LETTRE XV.

Expériences électriques avec un essai pour rendre raison de leurs différens phénomènes, & quelques observations sur les nuages de tonnerre, pour confirmer encore les remarques de Mr. Franklin sur l'état électrique positif & négatif des nuages par Jean Canton M. A. & de la Société Royale.

6. Décembre 1753.

Première Expérience. Du plat-fond ou de quelqu'endroit convenable d'une chambre suspendez avec des fils de lin de huit ou neuf pouces de long deux boulettes de liége chacune de la grosseur d'un petit pois, de manière qu'elles se touchent, si l'on porte le tube de verre frotté sous les boulettes, il les fera séparer quand on le tiendra à la distance de trois ou quatre pieds; si on l'en approche davantage, elles se sépareront encore davantage; si on le retire tout-à-fait, elles se réuniront immédiatement. Cette expérience peut se faire avec des boulettes de cuivre suspenduës par le moyen d'un fil d'argent; elle réussira aussi bien avec de la cire d'Espagne renduë électrique qu'avec du verre.

Deuxiéme Exp. Si deux boules de liége sont suspenduës avec des fils de soye secs, il faudra en approcher le tube frotté à la distance de dix-huit pouces avant qu'elles se repoussent l'une l'autre: elles continuëront de le faire quelque tems après que le tube aura été ôté.

Comme les boules dans la première expérience n'ont pas été isolées, on ne peut pas dire à la rigueur qu'elles ayent été électrisées; mais quand elles sont suspenduës dans l'atmosphère du tube frotté elles peuvent attirer & condenser le fluide électrique autour d'elles & être séparées par la répulsion de ses particules; on conjecture aussi que les boules alors contiennent moins que leur part commune du fluide électrique par rapport à la force de répulsion de celui qui les environne, quoiqu'il en entre & en passe peut-être un peu continuellement au travers des fils; & si cela est ainsi, on voit clairement la raison pour laquelle les boules suspenduës avec de la soye dans la seconde expérience doivent être dans une partie beaucoup plus dense de l'atmosphère du tube avant de se repousser l'une l'autre. Lorsqu'on approche des boules un bâton de cire frottée dans la première expérience, le feu électrique est supposé venir au travers des fils dans les boules, & s'y condenser dans son passage vers la cire; car suivant M. Franklin le verre frotté laisse aller le fluide électrique, mais la cire frottée le reçoit.

Troisiéme Exp. Qu'on isole avec de la soye un tube mince de quatre ou cinq pieds de long & d'environ deux pouces de diamètre, & qu'on suspende à un de ses bouts des boules de liége avec des fils de lin; électrisez-le en portant le tube de verre frotté près de l'autre bout, ensorte que les boules restent séparées d'un pouce & demi ou de deux pouces, alors à l'approche du tube frotté elles perdront par dégré leur vertu répulsive & viendront en contact: & à mesure qu'on approche toujours le tube davantage, elles se sépareront encore à une aussi grande distance qu'auparavant: au retour du tube elles s'approcheront jusqu'à se toucher, & se repousseront ensuite comme en premier lieu. Si le tube mince est électrisé par la cire ou par le crochet d'une bouteille chargée, les boules seront affectées de la même manière à l'approche de la cire frottée ou du crochet de la bouteille.

Quatriéme Exp. Électrisez les boules de liége comme dans la dernière expérience par le verre, & leur répulsion augmentera à l'approche d'un bâton de cire frotté. Ce sera le même effet si le verre frotté en est approché lorsqu'elles ont été électrisées avec de la cire.

On suppose qu'en portant le verre frotté au bout ou au bord du tube mince dans la troisiéme expérience, il l'électrise positivement, ou ajoute au feu électrique qu'il contenoit auparavant, & par conséquent il en passe au travers des boules qui se repoussent mutuellement; mais à l'approche d'un verre frotté qui laisse sortir pareillement un fluide électrique, les boules en déchargeront moins, ou une partie sera poussée en arrière par une force qui agira dans une direction contraire, & elles s'approcheront plus près. Si le tube est tenu à une telle distance des boules que l'excès de la densité du fluide autour d'elles au dessus de la quantité ordinaire dans l'air, soit égal à l'excès de la densité de celui qui est en elles, au-dessus de la quantité ordinaire contenuë dans le liége, leur répulsion sera bientôt détruite; mais si le tube est approché davantage, le fluide du dehors étant plus dense que celui du dedans des boules, il sera attiré par elles, & elles se sépareront encore l'une de l'autre.

Quand l'appareil a perdu une partie de sa portion naturelle de ce fluide par l'approche de la cire frottée d'une de ses extrémités, ou qu'il est électrisé négativement, le feu électrique est attiré & pris par les boules pour suppléer au défaut, & cela plus abondamment à l'approche d'un verre frotté ou d'un corps électrisé positivement qu'auparavant. C'est pourquoi l'éloignement entre les boules augmentera à mesure que le fluide qui les entoure, augmente, & en général soit par l'approche, soit par l'éloignement de quelque corps, si la différence entre la densité du fluide intérieur & extérieur est augmentée ou diminuée, la répulsion des boules sera augmentée ou diminuée à proportion.

Cinquiéme Expér. Si le tube mince isolé n'est pas électrisé; approchez de son milieu le tube de verre frotté, ensorte qu'il fasse à peu près angle droit avec lui, les boules du bout se repousseront l'une l'autre; elles le feront d'autant plus que le tube frotté sera plus près. Quand il a été tenu quelques secondes à la distance d'environ six pouces, retirez-le, & les boules s'approcheront l'une de l'autre jusqu'à ce qu'elles se touchent, puis se séparant encore à mesure que le tube s'éloigne davantage, elles continuëront à se repousser quand on l'ôtera tout-à-fait, & cette répulsion entre les boules augmentera à l'approche du verre frotté, mais elle sera diminuée par la cire frottée, comme si l'appareil avoit été électrisé par la cire de la manière expliquée dans la troisiéme expérience.

Sixiéme Exp. Isolez deux tubes minces désignés par A & B, ensorte qu'ils soient en ligne droite & séparés d'environ six lignes; suspendez au bout éloigné de chacun une paire de boules de liége. Approchez du milieu d'A le tube de verre frotté, & le tenant peu de tems à la distance de quelques pouces, vous verrez chaque paire de boule se séparer: écartez le tube, & les boules de A s'uniront & se repousseront encore l'une l'autre; mais celles de B seront à peine affectées. Par l'approche du tube de verre frotté tenu sous les boules de A, leur répulsion sera augmentée; mais si le tube est porté de la même manière vers les boules de B, leur répulsion diminuëra.

Dans la cinquiéme expérience la provision commune de matière électrique dans le tube mince est supposée être raréfiée vers le milieu & condensée aux extrémités par la vertu répulsive de l'atmosphère du tube de verre frotté, quand il est tenu près du premier; & peut-être le tube mince perd-il quelque chose de sa quantité naturelle de fluide électrique avant qu'il en reçoive du verre: comme ce fluide doit être plus prêt à sortir par ses bouts & par ses bords qu'à entrer au milieu: & par conséquent lorsque le tube de verre est écarté & que le fluide est dérechef également répandu à travers l'appareil, on trouve qu'il est électrisé négativement, car le tube frotté porté sous les boules augmentera leur répulsion.

Dans la sixiéme expérience une partie du fluide tiré d'un tube mince entre dans l'autre. On connoît qu'il est électrisé positivement par la diminution de la répulsion de ses boules à l'approche du verre frotté.

Septiéme Exp. Placez le tube mince avec la paire de boules à son bout, à trois pieds au moins de toutes les parties de la chambre; rendez l'air très-sec par le moyen du feu; électrisez l'appareil à un degré considérable; ensuite touchez du doigt ou de quelqu'autre conducteur le tube mince, les boules continuëront cependant de se repousser l'une l'autre; mais non pas à une si grande distance qu'auparavant.

L'air qui environne l'appareil à la distance de deux ou trois pieds est supposé contenir plus ou moins de feu électrique que sa part commune, selon que le tube mince est électrisé positivement ou négativement; & quand il est très-sec il ne quitte pas son surplus, ou ne répare pas son défaut aussi promptement que le tube mince, mais il peut continuer d'être électrisé, après qu'il a été touché pendant un temps considérable.

Huitiéme Exp. Ayant fait un vuide de Torricelli, long d'environ 5. pieds, de la manière expliquée dans les Transactions Philosophiques, vol. 47. pag. 370. Si on en approche assez le tube frotté, on verra une lumière dans plus de la moitié de sa longueur; elle s'évanouit bientôt si on ne met pas le tube plus près, mais elle reparoîtra à mesure qu'on l'avancera davantage; on peut le répéter plusieurs fois sans frotter le tube de nouveau.

Cette expérience peut être regardée comme une espèce de démonstration oculaire de la vérité de l'hypothèse de M. Franklin, que quand le fluide électrique est condensé d'un côté d'un verre mince, il sera repoussé de l'autre s'il ne trouve point de résistance, en conséquence à l'approche du tube frotté le feu est supposé être repoussé de la surface intérieure du verre qui entoure le vuide & être emporté au travers des colonnes de mercure, mais on suppose qu'il revient à mesure qu'on écarte le tube.

Neuviéme Exp. Qu'on tienne à peu près par le milieu un bâton de cire de deux pieds & demi de long, & d'environ un pouce de diamètre, frottez le tube de verre & traînez-le sur une de ses moitiés, ensuite le tournant un peu autour de son axe frottez encore le tube, & traînez-le sur la même moitié; répétez cette opération plusieurs fois: cette moitié détruira la force répulsive des boules électrisées par le verre, & l'autre moitié l'augmentera.

Il paroît par cette expérience que la cire peut aussi être électrisée positivement & négativement, & il est probable que dans les corps quels qu'ils soient, la quantité de fluide électrique qu'ils contiennent peut être augmentée ou diminuée. J'ai observé par un grand nombre d'expériences que certains nuages sont dans un état positif d'électricité, d'autres dans un état négatif, car les boules de liége qui en sont électrisées se serrent souvent à l'approche d'un tube frotté, & d'autres fois s'écartent à une plus grande distance. J'ai vû arriver cette variation cinq ou six fois en moins d'une demi-heure, les boules se réunissant chaque fois & restant en contact quelques secondes avant qu'elles se repoussent de nouveau l'une l'autre. On peut de même découvrir aisément avec une bouteille chargée si le feu électrique est tiré de l'appareil par un nuage négatif ou s'il y est poussé par un positif, & quelque soit celui par lequel il sera électrisé, soit que ce nuage se sépare de son surplus, soit que son défaut soit remplacé sur le champ, l'appareil perdra son électricité. On remarque que c'est souvent le cas après un éclair: cependant quand l'air est bien sec, l'appareil continuëra d'être électrisé pendant dix minutes ou un quart-d'heure après que les nuages ont passé le zénith, & quelquefois jusqu'à ce qu'ils paroissent à plus de moitié chemin vers l'horizon: la pluye surtout, quand les goutes sont grosses, fait communément descendre le feu électrique; & la grêle en été n'y manque jamais à mon avis. Quand l'appareil fut électrisé la dernière fois, ce fut par la chûte d'une neige fonduë, ce qui arriva dernièrement environ le 12. de Novembre; c'étoit le vingt-sixiéme jour & la soixante-uniéme fois qu'il avoit été électrisé depuis qu'il avoit été élevé, c'est-à-dire vers le milieu de Mai, & comme le thermomètre de Fahrenheit n'étoit que de sept degrés au-dessus de la congélation, on présume que l'hyver n'interrompra pas entièrement les opérations de cette sorte. À Londres il n'arriva que deux orages de tonnerre pendant tout l'été, & l'appareil fut quelquefois si fortement électrisé pendant l'un, que les timbres qui ont souvent été sonnés par les nuages assez fort pour être entendus dans toutes les chambres de la maison (les portes étant ouvertes) furent tenus en silence par le cours presque continuel d'un feu électrique dense entre chaque timbre & la boule de cuivre, qui ne la laissoit pas frapper.

Je terminerai cet écrit déjà trop long par les deux questions suivantes.

1º. L'air raréfié tout-à-coup ne peut-il pas donner le feu électrique aux nuages & aux vapeurs qui le traversent, & lorsqu'il est condensé soudain, ne peut-il pas le recevoir d'eux?

2º. L'aurore boréale n'est-elle point l'élancement du feu électrique des nuages positifs aux négatifs à une grande distance dans la partie supérieure de l'atmosphère où la résistance est moindre?