MÉMOIRE Sur la Chaleur produite par les rayons du Soleil, et sur l'influence du vent sur cette Chaleur; PAR H. FLAUGERGUES. PLUSIEURS physiciens météorologistes ont essayé de déterminer la chaleur que produisent les rayons du soleil, par la différence des températures que marquent deux thermomètres semblables, dont l'un est à l'ombre, et l'autre exposé aux rayons directs de cet astre; mais leur travail s'est réduit à faire quelques observations isolées, pour lesquelles ils n'ont pas même pris les précautions nécessaires. On peut citer pour exemple, M. Bon, de la Société royale des Sciences de Montpellier, qui s'est occupé, à différentes époques, de ce sujet intéressant; pour cela, il plaçoit tout bonnement un thermomètre de Réaumur enchassé dans sa monture, contre une muraille au midi, exposé aux rayons du soleil, et un thermomètre semblable étoit suspendu à l'ombre contre le mur opposé de sa maison; il trouvoit ordinairement en été que le degré marqué par le thermomètre au soleil, étoit le double de celui que marquoit le thermomètre à l'ombre, en sorte que la différence entre les degrés désignés par ces deux instrumens, étoit quelquefois de 27 et 28 degrés (1). Il y a plus, le 30 juillet 1805, M. Bon observa un thermomètre d'esprit-de-vin, construit suivant les principes de M. Amontons, à l'ombre à 58pouc. 4., qui répondent, suivant la Table du Dr Martine (2), à 31 degrés du thermomètre de M. de Réaumur; il observa ensuite un autre thermomètre de même construction, exposé au soleil à 73 pouces qui répondent à 80° de Réaumur(3); ce qui fait 49° de différence. S'il ne s'est pas glissé quelque erreur dans cette observation, il faut que le second thermomètre de M. Bon ait été placé de manière qu'indépendamment de la (1) Assemblée publique de la Société royale des Sciences de Montpellier, du 2 décembre 1745, pag. 41 et suivantes. (2) Dissertation sur la Chaleur, par M. Martine, traduite de l'anglois. Paris, 1751. (3) Mémoires de la Société royale des Sciences de Montpellier, t. I, p. 87. chaleur chaleur produite par les rayons directs du soleil; il reçut encore une grande chaleur par la réverbération ou le rayonnement des corps environnans, et l'échauffement de sa monture; car si la chaleur seule des rayons du soleil se fût élevée à ce degré, comment les voyageurs, les ouvriers, les animaux qui se trouvoient ce jour-là dans les champs, auroient-ils pu supporter une chaleur égale à celle de l'eau bouillante. On ne peut donc tirer des conclusions légitimes des observations de M. Bon, non plus que de celles des physiciens qui après lui s'étoient proposé le même but, parce qu'ils ont également négligé deux conditions essentielles pour réussir, celle d'employer des thermomètres à boules isolées, placés en plein air, et celle de mettre ces thermomètres à l'abri, autant que possible, de la réverbération des rayons du soleil par le sol et les corps voisins. Une autre précaution essentielle, et qu'ils ont aussi négligée, est celle de faire tomber les rayons solaires perpendiculairement sur la monture du thermomètre, de manière qu'une moitié de la surface de la boule soit éclairée et échauffée par ces rayons, et que l'autre moitié soit dans l'ombre, ce qui n'a pas lieu lorsque le thermomètre est suspendu verticalement (i), ainsi que le plaçoient les physiciens cités. Toutes ces conditions se trouvent remplies dans l'appareil que je vais décrire, qui est très-simple, et que j'ai employé pour les expériences suivantes. AB (pl. 2, fig. 1) est une tige carrée de bois portée sur un pied à quatre branches AF, AG, AE, AH; cette tige est divisée en deux parties, la première AD est fixée sur le pied, la seconde BD se termine en bas par une partie cylindrique DC, qui entre dans un trou pareillement cylindrique percé dans la tige AD, de manière que cette partie CBD de la tige, peut tourner horizontalement sur une portée 1, et on peut la fixer dans l'azimut que l'on veut au moyen de la vis de pression J. (1) On sait bien que de quelque manière qu'une sphère soit exposée aux rayons du soleil, la moitié de la surface de cette sphère, et même un peu plus, sera éclairée par ces rayons; mais il faut observer que la boule d'un thermomètre n'est pas une sphère isolée; cette boule est jointe à un tube cylindrique qui couvre une partie considérable de sa surface (surtout lorsque cette boule est fort petite, comme dans les thermomètres que j'ai employés), ce tube projette une ombre sur cette boule lorsque le thermomètre est dans une situation verticale; il falloit donc incliner le thermomètre comme je l'ai fait, afin que la moitié de la boule fût éclairée par les rayons du soleil, et qu'elle reçût toute la chaleur que ces rayons pouvoient produire ou occasionner. Tome LXXXVII. OCTOBRE an 1818. Kk : A la hauteur d'environ quatre pieds deux pouces au-dessus du sol, est fixée sur la partie CDB de la tige AB, une pièce de bois L au moyen d'une vis de pression K. La partie antérieure de cette pièce est évidée, et forme deux bras M et N; entre ces bras, peut tourner avec frottement, un cadre rectangulaire de bois OPQR de treize pouces de largeur, et de seize pouces de hauteur, retenu par deux clous à vis S, S' qui lui servent d'axe. Dans ce cadre, représenté vu de face dans la figure 2, sont suspendus à des espaces égaux, chacun au tiers de la largeur du cadre, deux thermomètres semblables T et U; ces thermomètres sont arrêtés à des crochets vissés à la traverse supérieure, et ils sont fixés vers le milieu de leur longueur sur une traverse très-mince, qui partage le cadre vers le tiers en descendant de sa hauteur. Sur la traverse inférieure de ce cadre, sont fixés perpendiculairement sur sa face antérieure deux portans X et X longs de deux pouces dix lignes, qui sont percés à leur extrémité d'un trou cylindrique, destiné à recevoir la queue d'un double écran Y, qui doit successivement ombrager un des deux thermomètres; cet écran est représenté vu de face (fig. 3), et de profil (fig. 4); il est composé de deux lames rectangulaires de carton mince, de longueur et de largeur suffisante pour que son ombre puisse couvrir un des thermomètres; ces lames sont séparées par un intervalle vide, de huit lignes; elles sont assemblées sur une pièce de bois également évidée, terminée par une queue cylindrique du diamètre du trou des portans; ces lames sont recouvertes de feuilles de papier argenté: toutes ces précautions sont prises pour que la chaleur commu→ niquée à cet écran par les rayons du soleil, ne puisse être transmise au thermomètre qui se trouve dans son ombre. Enfin Z est un grand carton circulaire peint en noir, soutenu en dessous par une croix de bois mince, et enfilé sur la tige AB où il est fixé horizontalement à la hauteur convenable au moyen d'une vis de pression: l'usage de ce carton est d'arrêter les rayons réfléchis par le sol et par les corps voisins, et les empêcher d'arriver jusqu'aux thermomètres. Tout l'appareil est peint en noir mat; et les boules des thermomètres, dont le diamètre n'est que de trois lignes, sont noircies d'une couche d'encre de la Chine; la marche de ces deux thermomètres, construits par le célèbre Paul, de Genève, est sensiblement la même, et j'ai corrigé quelques différences qui provenoient d'erreurs dans la graduation, au moyen d'une table de réduction calculée d'après une comparaison exacte de ces thermomètres. Un peu avant midi, je place cet appareil au soleil au milieu d'un jardin assez spacieux; je tourne la partie supérieure DB de la tige, de manière que le cadre et les deux thermomètres soient directement vis-à-vis du soleil, je pose l'écran devant un de ces thermomètres, en faisant entrer la queue dans le portant qui est au-dessous, et j'incline le cadre de manière que les rayons du soleil tombent sur la moitié antérieure de la surface de la boule du thermomètre, qui n'est pas dans l'ombre de l'écran, ee qui a lieu lorsque les portans qui sont placés d'équerre sur la traverse inférieure, ne font ombre d'aucun côté. Après avoir attendu un temps suffisant pour que les deux thermomètres aient acquis respectivement les températures qu'ils doivent indiquer, je note le degré marqué par le thermomètre au soleil, et tout de suite, le degré que marque le thermomètre à l'ombre de l'écran. Je répète ces observations au moins dix fois avant midi, et dix fois un peu après; mais pour cette seconde suite d'ob servations, je place l'écran au second portant, en sorte que le thermomètre qui, dans la première suite d'observations, étoit exposé au soleil, est dans l'ombre pendant la seconde suite, et celui qui étoit à l'ombre se trouve au soleil. J'additionne ensuite les vingt observations du thermomètre au soleil, et les vingt observations du thermomètre à l'ombre, et en divisant les sommes par 20, les quotiens sont les chaleurs moyennes indiquées par ces deux thermomètres; je prends ensuite la différence de ces quotiens qui exprime la chaleur produite par les rayons du soleil. Il est nécessaire d'en agir ainsi, et de ne pas se borner à une seule observation conjuguée, parce que d'un moment à l'autre, on observe des variations dans les degrés marqués par les deux thermomètres sans cause apparente; ces variations sont souvent de plus d'un degré, et ont lieu quelquefois en sens opposé dans ces deux instrumens. Je commençai ces observations le 12 décembre 1814; je croyois alors qu'un petit nombre suffiroit pour donner la différence exacte de la température à l'ombre et au soleil, ou la valeur de la chaleur produite par les rayons solaires; mais quelle fut ma surprise, lorsque je vis cette différence varier tous les jours, tantôt n'être qué de deux ou trois degrés, communément de quatre ou cinq, et d'autres fois s'élever à huit ou neuf degrés! Je compris alors que des causes inconnues influoient sur la production de la chaleur solaire; j'évitai de Kk a former là dessus des hypothèses, et je me bornai à observer avec assiduité, et à noter toutes les circonstances qui avoient lieu dans chaque observation; mais pour éviter les causes évidentes de variation, j'eus grande attention de n'observer la chaleur solaire que les jours où le soleil étoit parfaitement clair et serein, du moins dans la partie où étoit le soleil, et pendant tout le temps de l'observation; c'est une condition commune à toutes les observations que je vais rapporter. er Ces observations ont fini contre mon gré, le 29 janvier 1818. Le 1 février suivant, un coup de vent fit casser le tube d'un des thermomètres (1). Dans cet intervalle d'environ trois ans, j'ai réussi à observer 243 fois la chaleur solaire dans des circonstances favorables. La Table suivante renferme les moyennes déduites chacune de quarante observations diurnes, c'est-à-dire que dans le fond, cette Table présente les résultats de 9720 observations particulières. J'ai réduit les degrés des deux thermomètres à des degrés égaux de chaleur, ou en degrés du thermomètre équidifférentiel, au moyen de la Table que j'ai publiée dans le Journal de Physique (2). TABLE De la température au soleil et de la température à l'ombre observées simultanément, et de leurs différences. (1) J'ai réparé depuis cet accident avec un thermomètre, et j'ai repris ces ob servations sur un nouveau plan. (2) Journal de Physique, tome LXXXIII, page 212. 2,5 N.-E. fort. 3,9 2,0 4,3 1 1,7 N.-E..fort. |