y a un mouvement d'horlogerie qui fait marcher une feuille de papier sur laquelle les observations sont inscrites.

La fig. 329 représente un barométrographe construit par M. Hardy, d'après un appareil analogue établi à l'observatoire d'Utrecht, sur les données de M. Krecke, mais notablement modifié et perfectionné, abn est un baromètre à siphon à branches égales. Un flotteur suit en n les mouvements du niveau du mercure, et les transmet à une régie mince et flexible//, par l'intermédiaire d'un cordon passant sur une poulie très mobile p. La règle glisse librement dans deux brides qui servent à la guider; elle porte par derrière, un crayon dont la pointe est très près d'un gros cylindre vertical ce, tournant régulièrement autour de son axe. Ce cylindre, sur lequel est appliqué une feuille de papier, reçoit son mouvement, d'une horloge H. Toutes les demi-heures, cette horloge fait mouvoir un marteau or, dont la tête frappe sur la règle //. Celle-ci étant flexible, la pointe du crayon est poussée contre le cylindre et marque un point, dont la position indique la hauteur du crayon, et par conséquent celle du niveau n*. Sur la feuille de papier qui enveloppe le cylindre est tracée une ligne horizontale divisée en parties égales qui indiquent les heures. On ajuste le papier de manière que cette ligne soit à la liauteur où se trouve le crayon quand la pression atmosphérique a une valeur connue, par exemple la moyenne du lieu. La dilTérence entre la hauteur barométrique à l'heure indiquée, et la hauteur prise pour terme de comparaison, est alors donnée par la distance du point marqué au trait horizontal. Enjoignant par une courbe les points marqués, on voit d'un seul coup d'œil la marche du baromètre pendant 24 heures.

Dans les observatoires, un thermomètre enregistreur, dont nous expliquerons plus tard le mécanisme, indique aussi les températures de demi-heure en demiheure ; ce qui permet de ramener les hauteurs barométriques à ce qu'elles seraient à 0°.

Fig. 329.

1 Dans Pappareil construit par M. Ilardy, Thorloge est mise en mouvement par un courant électrique ; et c^est au9si réieclricité qui fait frapper le marteau aux époques voulues. I S4

La fig. 330 représente l'ensemble du barométrographe photographique de M. Ronals. l/appareil est placé dans Tobscurité. hb est le tube barométrique, et 8 la flamme d'une lampe ou d'un bec de gaz. Cette flamme est placée an foyer d'un miroir cylindrique vertical p, à section parabolique, qui réfléchit les rayons lumineux parallèlement les uns aux autres dans une direction horizontale. Ces rayons sont reçus par une lentille cylindrique verticale /, qui les concentre en un foyer linéaire à l'endroit même où se trouve le tube du baromètre 66. En e est un écran percé d'une fente étroite verticale qui ne laisse passer qu'un mince faisceau de rayons lumineux. Une lentille L forme en rr\ comme dans le daguerréotype, une image renversée et grossie de la partie de la fente qui dépasse le haut de la colonne de mercure ; les rayons provenant de la partie de

Fig. 330.

la fonte inférieure à ce niveau étant arrêtés par le mercure. L'image est reçue par une feuille de papier sensible, c'est-à-dire imprégnée de substances susceptibles de se modifier sous l'influence de la lumière. Ce papier sensible est tendu sur un cliAssitj aa\ auquel une horloge imprime un mouvement lent et régulier perpendiculairement à la direction des rayons lumineux. Quand tous les points du papier se sont présentés successivement à l'influence de l'image lumineuse, on trempe ce papier dans l'acide pyro-gallique, qui le noircit dans les parties où a agi la lumière, et le laisse blanc partout où le mercure du baromètre l'a préservé de l'action des rayons. La courbe formée par le bord de la partie blanche indique les variations de position du niveau du mercure. On voit en AA' l'aspect de la feuille sensible à la fin d'une expérience. Une division tracée sur le côté vertical du châssis permet d'évaluer les difiërences de hauteur, en tenant compte du grossissement que produit la lentille L. Une autre division tracée sur le côté horizontal, indique les heures correspondantes.

On voit que cet appareil peut servir à enregistrer les mouvements d'une colonne de mercure quelconque.

89i. Hauteur au bord de la mer. — La hauteur moyenne du baromètre au niveau de la mer est, en France, de 761™"", 35; à Paris, elle n'est que de 756 milHmètres, à cause de l'élévation de cette ville au-dessus de l'Océan.

PHÉNOMÈNES BAROMETRIQUES.

laflaesee de la laiiinde. — La hauteur moyenne au niveau de la mer yarie avec la latitude. Il résulte d'un travail de M. Schouw, de Copenhague * , que cette hauteur augmente régulièrement de Téquateur au 38« degré environ, et diminue ensuite quand on continue à s'avancer vers le nord. Voici quelques résultats extraits du tableau qu'il a publié, et corrigés de l'influence de la variation de la pesanteur avec la latitude :