# L’Encyclopédie/1re édition/ATMOSPHERE

ATMOSPHERE, s. f. (Phys.) est le nom qu’on donne à l’air qui environne la terre, c’est-à-dire à ce fluide rare & élastique dont la terre est couverte partout à une hauteur considérable, qui gravite vers le centre de la terre & pese sur sa surface, qui est emporté avec la terre autour du soleil, & qui en partage le mouvement tant annuel que diurne. V. Terre.
On entend proprement par atmosphere, l’air considéré avec les vapeurs dont il est rempli. Voyez Air. Ce mot est formé des mots Grecs ἀτμὸς, vapeur, & σφαῖρα, sphere ; ainsi on ne doit point écrire athmosphere par une h, mais atmosphere sans h, le mot grec ἀτμὸς, d’où il vient, étant écrit par un τ & non par un θ.
Par atmosphere on entend ordinairement la masse entiere de l’air qui environne la terre : cependant quelques écrivains ne donnent le nom d’atmosphere qu’à la partie de l’air proche de la terre qui reçoit les vapeurs & les exhalaisons, & qui rompt sensiblement les rayons de lumiere. Voyez Réfraction.
L’espace qui est au-dessus de cet air grossier, quoiqu’il ne soit peut-être pas entierement vuide d’air, est supposé rempli par une matiere plus subtile qu’on appelle éther, & est appellé pour cette raison région éthérée ou espace éthérée. Voyez Ether, Ciel, &c.
Un auteur moderne regarde l’atmosphere comme un grand vaisseau chimique, dans lequel la matiere de toutes les especes de corps sublunaires flotte en grande quantité. Ce vaisseau est, dit-il, comme un grand fourneau, continuellement exposé à l’action du soleil ; d’où il résulte une quantité innombrable d’opérations, de sublimations, de séparations, de compositions, de digestions, de fermentations, de putréfactions, &c. Sur la nature, la constitution, les propriétés, les usages, les différens états de l’atmosphere, voyez l’article Air.
On a inventé un grand nombre d’instrumens pour faire connoître & pour mesurer les différens changemens & altérations de l’atmosphere ; comme barometres, thermometres, hygrometres, manometres, anemometres, &c. Voyez les articles Barometre, Thermometre, &c. L’atmosphere s’insinue dans tous les vuides des corps, & devient par ce moyen une des principales causes des changemens qui leur arrivent ; comme générations, corruptions, dissolutions, &c. Voyez Génération, &c.
Une des grandes découvertes de la Philosophie moderne, est que tous les effets que les anciens attribuoient à l’horreur du vuide, sont uniquement dûs à la pression de l’atmosphere. C’est aussi cette pression qui est cause en partie de l’adhérence des corps. V. Horreur du vuide, Pompe, Pression, &c.
Poids de l’atmosphere. Les corps organisés sont particulierement affectés par la pression de l’atmosphere : c’est à elle que les plantes doivent leur végétation ; que les animaux doivent la respiration, la circulation, la nutrition, &c. Voyez Plante, Animal, Végétation, Circulation, &c.
Elle est aussi la cause de plusieurs altérations considérables dans l’économie animale, & qui ont rapport à la santé, à la vie, aux maladies, &c. V. Air, &c. Par conséquent c’est une chose digne d’attention que de calculer la quantité précise de la pression de l’atmosphere. Pour en venir à bout, il faut observer que notre corps est également pressé par l’atmosphere dans tous les points de sa surface, & que le poids qu’il contient est égal à celui d’un cylindre d’air, dont la base seroit égale à la surface de notre corps, & dont la hauteur seroit la même que celle de l’atmosphere. Or le poids d’un cylindre d’air de la même hauteur que l’atmosphere, est égal au poids d’un cylindre d’eau de même base & de 32 piés de hauteur environ, ou au poids d’un cylindre de mercure de même base & de 29 pouces de hauteur ; ce qui se prouve tant par l’expérience de Torricelli, que par la hauteur à laquelle l’eau s’éleve dans les pompes, dans les siphons, &c. Voyez Tube de Toricelli ; voyez aussi Pompe, Siphon, &c.
De-là il s’ensuit que chaque pié quarré de la surface de notre corps est pressé par le poids de 32 piés cubes d’eau : or on trouve par l’expérience, qu’un pié cube d’eau pese environ 70 livres. Ainsi chaque pié quarré de la surface de notre corps soûtient un poids de 2240 livres ; car 32 x 70 = 2240 : par conséquent la surface entiere de notre corps porte un poids égal à autant de fois 2240 livres, que cette surface a de piés quarrés. Donc si on suppose que la surface du corps de l’homme contienne 15 piés quarrés, ce qui n’est pas fort éloigné de la vérité, on trouvera que cette surface soûtient un poids de 33600 livres ; car 2240 x 15 = 33600.
La différence entre le poids de l’air que notre corps soûtient dans différens tems, est aussi fort grande.
En effet, la différence dans le poids de l’air en différens tems, est mesurée par la hauteur du mercure dans le barometre ; & comme la plus grande variation dans la hauteur du mercure est de trois pouces, il s’ensuit que la plus grande différence entre la pression de l’air sur notre corps, sera égale au poids d’un cylindre de mercure de trois pouces de hauteur, qui auroit une base égale à la surface de notre corps. Or un pié cube de mercure étant supposé de 1064 livres, c’est-à-dire de 102144 dragmes, on dira : comme 102144 dragmes sont à un pié cube, ou à 1728 pouces cubes, ainsi $\scriptstyle 59{\frac {192}{1728}}$ dragmes sont à un pouce cube. Un pouce cube de mercure pese donc environ 59 dragmes ; & comme il y a 144 pouces quarrés dans un pié quarré, un cylindre de mercure d’un pié quarré de base & de trois pouces de hanteur, doit contenir 432 pouces cubes de mercure, & par conséquent pese 432 x 59 ou 25488 dragmes. Répétant donc 15 fois ce même poids, on aura 15 x 25488 dragmes = 382230 = 47790 onces = 3890 $\scriptstyle {\frac {1}{2}}$ livres, pour le poids que la surface de notre corps soûtient en certain tems plus qu’en d’autres.
Il n’est donc pas surprenant que le changement de température dans l’air, affecte si sensiblement nos corps, & puisse déranger notre santé : mais on doit plûtôt s’étonner qu’il ne fasse pas sur nous plus d’effet. Car quand on considere que nous soûtenons dans certains tems près de 4000 livres de plus que dans d’autres, & que cette variation est quelquefois très soudaine ; il y a lieu d’être surpris qu’un tel changement ne brise pas entierement le tissu des parties de notre corps.
Nos vaisseaux doivent être si resserrés par cette augmentation de poids, que le sang devroit rester stagnant, & la circulation cesser entierement, si la nature n’avoit sagement pourvû à cet inconvénient, en rendant la force contractive du cœur d’autant plus grande que la résistance qu’il a à surmonter de la part des vaisseaux est plus forte. En effet, dès que le poids de l’air augmente, les lobes du poumon se dilatent avec plus de force ; & par conséquent le sang y est plus parfaitement divisé : de sorte qu’il devient plus propre pour les secrétions les plus subtiles, par exemple, pour celles du fluide nerveux, dont l’action doit par conséquent contracter le cœur avec plus de force. De plus, le mouvement du sang étant retardé vers la surface de notre corps, il doit passer en plus grande abondance au cerveau, sur lequel la pression de l’air est moindre qu’ailleurs, étant soûtenue par le crane : par conséquent la secrétion & la génération des esprits se fera dans le cerveau avec plus d’abondance, & conséquemment le cœur en aura plus de force pour porter le sang dans tous les vaisseaux où il pourra passer, tandis que ceux qui sont proche de la surface seront bouchés. V. Cœur, Circulation, &c.
Le changement le plus considérable que la pression de l’air plus ou moins grande produise dans le sang, est de le rendre plus ou moins épais, & de faire qu’il se resserre dans un plus petit espace, ou qu’il en occupe un plus grand dans les vaisseaux où il entre. Car l’air qui est renfermé dans notre sang, conserve toûjours l’équilibre avec l’air extérieur qui passe la surface de notre corps ; & son effort pour se dilater est toûjours égal à l’effort que l’air extérieur fait pour le comprimer, de maniere que si la pression de l’air extérieur diminue tant soit peu, l’air intérieur se dilate à proportion, & fait par conséquent occuper au sang un plus grand espace qu’auparavant. Voyez Sang, Chaleur, Froid, &c.
Borelli explique de la maniere suivante, la raison pour laquelle nous ne sentons point cette pression. De mot. nat. à grav. fac. prop. 29. &c.
Après avoir dit que du sable bien foulé dans un vaisseau dur, ne peut être pénétré ni divisé par aucun moyen, pas même par l’effort d’un coin ; & que de même l’eau contenue dans une vessie qu’on comprime également en tout sens, ne peut ni s’échapper ni être pénétrée par aucun endroit : il ajoûte : « De même, il y a dans le corps d’un animal, un grand nombre de parties différentes, dont les unes, comme les os, sont dures ; d’autres sont molles comme les muscles, les nerfs, les membranes ; d’autres sont fluides, comme le sang, la lymphe, &c. Or il n’est pas possible que les os soient rompus ou déplacés dans le corps, à moins que la pression ne devienne plus grande sur un os que sur l’autre, comme nous voyons qu’il arrive quelquefois aux porte-faix. Si la pression se partage de maniere qu’elle agisse également en bas, en haut & en tout sens, & qu’enfin toutes les parties de la peau en soient également affectées ; il est évidemment impossible qu’elle puisse occasionner aucune fracture ou luxation. On peut dire la même chose des muscles & des nerfs, qui sont à la vérité des parties molles, mais composées de parties solides, par le moyen desquelles ils se soûtiennent mutuellement, & résistent à la pression. Enfin la même chose a lieu pour le sang, & les autres liqueurs : car comme l’eau n’est susceptible d’aucune condensation sensible, de même les liqueurs animales contenues dans les vaisseaux peuvent bien recevoir une attrition par la force qui agit sur tel ou tel endroit des vaisseaux, mais elles ne peuvent être forcées à en sortir par une pression générale ; d’où il s’ensuit, que puisqu’aucune des parties ne doit souffrir ni séparation, ni luxation, ni contusion, ni enfin aucune sorte de changement par la pression de l’air ; il est impossible que cette pression puisse produire en nous de la douleur, qui est toûjours l’effet de quelque solution de continuité ». Cela se confirme par ce que nous voyons arriver aux plongeurs. Voyez Plonger.
La même vérité est appuyée par une expérience de Boyle. Ce Physicien mit un têtard dans un vase à moitié plein d’eau, & introduisit dans le vase une quantité d’air telle, que l’eau soûtenoit un poids d’air huit fois plus grand qu’auparavant ; le petit animal, quoiqu’il eût la peau fort tendre, ne parut rien ressentir d’un si grand changement.
Sur les effets qui résultent de la diminution considérable, ou de la suppression presque totale du poids de l’atmosphere, Voyez Machine pneumatique. Sur les causes des variations du poids & de la pression de l’atmosphere, Voyez Barometre.
Hauteur de l’atmosphere. Les Philosophes modernes se sont donné beaucoup de peine pour déterminer la hauteur de l’atmosphere. Si l’air n’avoit point de force élastique, mais qu’il fût partout de la même densité, depuis la surface de la terre jusqu’au bout de l’atmosphere, comme l’eau, qui est également dense à quelque profondeur que ce soit, il suffiroit pour déterminer la hauteur de l’atmosphere, de trouver par une expérience facile, le rapport de la densité du mercure, par exemple, à celle de l’air que nous respirons ici-bas ; & la hauteur de l’air seroit à celle du mercure dans le barometre, comme la densité du mercure est à celle de l’air. En effet une colonne d’air d’un pouce de haut, étant à une colonne de mercure de même hauteur, comme 1 à 10800 ; il est évident que 10800 fois une colonne d’air d’un pouce de haut, c’est-à-dire unê colonne d’air de 900 piés, seroit égale en poids à une colonne de mercure d’un pouce : donc une colonne de 30 pouces de mercure dans le barometre seroit soûtenue par une colonne d’air de 27000 piés de haut, si l’air étoit dans toute l’atmosphere de la même densité qu’ici-bas : sur ce pié la hauteur de l’atmosphere seroit d’environ 27000 piés, ou de $\scriptstyle {\frac {27}{12}}$ de lieue ; c’est-à-dire, de deux lieues $\scriptstyle {\frac {1}{4}}$, en prenant 2000 toises à la lieue. Mais l’air par son élasticité a la vertu de se comprimer & de se dilater : on a trouvé par différentes expériences fréquemment répétées en France, en Angleterre & en Italie, que les différens espaces qu’il occupe, lorsqu’il est comprimé par différens poids, sont réciproquement proportionnels à ces poids : c’est-à-dire, que l’air occupe moins d’espace en même raison qu’il est plus pressé ; d’où il s’ensuit, que dans la partie supérieure de l’atmosphere, où l’air est beaucoup moins comprimé, il doit être beaucoup plus raréfié qu’il ne l’est proche la surface de la terre ; & que par conséquent la hauteur de l’atmosphere doit être beaucoup plus grande que celle que nous venons de trouver. Voici une idée de la méthode que quelques auteurs ont suivie pour la déterminer.
Si nous supposons que la hauteur de l’atmosphere soit divisée en une infinité de parties égales, la densité de l’air dans chacune de ces parties, est comme sa masse ; & le poids de l’atmosphere, à un endroit quelconque, est aussi comme la masse totale de l’air au-dessus de cet endroit ; d’où il s’ensuit que la densité ou la masse de l’air dans chacune des parties de la hauteur, est proportionnelle à la masse ou au poids de l’air supérieur ; & que par conséquent cette masse ou ce poids de l’air supérieur est proportionnelle à la difference entre les masses de deux parties d’air contiguës prises depuis la surface de l’atmosphere ; or nous savons par un théoreme de Géométrie, que lorsque des grandeurs sont proportionnelles à leurs différences, ces grandeurs sont en proportion géométrique continue ; donc dans la supposition que les parties de la hauteur de l’air forment une progression arithmétique, la densité, ou ce qui revient au même, le poids de ces parties, doit former proportion géométrique continue.
Par le moyen de cette série, il est facile de trouver la raréfaction de l’air à une hauteur quelconque, ou la hauteur de l’air correspondante à un degré donné de raréfaction, en observant, par deux ou trois hauteurs de barometre, la raréfaction de l’air à deux ou trois hauteurs différentes ; d’où l’on conclurra la hauteur de l’atmosphere, en supposant que l’on sache le dernier degré de raréfaction, au-delà duquel l’air peut aller. Voyez les articles Barometre, Série, Progression, &c. Voyez aussi Gregory. Astron. Phys. & Géom. liv. 5. prop. 3. & Halley dans les transact. Phil. n°. 181.
Il faut avoüer cependant que si on s’en rapporte à quelques observations faites par M. Cassini, on sera tenté de croire que cette méthode de trouver la hauteur de l’atmosphere est fort incertaine. Cet Astronome, dans les opérations qu’il fit pour prolonger la méridienne de l’Observatoire de Paris, mesura avec beaucoup d’exactitude les hauteurs des différentes montagnes, qui se rencontrerent dans sa route : & ayant observé la hauteur du barometre sur le sommet de chacune de ces montagnes, il trouva que cette hauteur comparée à la hauteur des montagnes, ne suivoit point du tout la proportion indiquée ci-dessus ; mais que la raréfaction de l’air à des hauteurs considérables au-dessus de la surface de la terre, étoit beaucoup plus grande qu’elle ne devroit être, suivant la regle précédente.
L’Académie royale des Sciences ayant donc quelque lieu de révoquer en doute l’exactitude des expériences ; elle en fit un grand nombre d’autres sur des dilatations de l’air très-considérables, & beaucoup plus grandes que celles de l’air sur le sommet des montagnes ; & elle trouva toûjours que ces dilatations suivoient la raison inverse des poids dont l’air étoit chargé : d’où quelques Physiciens ont conclu, que l’air qui est sur le sommet des montagnes est d’une nature différente de l’air que nous respirons ici-bas, & suit apparemment d’autres lois dans sa dilatation & sa compression.
La raison de cette différence doit être attribuée à la quantité de vapeurs & d’exhalaisons grossieres, dont l’air est chargé, & qui est bien plus considérable dans la partie inférieure de l’atmosphere qu’au-dessus. Ces vapeurs étant moins élastiques & moins capables par conséquent de raréfaction que l’air pur, il faut nécessairement que les raréfactions de l’air pur augmentent en plus grande raison que le poids ne diminue.
Cependant M. de Fontenelle explique autrement ce phénomene, d’après quelques expériences de M. de la Hire ; il prétend que la force élastique de l’air s’augmente par l’humidité ; & qu’ainsi l’air qui est proche le sommet des montagnes, étant plus humide que l’air inférieur, est par-là plus élastique, & capable d’occuper un plus grand espace qu’il ne devroit occuper naturellement, s’il étoit plus sec.
Mais M. Jurin soûtient que les expériences dont on se sert pour appuyer cette explication, ne sont point du tout concluantes. Append. ad Varen. géograph.
M. Daniel Bernoulli donne dans son Hydrodynamique une autre méthode pour déterminer la hauteur de l’atmosphere : dans cette méthode, qui est trop géométrique pour pouvoir être exposée ici, & mise à la portée du commun des lecteurs ; il fait entrer la chaleur de l’air parmi les causes de la dilatation.
La regle des compressions en raison des poids ne peut donner la hauteur de l’atmosphere ; car il faudroit que cette hauteur fût infinie, & que la densité de l’air fût nulle à sa surface supérieure. Il seroit plus naturel de supposer la densité de l’air proportionnelle, non au poids comprimant, mais à ce même poids augmenté d’un poids constant ; alors la hauteur de l’atmosphere seroit finie, & ne seroit pas plus difficile à trouver que dans la premiere hypothese, comme il est démontré dans le Traité des fluides, imprimé chez David 1744.
Quoi qu’il en soit, il est constant que les raréfactions de l’air à différentes hauteurs, ne suivent point la proportion des poids dont l’air est chargé ; par conséquent les expériences du barometre, faites au pié & sur le sommet des montagnes, ne peuvent nous donner la hauteur de l’atmosphere ; puisque ces expériences ne sont faites que dans la partie la plus inférieure de l’air. L’atmosphere s’étend bien au-delà ; & ses réfractions s’éloignent d’autant plus de la loi précédente, qu’il est plus éloigné de la terre. C’est ce qui a engagé M. de la Hire, après Kepler, à se servir d’une méthode plus ancienne, plus simple & plus sûre pour trouver la hauteur de l’atmosphere : cette méthode est fondée sur l’observation des crépuscules.
Tous les astronomes conviennent que quand le soleil est à dix-huit degrés au-dessous de l’horison, il envoye un rayon qui touche la surface de la terre, & qui ayant sa direction de bas en haut, va frapper la surface supérieure de l’atmosphere ; d’où il est renvoyé jusqu’à la terre, qu’il touche de nouveau dans une direction horisontale. Si donc il n’y avoit point d’atmosphere, il n’y auroit pas de crépuscule : par conséquent si l’atmosphere n’étoit pas aussi haute qu’elle est, le crépuscule commenceroit & finiroit quand le soleil seroit à moins de 18 degrés au-dessous de l’horison, & au contraire : d’où on peut conclurre que la grandeur de l’arc dont le soleil est abaissé au-dessous de l’horison, au commencement & à la fin du crépuscule, détermine la hauteur de l’atmosphere. Il faut cependant remarquer qu’on doit soustraire 32′ de l’arc de 18$^d$, à cause de la réfraction qui éleve alors le soleil plus haut de 32′ qu’il ne devroit être ; & qu’il faut encore ôter 16′ pour la distance du limbe supérieur du soleil (qui est supposé envoyer le rayon) au centre de ce même astre, qui est le point qu’on suppose à 18$^d$ moins 32′ : l’arc restant sera par conséquent de 17$^d$ 12′ ; & c’est de cet arc que l’on doit se servir pour déterminer la hauteur de l’atmosphere.
Les deux rayons, l’un direct l’autre réfléchi, qui sont tous deux tangens de la surface de la terre, doivent nécessairement se couper dans l’atmosphere, de maniere qu’ils fassent entr’eux un angle de 17$^d$ 12′, & que l’arc de la terre compris entre les points touchans soit aussi de 17$^d$ 12′ : donc par la nature du cercle, une ligne qui partiroit du centre, & qui couperoit cet arc en deux parties égales, rencontreroit les deux rayons à leur point de concours. Or il est facile de trouver l’excès de cette ligne sur le rayon de la terre ; & cet excès sera la hauteur de l’atmosphere. M. de la Hire a trouvé par cette méthode la hauteur de l’atmosphere de 37223 toises, ou d’environ 17 lieues de France. La même méthode avoit été employée par Kepler : mais cet astronome l’avoit rejettée par cette seule raison qu’elle donnoit la hauteur de l’atmosphere 20 fois plus grande qu’il ne la croyoit.
Au reste, il faut observer que dans tout ce calcul l’on regarde les rayons direct & réflechi comme des lignes droites ; au lieu que ces rayons sont en effet des lignes courbes, formées par la réfraction continuelle des rayons dans leur passage par les couches différemment denses de l’atmosphere. Si donc on regarde ces rayons comme deux courbes semblables, ou plûtôt comme une seule & unique courbe, dont une des extrémités est tangente de la terre, le sommet de cette courbe, également distant des deux extrémités, donnera la hauteur de l’atmosphere : par conséquent on doit trouver cette hauteur un peu moindre que dans le cas où on supposoit que les deux rayons étoient des lignes droites ; car le point de concours de ces deux rayons qui touchent la courbe à ses extrémités, doit être plus haut que le sommet de la courbe, qui tourne sa concavité vers la terre. M. de la Hire diminue donc la hauteur de l’atmosphere d’après ce principe, & ne lui donne que 36362 toises, ou 16 lieues. Hist. de l’Acad. Roy. des Scien. an. 1713. p. 61. Voyez les articles Réfraction & Crépuscule, &c.
Sur l’atmosphere de la lune & des planetes, voyez les articles Lune & Planete.
Sur l’atmosphere des cometes & du soleil, voyez Comete & Soleil ; voyez aussi Taches, Aurore boréale, & Lumière zodiacale.
Atmosphere des corps solides ou durs, est une espece de sphere formée par les petits corpuscules qui s’échappent de ces corps. Voyez Sphere & Emanation.
M. Boyle prétend que tous les corps, même les plus solides & les plus durs, comme les diamans, ont leur atmosphere. Voyez Diamant, Pierre précieuse. Voyez aussi Aimant, Magnétisme, &c. (O)