gente à la courbe que décrit le rayon lumineux, lors de son entrée
dans notre oeil. Si l’oeil est placé en D, fig. 130, il voit B dans la direction
DE ; s’il est en B, il voit D dans la direction BF. De même dans
la fig. 131, si l’oeil est en ri, il voit C dans la direction A E ; s’il est en
C, il voit ri dans la direction CF.
II. L’air atmosphérique est compressible ; sa densité, indépendamment
de toute cause disturbante, chaleur ou humidité, augmente de
haut en bas, le poids des couches superposées s’additionnant à mesure
que ces couches sont plus épaisses. Si 1 air avait une température et
une humidité uniforme, les rayons lumineux qui le traversent décriraient
des courbes à concavité inférieure.
Les couches de l’atmosphère étant des surfaces sphéroïdales, tout-
rayon lumineux, même horizontal, même tangent à la terre, traverse
successivement des couches de densité différente ; il est nécessairement
réfracté.
Du fait général de l’accroissement de haut en bas de la densité de
l’atmosphère, tout rayon lumineux, dans une direction' rapprochée de
la tangente, décrit une trajectoire à concavité inférieure dont là courbure
est à peu près égale au douzième de celle d’un des grands1 cercles
de la sphère (Bravais). C’est la réfraction (normale.
III. L’indice de réfraction (*) de l’air est 1.00029, celui de la vapeur
d’eau 1.00026 ; par conséquent de l’air Chargé d’humidité est
moins réfringent que de l’air sec. Les couches atmosphériques en contact
avec le lac étant plus humides, leur pouvoir de réfraction est
amoindri, et la courbure des rayons lumineux qui les traversent est
diminuée. Cette action des différences d’humidité est trè s , faible; elle
peut le plus souvent être négligée.
IV. La température modifie la densité de 1 air. Plus 1 air est chaud,
plus il est dilaté, moins il est dense. . - ;
Par le fait du contact avec une-surface opaque comme la terre, fortement
réchauffée par le rayonnement solaire, les couches inférieures
de l’air sont en général plus chaudes que les couches plus élevées ; il
y a lé plus souvent stratification thermique in v e r s e (2) dans laquelle
(1) A la température de 0» et sous 0.76" de pression.
(2) Nous gardons ici la terminologie qui nous a été si commode pour la stratification
de l’eau. Une stratification d’ordre direct, ( s t r a t i f i c a t i o n d i r e c t e ) est
celle dans laquelle les couches les plus chaudes, sont superposées aux couches les
plus froides - une s t r a t i f i c a t i o n in ,v e r s e est celle dans laquelle les couches
les couches les plus froides sont superposées aux couches les plus
chaudes. 11 en résulte que la densité des couches inférieures est en
général moins forte qu’elle le serait si la température de l’air était uniforme.
Il en résulte- que la réfraction normale est moins importante
que si la pression agissait seule pour déterminer les variations de densité
de 1 air. La courbure des rayons lumineux est moins prononcée.
Cet effet de la température peut être si puissant qu’il arrive à
dépasser 1 effet de la pression atmosphérique. Si la stratification thermique
est très serrée, comme cela a lieu pour un rayon rasant un corps
très chaud, la courbure peut avoir lieu en sens inverse, et le rayon
décrit une courbe à concavité supérieure.
Au contraire, si la stratification thermique est d ir e c te , c’est-à-dire
si les couches inférieures sont plus froides que les couches supérieures,
les deux effets, augmentation de la densité par la pression, augmentation
de la densité par la"température, s’additionnent, et la déviation du
rayon lumineux, suivant une courbe à concavité inférieure, devient
très forte ; elle peut presque atteindre la courbure du grand cercle de
la terre. Je n ’ai jamais vu qu’elle la dépasse.
. Or ces deux faits peuvent se produire à la surface d’une nappe d’eau
telle qu’un lac. Ou bien l’eau est plus chaude que l’atmosphère sus-
jacente ; par son contact avec l’eau, l’air se réchauffe en couches d’autant
plus chaudes qu’elles sont plus près de la surface liquide ; la stratification
de 1 air est inverse, et alors les rayons lumineux rasant le lac
décrivent une courbe à concavité supérieure (voir fig. 130, p. 515). Ou
bien 1 eau est plus froide que l’air, l’air en contact avec le lac est stratifié
en couches dont la température décroît de haut en bas; la stratification
est directe et la concavité de la trajectoire lumineuse regarde en
bas avec une courbure exagérée (voir fig. 131, p. 515).
De là deux classes générales de phénomènes de réfractions. Nous
les désignerons d’après leur, cause génératrice et nous les appellerons :
plus chaudes sont au-dessous de couches plus froides. Il y a bien dans l’application
à l’atmosphère de cette terminologie1 rationnelle l ’inconvénient d’une
confusion possible avec ce qu.e l’on appelle l ’i n v e r s io n d e l à t e m p é r a t u r e
dans laquelle les couches supérieures de l’air sont plus chaudes que les inférieures ■
U y a, dans ce cas, inversion de l’état habituel de la stratification thermique de
Iatmosphère; mais en réalité, cette inversion.est un re to u r.à l’état normal ■ les
gaz les plus chauds sont, indépendamment de leur compression, plus légers que
es gaz plus froids. U suffît, je l ’espére, d’être averti de cette distinction p o u r
qu aucune confusion ne soit à redouter.