70 



S. ARRHENIUS — LA CAUSE DE L'AURORE BOREALE 



iiégalivt'inenl chargées. Cellos-ci retient dans les 

 couches les plus hautes de l'atmosphère, plus haut 

 que les plus hautes étoiles filantes, car celles-ci, 

 pour envoyer une lumière suffisante pour être vue 

 à une dislance de plus de lUO kilomètres, doivent 

 posséder une masse non négligeable. Comme les 

 plus hautes étoiles filantes ont apparu à environ 

 1(10 kilomètres de hauteur, on peut donc assigner 

 à 200 kilomètres de hauteur la place à laquelle les 

 petites particules d'une grosseur moindre de 1 |x 

 restent stationnaires. Ces couches atmosphériques, 

 qui, au voisinage du point situé sur la ligne réunis- 

 sant les centres de la Terre et du Soleil, sont le 

 plus fortement chargées, se déchargent de nouveau 

 et donnent naissance à des rayons cathodiques. 

 La plus grande partie des décharges aura lieu de 

 jour sous l'innuence du rayonnement solaire ultra- 

 violet, et non loin des endroits où les particules 

 chargées sont tombées (donc surtout dans les 

 régions équatoriales). Mais, par suite des courants 

 aériens, il peut se produire, à d'autres moments 

 et dans des contrées qui ne reçoivent que peu ou 

 pas de lumière solaire, des accumulations sembla- 

 bles d'électricité négative, donnant lieu à des 

 décharges et à des rayons cathodiques. 



On sait que le grand spécialiste des aurores 

 boréales, M. Adam Paulsen, a trouvé une concor- 

 dance si extraordinaire entre les propriétés de 

 l'aurore boréale et celles des rayons cathodiques ', 

 qu'il considère le premier phénomène comme un 

 cas spécial du second. Cette hypothèse n'ofi're 

 qu'une difficulté : le défaut d'explication de la 

 production de ces rayons cathodiques. Les consi- 

 dérations que nous venons d'exposer nous sem- 

 blent résoudre le problème. Comme l'accunmla- 

 tion des masses électriques négatives se produit 

 à une hauteur d'environ 200 kilomètres, où la 

 pression de l'air n'est plus que 10-* à 10" mm. de 

 mercure, la naissance des rayons cathodiques 

 a lieu dans une matière si fortement raréfiée 

 qu'elle ne peut produire aucun phénomène lumi- 

 neux appréciable. Aussi ils pénètrent plus loin 

 sans absorption sensible. D'après leur nature, les 

 rayons cathodiques, placés dans un champ magné- 

 tique, se propagent en ligne droite lorsqu'ils sont 

 dans la direction des lignes de force magnétique. 

 Autrement, ils décrivent des lignes hélicoïdales 

 autour de cette direction comme axe, et de cour- 

 bure d'autant plus forte qu'ils sont plus inclinés 

 ])ar rap|iort aux lignes de force. Les lignes de 

 force magnétiques sont, à l'équateur, presque pa- 

 rallèles à la surface de la Terre; il s'ensuit que les 

 rayons cathodiques, au voisinage de l'équateur, ne 



' A. Paulsen : Sur la nature et l'origine de l'aurore 

 beréale. Uull. de l'Acad. des Hc. de CopeaLayuc, 1894. 



peuvent pénétrer dans les couches d'air plus pro- 

 fondes et produire des phénomènes lumineux plus 

 forts. Les décharges ne provoquent donc, aux 

 environs de l'équateur, qu'une apparence lumi- 

 neuse faible et diffuse, très étendue. On a, en 

 effet, trouvé la ligne de l'aurore polaire dans la 

 lumière diffuse du ciel pendant la nuit. 



Plus l'on s'éloigne de l'équateur, plus les lignes 

 de force magnétiques sont inclinées sur la surfa<e 

 de la Terre. Une conséquence de ce fait, c'est que 

 les rayons cathodiques pénètrent d'autant pluspro- 

 fondément dans l'atmosphère. Quand ceux-ci arri- 

 vent dans des couches d'air plus denses (une pres- 

 sion d'environ 0,01 millimètre), ils donnent lieu 

 à des phénomènes lumineux intenses, qui sont 

 connus sous le nom d'aurore boréale. Plus on 

 s'éloigne de l'équateur, plus les phénomènes d'au- 

 rore polaire deviennent fréquents et plus il s'abais- 

 sent. Cela concorde très bien avec l'observation. 11 

 y a, naturellement, une limite à cet accroissement 

 par le fait que, aux environs du pôle, il ne tombe 

 plus qu'une quantité insignifiante de particules 

 négatives dans l'atmosphère. Il doit exister, autour 

 des pôles et des pôles magnétiques (où les lignes 

 de force magnétique sont verticales), deux anneaux 

 dans lesquels l'aurore polaire se présente le plus 

 fréquemment, et c'est précisément le cas. 



D'autre part, la fréquence de l'aurore polaire sera 

 soumise aux mêmes variations que les quantités de 

 particules négatives rejetées du Soleil. Ces quantités 

 sonlproportionnelles, en première ligne, au nombre 

 de taches de la partie du Soleil tournée vers la 

 Terre, puis au cosinus de l'angle des rayons solaires 

 et de la normale terrestre au point considéré ainsi 

 qu'au temps de rayonnement. La distance variable 

 de la Terre au Soleil suivant les époques de l'année 

 exerce une influence moindre. 



VI 



Le caractère le plus important de l'aurore polaire 

 est la périotlicité de sa fréquence. La période la 

 plus frappante est celle de il, 1 années, qui concorde 

 avec la période des taches solaires. Très vraisem- 

 blablement, il existe d'autres périodes séculaires, 

 dans lesquelles le phénomène lumineux polaire se 

 montre plus ou moins intense, comme de Mairau 

 l'a établi dans ses recherches classiques. Ainsi, des 

 développements extraordinaires de l'aurore boréale 

 se sont produits au milieu du xviii" et à la fin du 

 xix'" siècles, qui avaient été précédés de minima 

 très accusés. Ces variations séculaires, dont la 

 nature exacte n'a pas encore été fixée, dépendent 

 fort probablement des variations de l'activité 

 solaire. Ainsi, la quantité des tayhes solaires, à 

 l'époque de ses maxima du commencement des 



