1° La première hypothèse, dans laquelle je me rencontre avec l’opinion
de J.-L. Soret, cherche l’explication dans des différences d’humidité.
11 faudrait admettre une stratification des couches aériennes diversement
chargées de vapeur d’eau, d’humidité croissante de haut en bas.
On sait en effet que la vapeur d’eau a un pouvoir de réfraction plus
faible que celui de l’air. Un air plus humide doit donc réfracter les
rayons lumineux plus faiblement qu’un air sec ; par, conséquent un air
stratifié suivant une humidité croissante doit agir dans le même sens
qu’un air stratifié suivant une chaleur croissante.
11 serait donc admissible qu’un air plus humide à la surface de l’eau
que dans les couches supérieures produisit les mêmes phénomènes
optiques qu’un air stratifié thermiquement dans l’ordre inverse.
J’ai soumis la question à mon ami le professeur Ed. Hagenbach, de
Bâle, et voici la réponse qu’il m’a donnée (16 mai 1889) :
« Le problème peut se traiter par le calcul en faisant une série de
suppositions pour la température de l’air.
Prenons de l’air à 2° G. Admettons qu’au contact du lac il soit saturé
d’humidité, tandis que les couches plus élevées soient très sèches, avec
une humidité relative de 0.30.
La tension de la vapeur d’eau sera
dans l’air saturé, à 1.00 d’humidité relative 5.3mm
sec, ■ à 0.30 — 1.6
différence 3.7
soit 0.005. de la pression atmosphérique.
L’indice de réfraction de l’air est 1.00029
— de la vapeur d’eau est 1.00026
différence 0.00003
Donc une quantité de 0.005 de vapeur d’eau diminuerait l’indice de
réfraction de l’air de . 0.00000015
D’un autre côté une élévation de température de 1° G. diminuerait
l’indice de réfraction de l’air.de 0.000001
Donc dans ce cas une diminution de 0.00000015 dans l’indice de
réfraction de l’air, due à la stratification d’humidité serait égale à l’action
d’une stratification thermique où la différence de température serait
de 0.15°.
Par le même calcul pour de l’air plus chaud, en admettant les mêmes
différences d’humidité (saturation de l’air à la surface de l’eau, 0.30 d’humidité
relative dans les couches supérieures), l’effet sur l’indice de
réfraction de l’air serait égal :
p o u rd e l’air.à 10° à une différence de température de 0.26°
><■/-' ' — à 20° 0 ^ . _ 0.48»
Cet effet est donc d’autant plus fort que la température de l’air est
plus élevée. »
Ainsi donc, d’après ces calculs de Hagenbach, l’effet d’une stratification
d humidité croissante de haut en bas a lieu, au point de vue des
réfractions, dans le même sens que Celui d’une stratification thermique
de l’ordre inverse, chaleur de l’air croissant de haut en bas. Seulement
cet effet est excessivement faible. Dans les conditions où nous avons
observé nos mirages sur eau froide, par des températures de 10 à 20°,
l’effet extrême de la stratification d’humidité ne peut dépasser celui de
différences de température de '/, à (4 degré. Or nous avons vu que
lés différences entre la chaleur de l’air et celle de l’eau atteignent parfois,
2, 4 ou 6 degrés et plus. Cette explication semble donc insuffisante.
2e h y p o th è s e . La ¡stratification thermique de l’air dans l’ordre
inverse (avec les couches plus chaudes au-dessous'des couches plus
froides) qui existait dans la matinée alors que l’air était plus froid que
1 eau, persisterait malgré le réchauffement de l’air à une température
supérieure à celle de l’eau.
Pour, cela il faudrait :
d’une part que les différentes couches d’air, sous l’influence des
rayons solaires, élevassent leur température d’une quantité à peu près
égale;
d une autre part que l’action de refroidissement des couches inférieures
au contact de l’eau restée plus froide fût nulle ou très lente.
En d autres, termes, il faudrait que le réchauffement de l’air par action
solaire dépassât en intensité ou en vitesse le refroidissement des couches
inférieures par l’effet du contact avec l’eau froide.
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Réfractions
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