Eunice Newton Foote [1819–1888] est une scientifique américaine du XIXème siècle, militante pour les droits des femmes, et surtout la première chercheuse à avoir mis en évidence le rôle du dioxyde de carbone dans le réchauffement de l’atmosphère, autrement dit à avoir identifié clairement le principe de l’effet de serre et ses conséquences pour l’atmosphère terrestre. Ses travaux se déroulent dans le prolongement de ceux déjà effectués par d’autres scientifiques, dont le mathématicien et physicien Joseph Fourier [1768-1830]. En 1824, Fourier énonce une théorie selon laquelle les gaz contenus dans l’atmosphère ont pour effet d’augmenter la température à sa surface, première étape dans la compréhension du mécanisme de l’effet de serre.
Si sa vie et sa formation restent encore mal connues, en 1856, elle mène une expérience ingénieuse à l’aide d’une pompe à air et de thermomètres au mercure : elle place différents gaz — vapeur d’eau, CO₂, hydrogène — dans des cylindres en verre exposés au soleil, et constate que le dioxyde de carbone se réchauffe nettement plus que les autres, posant ainsi les bases expérimentales de l’effet de serre. Avec l’aide du physicien spécialiste de l’électromagnétisme Joseph Henry [1797-1878], elle publie ses résultats dans l’American Journal of Science and Arts, dans un article intitulé « Circumstances Affecting the Heat of the Sun’s Rays », fondamental pour la compréhension du dérèglement climatique actuel, et dont nous vous proposons ici la traduction.
Pourtant, ses travaux sombrent dans l’oubli au profit de ceux de l’Irlandais John Tyndall, qui publie en 1859 des expériences similaires sans jamais citer Foote. Il est fort probable que Tyndall, misogyne et ambitieux, se soit inspiré des travaux de Foote sans la mentionner. Éditeur du British Philosophical Magazine, il a, à ce titre, republié à plusieurs reprises des articles de l’American Journal of Science and Arts — dont un article du mari d’Eunice, Elisha Foote, publié au même moment que celui de son épouse. Il ne pouvait donc ignorer les découvertes d’Eunice Newton Foote dont les travaux n’ont été redécouverts qu’en 2011, par Ray Sorenson, un géologue américain à la retraite, près de 150 ans après leur publication.
Il revient ensuite au Suédois Svante Arrhenius de faire le lien entre les émissions de gaz à effet de serre provoquées par l’industrialisation et le réchauffement général de la planète …
Version française
Mes recherches ont eu pour objet de déterminer les différentes circonstances qui affectent l’action thermique des rayons de lumière provenant du soleil.
Plusieurs résultats ont été obtenus.
Premièrement. L’action augmente avec la densité de l’air, et diminue à mesure qu’elle devient plus raréfiée.
Les expériences ont été réalisées avec une pompe à air et deux récipients cylindriques de la même taille, d’environ quatre pouces de diamètre et trente de longueur. Dans chacun, deux thermomètres étaient placés, et l’air était évacué de l’un et condensé dans l’autre. Après que les deux eurent acquis la même température, ils furent placés au soleil, côte à côte, et tandis que l’action des rayons du soleil atteignait 110° dans le tube condensé, elle n’atteignait que 88° dans l’autre. Je n’avais aucun moyen à ma disposition pour mesurer le degré de condensation ou de raréfaction.
Les observations prises une fois toutes les deux ou trois minutes étaient les suivantes :
Cette circonstance doit affecter la puissance des rayons du soleil à différents endroits, et contribuer à produire leur action faible sur les sommets des hautes montagnes.
Deuxièmement. L’action des rayons du soleil s’est avérée plus grande dans l’air humide que dans l’air sec.
Dans l’un des récipients, l’air était saturé d’humidité – dans l’autre, il était asséché par l’utilisation de chlorure de calcium. Les deux ont été placés au soleil comme auparavant et le résultat a été le suivant :
La haute température de l’air humide a été fréquemment observée. Qui n’a pas éprouvé la chaleur brûlante du soleil qui précède l’ondée d’été ? Les lignes isothermes seront, je pense, beaucoup affectées par les différents degrés d’humidité dans différents endroits.
Troisièmement. L’effet le plus élevé des rayons du soleil que j’ai trouvé est dans le gaz carbonique.
L’un des récepteurs était rempli de cela, l’autre d’air commun, et le résultat était le suivant :
Le récipient contenant le gaz lui-même s’est beaucoup réchauffé—de manière très sensible plus que l’autre—et en étant retiré, il a mis beaucoup plus de temps à refroidir.
Une atmosphère de ce gaz donnerait à notre terre une température élevée ; et si, comme certains le supposent, à une période de son histoire l’air s’était mélangé avec une plus grande proportion que celle actuelle, une température accrue due à son propre effet ainsi qu’à un poids accru aurait nécessairement résulté.
En comparant la chaleur du soleil dans différents gaz, j’ai trouvé qu’elle était de 104° dans l’hydrogène, 106° dans l’air commun, 108° dans l’oxygène et 125° dans le gaz carbonique.
Version américaine d’origine
My investigations have had for their object to determine the different circumstances that affect the thermal action of the rays of light that proceed from the sun.
Several results have been obtained.
First. The action increases with the density of the air, and is diminished as it becomes more rarified.
The experiments were made with an air-pump and two cylindrical receivers of the same size, about four inches in diameter and thirty in length. In each were placed two thermometers, and the air was exhausted from one and condensed in the other. After both had acquired the same temperature they were placed in the sun, side by side, and while the action of the sun’s rays rose to 110° in the condensed tube, it attained only 88° in the other. I had no means at hand of measuring the degree of condensation or rarefaction.
The observations taken once in two or three minutes, were as follows :
This circumstance must affect the power of the sun’s rays in different places, and contribute to produce their feeble action on the summits of lofty mountains.
Secondly. The action of the sun’s rays was found to be greater in moist than in dry air.
In one of the receivers the air was saturated with moisture- in the other it was dried by the use of chlorid of calcium. Both were placed in the sun as before and the result was as follows :
The high temperature of moist air has frequently been observed. Who has not experienced the burning heat of the sun that precedes a summer’s shower ? The isothermal lines will, I think, be found to be much affected by the different degrees of moisture in different places.
Thirdly. The highest effect of the sun’s rays I have found to be in carbonic acid gas.
One of the receivers was filled with it, the other with common air, and the result was as follows :
The receiver containing the gas became itself much heated – very sensibly more so than the other—and on being removed, it was many times as long in cooling.
An atmosphere of that gas would give to our earth a high temperature ; and if as some suppose, at one period of its history the air had mixed with it a larger proportion than at present, an increased temperature from its own action as well as from increased weight must have necessarily resulted.
On comparing the sun’s heat in different gases, I found it to be in hydrogen gas, 104° ; in common air, 106° ; in oxygen gas, 108 ; and in carbonic acid gas, 125°.
Source : Eunice Foote, « Circumstances Affecting the Heat of the Sun’s Rays » (read before the American Association, August 23d, 1856), The American Journal of Science and Arts, vol. XXII, nᵒ 66, nov. 1856, p. 382-383.
Note : les tableaux des mesures proviennent de l’article d’origine, disponible ICI.
