Notions de Physique
De la Terre
De l'Eau. De l’Air et de l’Atmosphère
Des fluides Impondérables
La terre est la partie solide sur laquelle nous marchons, et qui forme le sol, les montagnes de notre globe. On
désigne sous le même nom la planète en générai que nous habitons ; car les astronomes ont prouvé que la terre
est une sphère en tout semblable aux autres planètes.
Dans ce sens général, la terre est une sphère aplatie de 1/300 aux pôles ; son diamètre est de 2,865 lieues,
et par conséquent sa circonférence de 9,000 lieues : sa densité moyenne est cinq fois et demie plus grande
que celle de l'eau, et les corps pesans qui tombent à sa surface parcourent environ 15 pieds pendant la première
seconde de leur chute. Elle est composée d'air, d'eau, de fluides impondérables (c'est-à-dire qui n'ont pas de
pesanteur sensible), et de couches terreuses ou rocheuses qui sont la terre proprement dite.
De la Terre.
La terre ou partie solide du globe terrestre est un composé de 50 et quelques corps combinés de diverses manières. Elle paraît être formée, au centre intérieur, d'un noyau de matières minérales et métalliques en fusion à une très-haute température, et que recouvre une enveloppe solide dont épaisseur varie et n'est pas bien connue. La chaleur centrale du globe s'accorde avec les observations astronomiques ; elle semble démontrée par l'augmentation de température qu'on observe à mesure qu'on s'enfonce dans des mines plus profondes et qu'on descend des thermomètres dans les puits artésiens, et aussi par la chaleur constante des eaux des sources ; enfin elle explique de la manière la plus satisfaisante les volcans et leur action, ainsi que les bouleversements qu'attestent les dispositions des roches et des couches terrestres. Ces volcans ne sont, en effet, autre chose que des soupiraux, des crevasses produites dans l'écorce solide de la terre par le peu d'épaisseur de certaines couches, ou par le retrait, le glissement et le soulèvement de ces couches les unes sur les autres, et qui permettent aux matière intérieures en fusion de faire irruption au dehors sous forme de cendres et de laves brûlantes.
L'enveloppe solide du globe terrestre est pour nous au plus haut intérêt puisqu'elle nous fournit les divers métaux qu'utilisent les arts, les pierres qui servent à construire nos habitations, enfin le sol où nous cultivons tous les végétaux qui nous nourrissent. Sa composition est extrêmement variée et compliquée ; cependant, lorsqu'on possède des connaissances profondes en géologie et en minéralogie (sciences qui enseignent: la première la nature, l'origine, la succession et les relations des couches terrestres entre elles ; l'autre la composition particulière des minéraux qui forment ces couches) on peut savoir quels métaux, quelles terres utiles sont recelés dans le sein de la terre suivant les localités, et se livrer avec succès à leur recherche et à leur exploitation. C'est ainsi qu'on est arrivé à la découverte des mines d'or, d'argent, de cuivre, de plomb, etc. ; à celle des houilles, des marbres, des lignites ou cendres noires, etc.
Parmi les couches qu'en trouve à la surface de la terre, les unes restent toujours pierreuses : ce sont les roches, les pierres à bâtir, les grès, les granits, etc.; on les exploite pour la bâtisse, le pavage des routes, etc.; d'autres ont la propriété de se ramollir à l'air, comme les marnes, ou doivent subir diverses préparations pour nous devenir utiles, comme la pierre à chaux, celle à plâtre, les argiles à poteries, etc. : enfin on grand nombre sont réduites depuis un temps immémorial et se réduisent encore peu-à-peu à l'état terreux, et forment, par leur mélange plus ou moins avantageux, tous les sols cultivables depuis le plus fertile jusqu'au plus stérile.
De l'Eau.
L'eau se montre à la surface de la terre sous trois états différens, tous bien importans à étudier : sous forme de vapeur ou d'humidité répandue dans l'atmosphère ; sous forme liquide dans la pluie, les fontaines, les rivières, les lacs, les mers ; sous forme solide à l'état de grêle, de neige, de glace.
L'eau est un composé de deux gaz (corps semblables à l'air), qui constituent en grande partie la nature des substances animales et végétales. L'eau est donc indispensable à l'existence des êtres vivans. Sans elle, stérilité complète, mort des plantes et des animaux, absence de fermentation. Aussi l'eau est-elle très-utile pour favoriser le développement de la végétation et la croissance des plantes, et devient-elle nuisible quand il s'agit de les récolter et de les conserver.
L'homme cherche dans le premier cas à la ménager, à la répandre uniformément ou peu-à-peu sur ses prairies, ses cultures: c'est l'objet des arrosemens. Dans le deuxième, il s'efforce de s'en préserver, et à cet effet il fait sécher ses récoltes, il les abrite en meules, dans des granges, etc.
L'origine des eaux à la surface de la terre est maintenant bien connue : on sait que la chaleur du sol, l'action
du soleil et celle des vents font continuellement évaporer dans l'air une quantité d'eau qu'on évalue à 30 pouces
environ par année, terme moyen. Cette eau évaporée, transformée bientôt eu rosée, en brouillards ou nuages, retombe
sur le sol en pluie, en grêle, en neige; elle pénètre aussitôt dans la terre, s'infiltre dans ses couches, s'y
répand, y coule sur les matières qui ne lui livrent pas passage, s'y accumule en bassins et courans souterrains,
et va sortir au loin ou fort près, lorsque le cours qu'elle a suivi ou l'accumulation qu'elle a subie loi fait
trouver une issue au dehors. 
Telle
est l'origine des sources et des fontaines ; telle est aussi celle des puits artésiens qui ne sont autre
chose que l'issue extérieure donnée à ces eaux courantes ou stagnantes intérieures provenant des bassins A B C,
et qui, coulant à travers les fissures de terrain, jaillissent à la hauteur où elles étaient dans ces bassins
quand on perce les couches du sol en A’ B’ C’.
Le trop plein des eaux de ces sources et celles des pluies qui ne peuvent pas ou n'ont pas le temps de pénétrer
dans le sol, constituent les lacs, les étangs, les marais, lorsque les eaux sont stagnantes ; les ruisseaux,
les rivières, les fleuves, lorsqu'elles sont courantes, allant définitivement se jeter dans la mer, vaste réservoir
qui fournit et reçoit tour-à-tour toutes les eaux du globe. — C'est cette qualité de réservoir commun qui paraît
être la cause de la salure de l'Océan et des lacs ou mers intérieures qui sont sans communication avec lui. En
effet, l'eau, en parcourant les couches terrestres, dissout et se charge de diverses substances solubles ou insolubles,
et notamment de différens sels ; elle les entraîne avec elle à la mer, et ces sels ne se vaporisant pas comme
l'eau, demeurent dans la masse et s'y accumulent, tandis que l'eau repasse a l'état de vapeur pour retomber en
pluie.
Lorsque les eaux souterraines passent dans des couches qui renferment beaucoup de matières solubles, elles de viennent ce qu'on appelle minérales et thermales lorsqu'en même temps elles sortent chaudes; elles sont incrustantes et donnent lieu à des pétrifications lorsqu'elles sont chargées d'un dépôt pierreux en suspension, ou en dissolution.
La profondeur de l'Océan est très variable, mais elle ne paraît pas plus considérable que l'élévation des montagnes au-dessus de la surface du globe et on peut affirmer qu'elle ne dépasse pas, en moyenne, 8,000 mètres (environ 4,000 toises).
De l’Air et de l’Atmosphère
L’air est cette substance en quelque sorte invisible qui environne la terre de toutes parts, dans laquelle nous sommes continuellement plongés, que nous respirons, qui entretient notre vie, celle de tous les animaux et de tous les végétaux.
La profondeur de l'atmosphère on l'élévation de la colonne d'air au-dessus du niveau de la mer est évaluée à 15 ou 16 lieues ; sa densité va continuellement en diminuant à mesure qu'on s'élève; en sorte que le poids de l'atmosphère est bien moindre sur les hautes montagnes que dans les vallées.
Au niveau des mers, ce poids est égal à celui d'une colonne d'eau de 32 pieds et de 28 pouces de mercure :
c'est sur cette observation qu'est fondée la construction du baromètre (voir la figure), instrument qui consiste
en un tube de verre rempli de mercure, dont l'élévation ou rabaissement indiquent les variations de la pesanteur
de l'air. Un litre d'air pèse 1 gr. 2936 dix millièmes, tandis qu'un litre d'eau pèse 1,000 gr. Cependant l'atmosphère
exerce sur toute la surface de notre corps une pression d'environ 37,000 livres, et un changement d'une ligne
dans la hauteur du baromètre fait varier cette pression de 140 livres ; mais ce poids est insensible parce
qu'il se compense en agissant dans tous les sens, et que la force élastique de nos organes lui est proportionnée.
L'air est aussi indispensable que l'eau à l'existence des êtres vivans. Depuis l'instant où nous voyons le jour
jusqu'à celui de notre mort, notre respiration, acte qui consiste dans l'introduction de l'air dans nos poumons
où il est en partie absorbé, ne peut être suspendue sans danger au-delà de quelques minutes. Les animaux même
qui paraissent vivre sans air ne peuvent ses passer; les uns, quoique vivant dans la terre, y reçoivent l'air
qui y pénètre, ou bien viennent le chercher à la surface de temps en temps; les autres, comme les poissons, sont
munis d'un appareil particulier d'organes qui leur permet d'extraire, de l'eau où ils sont plongés, l'air qui
s'y trouve toujours mélangé. Si quelques êtres, tels que des reptiles, des insectes, peuvent vivre quoique privés
d'air, c'est que pendant ce temps leur vie est en quelque sorte suspendue. Enfin l'air n'est pas moins indispensable
à la vie des plantes qui le respirent et l'absorbent aussi pour y puiser un des élémens de leur existence.
Des fluides Impondérables.
Tout, dans la nature, serait inerte et sans vie sans l'action stimulante de certains corps qui sont invisibles, qu'on ne peut ni toucher, ni peser, et que par cette raison on a nommé impondérables. Ces corps sont la chaleur que les physiciens désignent sous le nom de calorique, la lumière, l'électricité et le magnétisme.
La chaleur dilate les corps, en écarte les molécules les unes des autres, entretient ceux qui nous entourent, à 1a température habituelle de la terre, dans l'état solide, liquide et gazeux où nous les voyons, soutient aussi l'existence des animaux et des plantes qui, chacun en raison de leur nature, en ont besoin d'une certaine dose pour subsister. Enlevez en effet une certaine quantité de calorique, ou portez-vous dans les régions polaires du globe : vous trouverez l'huile et l'eau habituellement glacées ; on y voit même geler le mercure ; vous n'y rencontrerez aucun des animaux ni des végétaux de nos climats tempérés. Ajoutez de la chaleur, ou allez tous les tropiques, la glace y sera inconnue ; jamais on n'y verra certaines huiles se geler ; la végétation y sera aussi toute nouvelle, ainsi que les animaux. Les expériences de physique ont prouvé qu'en enlevant du calorique on peut rendre liquides et solides tous les corps ordinairement aériformes ou liquides, comme en en ajoutant on peut liquéfier et vaporiser toutes les substances habituellement solides et liquides.
Le feu est un moyen puissant de manifester la présence du calorique ;
on connaît son action et ses emplois utiles, ainsi que ses propriétés destructives.
C'est sur la propriété qu'a la chaleur d'augmenter le volume des corps qu'est fondée la construction des thermomètres (voir la figure ci-contre). On remplit en partie de mercure ou d'esprit-de-vin un tube de verre muni par en bas d'une boule ; les mouvemens de la colonne liquide qui s'élève ou s'abaisse dans le tube, selon les variations de la température, en donnent ainsi une mesure très-exacte et bien utile. Les graduations les plus en usage dans cet instrument sont celles représentées dans la figure où l'intervalle entre la glace fondante et l'eau bouillante est divisé en 100 parties ou degrés °, dans l'échelle centigrade, et en 60 dans celle de Réaumur.
La lumière a les plus grands rapports avec la chaleur, et presque toujours, quand celle-ci est très-grande, elle est accompagnée de lumière. La lumière naturelle qui nous éclaire vient du soleil, d'où elle nous arrive en 8 minutes 13 secondes, vitesse prodigieuse et incomparablement plus grande que celle du son ou d'un boulet de canon : trois degrés de vitesse très-grande que nous sommes à même de comparer en voyant le feu, examinant la portée et entendant le coup d'une pièce d'artillerie. L'utilité de la lumière pour les êtres vivans est incontestable : ceux qui en sont privés sont chétifs, étiolés, sans couleur. L'homme, qui sait tirer parti de tout, a mis des plantes à l'abri de la lumière pour les attendrir et les faire blanchir.
L'électricité, que les physiciens font sortir à volonté dans leurs laboratoires, sa manifeste dans la nature par les orages. Le fluide électrique est composé lui-même de deux fluides qui sont inertes on insensibles lorsqu'ils sont en équilibre, mais qui se repoussent on s'attirent, ainsi que les corps où ils se trouvent, selon que c'est le même fluide ou les deux fluides différens qui se trouvent en présence ; dans ce cas, ils rétablissent l'équilibre en se combinant l'un avec l'autre. D'après cela, quand les nuages sont orageux, c'est-à-dire électrisés, ils manifestent des effets d'attraction on de répulsion, et sa déchargent par des explosions ou éclairs, coups de tonnerre, soit sur les nuages voisins, soit sur la terre : on dit, dans ce dernier cas, que le tonnerre est tombé. On peut à peu près calculer la distance d'un orage en comptant 337 mètres par chaque seconde d'intervalle entre l'apparition de l'éclair et le bruit du tonnerre.
Les corps métalliques ayant la propriété d'attirer et de conduire l'électricité, c'est sur cette propriété qu'est fondée la construction des paratonnerres. Ces appareils, qui consistent en une tige de métal qu'on place sur le sommet des édifices, et qui communique avec le sol par d'autres verges métalliques ou des cordes en fils de fer ou de laiton, sont vraiment préservateurs, quand le conducteur pénètre profondément en terre ou mieux dans de l'eau, quand il n'éprouve aucune solution de continuité, et est de dimension assez considérable.
Dangers et précautions contre les orages.
De bonnes raisons doivent interdire de sonner les cloches durant les orages. En effet, l'élévation des clochers, le courant d'air que produit le mouvement des cloches, la propriété conductrice des cordes, sont des causes qui exposent à de grands dangers aussi bien les bâtimens que les sonneurs.
Pour les éviter, il faudrait au moins que les clochers fussent pourvus d'un paratonnerre accompagné d'un bon conducteur bien entretenu. Les meilleures précautions à prendre pour se mettre à l'abri des dangers des orages sont d'éviter les éminences et tous les lieux où l'on approcherait des corps bons conducteurs, notamment les arbres, les métaux surtout sur lesquels la foudre se porte toujours de préférence ; on doit s'éloigner des fenêtres ouvertes et des cheminées, parce qu'en occasionant quelquefois des courans d'air elles attirent le fluide électrique. On conçoit que, par la même raison, il est dangereux de courir pendant un orage. Dans ce cas, le meilleur parti à prendre, lorsqu'on est au dehors, c'est de se placer dans un lieu découvert, abrité par un parapluie en soie et contenant peu de métal dans sa construction, ou bien de se laisser mouiller complètement; car l'eau conduisant très-bien le fluide électrique, il est probable que votre corps servirait lui-même de conducteur sans qu'il en résultât d'accidens si le nuage venait à se décharger dans cet endroit.
On désigne sous la nom de magnétisme
cette singulière action qui dirige constamment vers le nord et vers l'intérieur du globe les barreaux de fer aimantés
et l'aiguille de la boussole. Cette direction varie continuellement dans ses écarts, et en ce moment l'aiguille
décline de 22° à l'ouest pour Paris, et s'incline de 68°.
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Mis à jour le 3 août 2006
