Rayonnement solaire

“ C’est uniquement parce que le rayonnement de sa chaleur vers l’espace l’a refroidie jusqu’à une température appropriée, inférieure à 55 degrés, pas assez, toutefois, pour que l’océan ait pu se congeler, ni que les continents arrivent à des températures inférieures à zéro. Cet état moyen provient de ce que le rayonnement solaire agit sans cesse ; qu’il compense la perte continue de chaleur de la terre, et qu’il suffit à maintenir au-dessus de zéro, la presque totalité de la surface du globe. ”

“ Au fur et à mesure que le rayonnement solaire atteint une couche d'air plus rapprochée du sol, il perd une partie de sa force ; il en est de même lorsqu'il est obligé éventuellement de traverser un nuage. Aussi est-il toujours affaibli quand il atteint le sol. ”

“ Mais depuis que la théorie moderne de la chaleur a poursuivi ses triomphes parmi les sciences naturelles, la situation a quelque peu changé. On est arrivé à se rendre compte que toute vie et tout mouvement terrestres sont entièrement dépendants du rayonnement solaire. Le seul mouvement des vagues des marées y fait exception, dans une mesure fort peu importante. Il faut donc en arriver à se demander si la réserve d’énergie du soleil ne s’épuisera pas quelque jour. ”

“ La chaleur solaire que le sol absorbe pendant le jour, s'échappe par rayonnement pendant la nuit pour se disperser dans l'espace, et cette alternance périodique de gain et de perte de chaleur se reproduit d'un bout à l'autre de l'année, mais avec des intensités différentes, suivant les saisons ; en été, la terre absorbe plus de chaleur pendant le jour qu'elle n'en perd par rayonnement pendant la nuit ”

“ L'échauffement de la surface, avec laquelle l'homme est en contact, dépend de l'irradiation solaire, de la longueur des jours, de l'exposition et des pentes, qui décident de l'incidence des rayons du soleil et même de leur arrivée jusqu'au sol. Les nuages, les brouillards s'opposent au rayonnement terrestre et aussi à l'absorption de chaleur solaire; les vents produisent d'ordinaire un abaissement - de température en activant l'évaporation. ”

“ Force nous est donc d’admettre que la chaleur solaire se dissipe, dans tous les sens. Puisque ce rayonnement s’est effectué sans très grands changements pendant les temps historiques et probablement aussi pendant une très grande partie des temps géologiques, nous devons en conclure que le Soleil n’est pas simplement assimilable à un corps chaud qui se refroidit, mais que sa chaleur se renouvelle et s’entretient par un procédé quelconque. ”

“ Mais, sur le sol, il en est tout autrement ; le rayonnement solaire étant très affaibli par les absorptions qu’il a subies, et réchauffement de l’air très augmenté par les gains que ce gaz a faits, la différence entre les températures au soleil et à l’ombre est beaucoup moins sensible. ”

“ Il est vrai de dire que, pendant le jour, le rayonnement de la chaleur solaire se fait sans obstacle dans le vide des espaces célestes. Il est permis d'en conclure que les climats des diverses régions de la Lune ont une certaine analogie avec ceux des régions alpestres; de sorte que l'élévation de la température, comme la réverbération d'une lumière intense, y deviennent surtout insupportables par la continuité de leur action. ”

“ S'il en est ainsi, nous pouvons nous faire une idée des modifications qu'une atmosphère un peu dense peut apporter à l'intensité de la lumière et de la chaleur, en comparant les jours où, sur notre Terre, le ciel est pur et sans nuages, où le Soleil darde sans obstacle ses rayons sur le sol, avec les jours sombres et gris où les nuages nous en dérobent complètement la vue. La densité de l'enveloppe atmosphérique, le plus ou moins de vapeur d'eau qu'elle renferme, la plus ou moins forte condensation de cette vapeur, peuvent singulièrement changer les effets de rayonnement de la chaleur solaire. ”

“ L’uniformité de chaleur, qui semble avoir duré longtemps, provenait de l’égalité presque absolue entre le gain de la croûte terrestre par l’échauffement solaire, et la perte par radiation. Il ne peut y avoir aucun doute que pour l’existence de la vie, un apport de chaleur envoyée par un corps céleste de haute température est absolument nécessaire. On se rend moins facilement compte qu’une perte de chaleur par rayonnement vers les espaces froids qui nous entourent est non moins inéluctable. ”

“ La part de l’extinction de la radiation solaire due à l’absorption sélective qui consiste en une transformation de l’énergie rayonnante en chaleur sert à élever la température de l’atmosphère. Le rayonnement propre de celle-ci, dans l’infrarouge de grandes longueurs d’onde (voir note 1, p. 30) , est sans action spécifique connue sur la végétation. ”

“ D’autre part, — et ceci achève notre démonstration sur ce point, — l’amplitude de la variation diurne (en tenant compte en chaque lieu de la force qu’elle représente) , est la plus grande en moyenne dans les régions équatoriales de la terre, là où l’intensité du rayonnement solaire est la plus forte, et diminue en se rapprochant des pôles, à mesure que l’insolation elle-même diminue. ”

“ Il faut faire entrer en ligne de compte aussi bien l'absorption de notre atmosphère sur la radiation solaire et son influence sur la grandeur du rayonnement nocturne qui dépendent de la nébulosité du ciel, de l'humidité de l'atmosphère, de la nature des poussières qu'elle renferme et de son état de mouvement ou de repos, que la nature du sol au-dessus duquel cette atmosphère est située, ainsi que des conditions lopographiques dans lesquelles se trouve la station thermométrique. ”

“ Tout d'abord, nous savons que le Soleil a des taches qui sont autant de lacunes dans son pouvoir rayonnant, et que ces taches sont assujetties, dans leur nombre et leur importance, à des périodes qui entraînent nécessairement des périodes correspondantes dans la valeur et la qualité du rayonnement solaire. ”

“ Tout bien considéré, il semble peu probable que la perte de chaleur solaire par rayonnement soit compensée, d'une manière appréciable, par la chaleur provenant de la chute des météores, pour le moment du moins; et comme on ne peut pas trouver davantage cette compensation dans quelque action chimique, on est réduit à conclure que le plus probable est que le soleil n'est aujourd'hui qu'une masse incandescente liquide en cours de refroidissement. ”

“ Le rayonnement solaire a, sous les tropiques, une très grande puissance et, dans la saison chaude, un thermomètre exposé au soleil, dans les environs de midi, peut accuser des températures supérieures de plus de 30° à la température de l'air. ”

“ La terre, formée primitivement par un amas de vapeur, débris de l'atmosphère solaire, soumise à un refroidissement graduel, suite du rayonnement dans les espaces célestes, est passée de l'état gazeux à l'état liquide, après quoi sa surface s'est recouverte d'une couche solide dont l'épaisseur s'est augmentée avec le temps. ”

“ Un calcul qui ne comporte pas de grande erreur, nous montre que cette hypothèse peut très bien nous rendre compte du rayonnement solaire, qui s'effectuerait depuis ioo millions d'années avec la même intensité qu'à présent, ou peutêtre même avec une intensité plus grande. Elle peut nous expliquer comment le soleil peut, pendant des milliers d'années, abandonner de l'énergie avec cette énorme vitesse, sans se refroidir apparemment d'une manière appréciable. ”

“ Une couche légère de nuages agit de deux manières opposées : en diminuant l'effet de l'action solaire et la déperdition de chaleur qu'éprouve la surface du sol par le rayonnement. Si l'effet total qui résulte de l'action solaire est moindre souvent par un ciel parfaitement serein qu'à travers une couche très légère de nuages, c'est que cette couche fait écran à la surface du sol qui lance par rayonnement son calorique vers l'espace : de là les chaleurs étouffantes des jours d'été par un ciel un peu couvert. ”

“ Au taux de la radiation actuelle, la provision de chaleur solaire représente le rayonnement de l’astre pendant 22 millions d’années, et il est fort probable qu’il brûle depuis beaucoup plus longtemps, car rien ne prouve que les éléments de la nébuleuse aient été absolument froids ; au contraire, ils portaient déjà en eux-mêmes une véritable provision de chaleur. L’astre du jour ne parait avoir rien perdu de sa haute température ; il continue de se condenser, et cette condensation peut réparer les pertes de la radiation. ”

“ C'est-à-dire que la chute de toutes les planètes sur le soleil produirait assez de chaleur pour entretenir son rayonnement pendant près de 46000 ans. Une quantité de matière égale à la centième partie de la masse de la terre, tombant annuellement sur la surface solaire, maintiendrait indéfiniment sa température au même degré. ”

“ En photographiant le spectre solaire dans nos régions, on constata qu’il s’étend dans l’ultra-violet jusque vers la longueur d’onde 0,30 μ. Dans les conditions ordinaires, il est impossible de francliir cette limite. Pourquoi ? Est-ce que le rayonnement du soleil ne comporte pas d’ondes plus courtes ? ”

“ Ses premières recherches devaient porter sur l’étude approfondie des raies obscures que fait naître dans le spectre solaire l’absorption élective, exercée par l’atmosphère terrestre. Ces raies « telluriques, » peu apparentes quand le Soleil est élevé sur l’horizon, s’accentuent et s’élargissent beaucoup au moment du lever ou du coucher, parce que la route des rayons dans l’atmosphère est alors plus longue ; elles s’affaiblissent au sommet des montagnes, où l’air devient plus rare. ”

“ Si nous envisageons maintenant un avenir plus lointain et des phénomènes plus généraux, il y a lieu de considérer le refroidissement solaire, qui présente une importance essentielle pour l'avenir terrestre, puisque, du Soleil, nous vient environ la moitié de la chaleur reçue par la superficie de la Terre et que, sans cette chaleur solaire, la vie s'y arrêterait aussitôt. ”

“ Nous en avons la preuve d’abord dans les raies obscures du spectre solaire, ensuite dans l’affaiblissement considérable des radiations qui viennent des bords du soleil. Cet affaiblissement saute aux yeux lorsqu’on regarde une épreuve photographique du disque solaire : les bords sont toujours beaucoup plus sombres que les parties centrales. ”

“ Elle est au contraire à peu près totale quand l’atmosphère est chargée de vapeur d’eau et surtout de nuages. Dans le premier cas, l’action de la radiation solaire agit en entier suivant la direction des rayons solaires et elle doit être interceptée au passage par le feuillage des arbres qui abritent le sol. Dans le second cas, au contraire, l’action solaire se trouvant diffusée dans l’atmosphère, se réfléchit dans tous les sens et produit les mêmes effets à l’ombre que dans les endroits découverts. ”

“ Ce torrent qui coule avec furie est l'ouvrage du soleil ; semblable à une pompe colossale, l'astre prend l'eau au niveau de la mer, l'élève et la déverse sur les hauteurs d'où elle descend ensuite, le long des pentes, pour revenir à son point de départ. La chaleur solaire produit les vents, elle donne lieu à ces perturbations dans l'équilibre électrique de l'atmosphère, desquelles résultent les éclairs et probablement aussi le magnétisme terrestre et les aurores polaires. ”

“ Un Soleil nébuleux donnerait moins de chaleur, assurément, qu’un Soleil contracté et incandescent comme il l’est actuellement, mais cette différence pourrait être compensée et par son plus grand diamètre et par son plus grand voisinage. La quantité totale de chaleur reçue par la Terre dans une année pourrait être la même. Et, dans tous les cas, cette chaleur solaire reçue par la Terre serait répandue à sa surface d’une façon beaucoup plus uniforme que maintenant. ”

“ Les rayons solaires pris ensemble éprouvent dans l’atmosphère une absorption telle que la moitié environ est perdue en chemin, et cette perte se répartit entre les rayons visibles et les rayons obscurs. Le rayonnement du sol au contraire est exclusivement composé de, chaleur obscure ; il rencontre une résistance beaucoup plus grande de la part de l’atmosphère que celle qui s’oppose au passage de la chaleur lumineuse ; un dixième seulement du rayonnement terrestre traverse l’épais manteau protecteur que l’air forme autour du globe. C’est un effet comparable à celui de nos serres. ”

“ L'influence des taches solaires doit surtout se faire sentir dans la marche et la distribution de la température horaire, mensuelle, annuelle et séculaire, à la surface de la terre; car il est très-probable que le pouvoir dynamique pour la chaleur et la lumière ainsi que pour l'électricité, le magnétisme, etc., dont les parties claires du disque solaire jouissent, doit différer de celui des
parties obscures qui forment les taches. ”

“ La radiation solaire qui, sur la mer, est en grande partie absorbée par l’eau, dont la température reste à peu près invariable, surchauffe au contraire la superficie du sol terrestre et, avec lui, l’air en contact, qui devient d’autant plus sec qu’il est plus chaud, d’autant plus chaud qu’il est plus sec. ”

“ D'après lui, le Soleil pourrait bien être un immense corps opaque, non lumineux, mais entouré d'une couche gazeuse incandescente, au travers de laquelle se produiraient de temps en temps des éclaircies, ces déchirures de l'atmosphère solaire étant occasionnées par des éruptions de gaz parties du globe central. ”

“ En avançant eux-mêmes, ils font progresser leurs satellites; c'est tout un système solaire en marche. Leur rayonnement empourpre leur suite. Leur prospérité s'émiette sur la cantonade en bonnes petites promotions. ”

“ C'est à la chaleur solaire que sont dus la plupart des phénomènes qui s'accomplissent sur notre sphère, dans l'air, dans l'eau, à la surface terrestre. Tous les courants aériens, réguliers ou irréguliers, sont dus au mouvement et à l'impulsion que les masses gazeuses de l'atmosphère reçoivent du soleil. ”

“ Les taches du soleil pourraient donc bien nous apporter quelque trouble à l’avenir. Ce qui est certain, c’est que, en consultant toutes les lois connues et la manière dont notre système s’est formé, on ne voit rien qui s’oppose à la formation d’un anneau solaire ”