LANCE

Pourtant on peut voir par des essais qu’il y a des valeurs préférées pour les coeflicients de résistance. Les points ne se répartissent pas uniformément sur les courbes définies par l'équation cidessus. D’après les essais de Birkeland et Hesselberg, on distingue nettement deux tassements correspondant l’un à de grandes valeurs de z (z — 0,38), l’autre à de plus petites valeurs de z, (3 — 0,25). Entre ces deux groupes on ne peut remarquer que très peu de points. La transition entre ces deux groupes se fait environ pour les valeurs de N indiquées par Eiffel et aussi par Prandtl dans le cas où le courant d’air est artificiellement troublé et cette transition est plus rapide si l'air est artificiellement agité, en entourant les ballons d’un filet ainsi que l’ont constaté Hesselberg et Birkeland. |

Pour des ballons s’élevant librement le coeflicient de résistance z passe rapidement d’une valeur plus grande à une valeur plus petite quand le nombre de Reynolds augmente et cette transition est favorisée par l’agitation de l'air. Il est permis d'admettre que cette transition, comme pour la sphère dans le canal aérodynamique est accompagnée d’un changement de mode de flux, changement facilité par l'agitation.

En résumé, la résistance de l’air dans l’ascension d’un ballon-

pilote diminue avec l'accroissement du nombre de Reynolds. et de l'agitation tourbillonnaire.

Après de pareilles constatations, ajoute R. Wenger, on peut facilement expliquerles variations de vitesse ascensionnelle des ballons-pilotes par des différences dans l'agitation de. l'air. La différence entre les résultats d'Hergesell d’une part et de Hesselberg d'autre part pourrait résulter du fait que dans le local employé par Hergesell l'agitation était plus grande que dans celui où ont opéré Hesselberg et Birkeland.

Le fait que les ballons montent dans l'air libre encore plus vite que d’après la formule d'Hergesell pourrait s'expliquer par une plus grande agitation de l’air libre, ce qui est très plausible.

Le fait que les ballons montent plus vite dans les couches atmosphériques inférieures pourrait être considéré comme conséquence de la grande agitation provoquée par le frottement à la surface du sol et, inversement, le fait que la vitesse ascensionnelle dans la stratosphère est plus petite pourrait s'expliquer en admettant que le flux dans cette couche s'écoule plus régulièrement comme l’aadmis A. Wegener.

Les oscillations de la vitesse ascensionnelle auraientlieu dans le régime de transition pour lequel l’air entourant le ballon peut subir l’un ou l’autre des deux modes de flux.

La relation entre la vitesse ascensionnelle et la vite:se du vent trouvée par W. Peppler pourrait se comprendre en faisant l’'hypothèse très plausible que dans un fort courant d’air l'agitation est bien plus grande que dans un courant faible:

Les résultats de C.-H. Ley s’expliqueraient par l’agitation tourbillonnaire provoquée par les aspérités du sol.

Au point de vue quantitatif l'influence de l'agitation suflit complètement pour expliquer tous les phénomènes.

La valeur de z oscille entre le simple et le quadruple, les valeurs correspondantes de la vitesse peuvent facilement varier du simple au double.

Puisque les différences d'agitation tourbillonnaire provoquent de si grandes variations de la vitesse ascensionnelle, il n'est pas permis de conclure de ces variations à des mouvements verticaux de l'air. Au contraire, on peut espérer qu'on pourra conclure de ces oscillations au degré d'agitation.

Examinons encore un nouveau travail de Th. Hesselberg et B.J. Birkeland, (1)

On se rappelle qu’en 1912 ces deux météorologisles avaient établi la formule suivante pour la vitesse ascensionnelle des ballonspilotes,

Va. v 0.0012 VA

« Dans notre travail antérieur sur les vitesses ascensionnelle des « ballons dans les locaux fermés, disent-ils, nous avons résumé « nos observations en représentant le coeflicient a en fonction du « diamètre du ballon D et de la force ascensionnelle A. Or, d’après « Dines, il est plus judicieux de séparer les ballons lestés des bal- « lons non lestés. On doit en outre, d’après Wenger, grouper les « résultats d'expériences suivant les valeurs du nombre de Rey- « nolds. Nous avons soumis les données des sondages à un nouvel « examen à ces deux points de vue. Nous ne nous sommes pas li- « mités à nos propres observations et nous avons examiné les ex- « périences de de Quervain, de Hergesell et de Dines. »

Le nouveau travail de Th. Hesselberg et de B.J. Birkeland peut se résumer ainsi : Y

1° Il y a pour les locaux fermés deux valeurs du coeflicient «a et ces deux valeurs dépendent du chiffre de Reynolds.

Pour NE 130.000 44100 Pour N > 200.000 a 194 et cela pour des ballons non lestés.

Le même fait existe pour les ballons lestés, mais on doit prendre alors pour N < 130.000 a — 16,9 pour N > 200.000 AE=207S \

Entre R — 130.000 et R — 206.000, pour les ballons non lestés, on peut dresser le tableau suivant : (régime de transition).

a 16,5% 16,8 1172,4177:1,018;3 418;8 219,22019;4 « Du reste, ajoutent Hesselberg et Birkeland, nous avons été € frappés par le fait qu’un même ballon ne montait pas toujours

« avec la même vitesse dans le régime de transition ; les varia- « tions de vitesse étaient trop grandes pour pouvoir être attri-

(1) Hesselberg et Birkeland, Ueber die Steigegeschwindigkeit der Pilothballone. Annalen der Hydrographie und maritimen Meteorologie, 1917 page 313.

« buées à des erreurs d'expérience, Nous pouvons donc admettre « que dans le régime de transition, un ballon peut, sous des con- « ditions apparemment identiques, monter avec des vitesses dif- « férentes. »

Ainsi Hesselberg et Birkeland donnent raison à Wenger en montrant qu'il existe des coeflicients variables avec N et qu'il existeun régime transitoire dans lequel @ varie fort probablement avec le degré d’agitation atmosphérique. Toutefois, contrairement à l'opinion de Wenger, le capuchon ou le filet, dont on peut munir le ballon, n’a aucune influence. Par contre, d'accord avec Dines, le lest augmente la vitesse ascensionnelle.

Enfin Birkeland et Hesselberg, montrent qu’à l'air libre, la valeur de a doit être prise dans le régime transitoire, mais plus grande qu'elle ne serait dans l’air calme toutes autres choses égales d’ailleurs.

Il est donc impossible de nier les effets de l'agitation atmosphérique sur la vitesse ascensionnelle des ballons-pilotes. Voyons si toutes les variations de vitesse, ainsi que le prétend R. Wenger, peuvent s'expliquer par le seul fait de ce trouble tourbillonnaire.

A ce sujet nous résumerons un travail tout nouveau de Fr. Bingel (1).

Bingel, dans l'espoir de retrouver les effets de l’agitation atmosphérique dans l'ascension comme dans la descente, fait des recherches par triangulation avec deux ballons, l’un montant l’autre descendant. De ses expériences récentes (1918-1919) à Lindenberg, il résulte que le trouble tourbillonnaire ne peut pas expliquer les anomalies dans les vitesses ascensionnelles des ballons-pilotes.

Si, en effet, on examine les vitesses des deux ballons dans les différentes couches, aux différentes altitudes, on s'aperçoit que non seulement les vitesses diffèrent de celles qu'on a préalablement calculées, mais que les vitesses ascendantes différent notablement des vitesses descendantes dans les différentes couches. Ainsi l’agitation seulene peut expliquer les variations puisque son effet aurait dû être le même dans chaque couche. Il faut donc invoquer d’autres influences.

Bingel distingue alors les effets :

(1) Fr. BinGez. Turbulenz und Werticalstrome in der fr.... Atm..... Annalen der Hydrographie und maritimen Meteorologie, 1921, Heft VIT et VIIT.

1° de l'agitation tourbillonnaire (Wenger) ;

20 des courants ascendants et descendants, des grands tourbillons.

Il se résume ainsi :

1° L'écart à la vitesse normale ascensionnelle d’un ballon, dans une même colonne d’air libre, est sujette à de fortes variations temporaires.

20 La vitesse normale ascensionnelle d’un ballon est modifiée et par l'agitation et par des courants verticaux.

30 L’agitation de l’atmosphère libre, qui diminue la résistance, consiste en un mouvement désordonné des particules d’air. Les courants verticaux qui agissent sur les pilotes sont, d’une part de grands courants ascendants ou descendants (courants convectifs), d'autre part de grands tourbillons possibles.

40 Le mouvement désordonné (agitation) diminue en général quand la vitesse du vent atteint 7 mètres par seconde et disparaît pour une vitesse de 10 mètres-sec., pour être remplacé ensuite par l'effet des grands courants. Il y a une transition continue entre la prépondérance de l’agitation et celle des grands courants.

50 Pour toutes les vitesses du vent que nous avons examinées de fortes rotations subites du vent en altitude provoquent ou agrandissent l’agitation. Ce phénomène est accentué quand en même temps le vent décroît en altitude, si le vent augmente en altitude l’agitation tourbillonnaire est annulée ou amoindrie.

Il résulte de tout ce qui précède qu’on ne peut pas nier l’existence et les effets des courants verticaux. Tous les météorologistes admettent que le vent a non seulement une composante horizontale mais une composante verticale et à la fin du XIXe siècle on a essayé d’évaluer cette dernière par des moulinets spéciaux ou clinoanémomètres (1). Un travail récent à ce sujet est dû à M. C.E. Brazier (2). C’est à cette composante verticale que M. P. Idrac attribue la possibilité du vol à voile des oiseaux (vol sans battements d’aile) (3).

(4) M. Decuevrexs. Bulleiin de la Société méléorologique, février-mars 4895. Le Clinoanémométre.

(2) Sur la mesure de la composante verticale du vent à l’aide de moulinets anéométriques. Note de C. E. Brazier. Comptes-rendus. IN, 1920, p. 4.227. (3) P. Iprac. Thèse de doctorat 1921 ou l’Aérophile, 1-15 mars 1991.

P. Idrac indique aussi deux procédés nouveaux pour la mesure de la composante verticale du vent : l’un par ballon-sonde, l’autre par cerfs-volants porteurs de banderoles que les courants verticaux tiennent plus ou moins inclinées,

De plus tout nous incite à penser que l'atmosphère, comme l'océan, est le siège d’une véritable houle aérienne, houle complexe donnant lieu à des vagues et à des tourbillons.

On voit donc que si l'agitation tourbillonnaire modifie la vitesse ascensionnelle d’un ballon-pilote, les courants verticaux atmosphériques peuvent la troubler encore plus.

Ainsi toute formule théorique fixant cette vitesse ne traduit aucune réalité, et comme le dit M. F. La Porte (1), « il est nécessaire « pour des expériences de précision, comme celles qui servent « pour l'établissement de tables de tir, de ne pas se fier à des for- « mules a priori et de ne pas se contenter des observations d’un « seul poste. Il vaut alors mieux déterminer les vitesses ascension- « nelles par les visées d’au moins 2 postes jusqu'à l’altitude de € 1.500 à 2.000 mètres. » Une sérieuse statistique faite à la R. G. A. montre cependant qu’au dessus de 1.000 mètres l'erreur sur la vitesse ascensionnelle ne dépasse pas 1 m. pour des vents de 5 à 10 mètres, elle ne dépasse pas 1,50, pour des vents de 10 à 15 m. et n’atteint pas 2 m. pour des vents de 15 à 25 mètres. Pour la couche 0-1000 m., sur 168 expériences, l'erreur a été inférieure à . Lot fois. On comprend ainsi pourquoi, dès 1917, l'artillerie de campagne, qui utilisait des flèches inférieures à 500 mètres, accorda un grand crédit aux sondages aérologiques par visées à un seul théodolite.

Admettons une légère erreur dans le calcul de la vitesse du vent par de pareils sondages, elle est indéniable. Il est cependant une donnée qu’on peut moins suspecter dans une opération saine, c’est celle de la direction du vent aux différentes altitudes (2). Or dans le travail que nous proposons d'exposer dans la suite, les di-

(1) Sondages de l'atmosphère à Gâvre au moyen de ballons libres en caoutchoue, Note de M.F. La Porte. C.R. I. 1920 p. 279, .

(2) J. Roucu. La vitesse ascensionnelle des ballons-pilotes. Bulletin officiel des recherches scientifiques et industrielles. N°17, p. 180.

Afin de nousrendre compte des erreurs réellement commises dans la pratique nous avons comparé les directions et les vitesses du vent calculées à la fois au moyen de sondages à deux théodoliles et au moyen de sondages à un

rections du vent joueront un rôle prépondérant. C’est, en effet, de l'examen de ces directions aux différentes altitudes que nous voulons tirer une Contribution à la Prévision du temps.

Rappelons tout d’abord quelques recherches antérieures faites à ce sujet,

seul théodolite en admettant la constance de la vitesse ascensionnelle du bal-

lon. Nous n'avons jamais trouvé de diflérence supérieure à 20° sur la direction.