H DH

dans le traiet de Faéroslat. Vu — ^ et ("V+p'') — j, ^ 0,7* ^ \^ 0,76*

seront les poids de l'hydrogène qui gonflera le ballon, et

de Fair déplacé par Fappareil , à \tt hauteur Z. Or d^apk

un principe couqu , en ajoutant P ap premier de ces p^iiht

on doit avoir le second , si comfnê on le suppose Fapaareil

reste en équilibré dans la couche d'air 'située à la hauteur

que Fon cherche -, on aura donc : '

vma^TROisikifB leçon. 5k3

Celte fonnttle donnera H -, on en déduira Z au moyen de la

formule donnée plut haut ( § 36o ). Si au contraire Z est,

HV donné 9 H s'enstdvra ,- et — g sera la quantité d'hydro*

gène, à la pression de 0,76, exprimée en fraction de volume du ballon gonflé, qu^il faudra introduire dans Tappareil au moment du départ.

£n tout autre endroit de Tatmosphère que dans la couche où il pourrait rester en équilibre, le ballon tendra à monter ou à descendre d'un mouyement accéléré : «oit , outre les quantités de l'article précédent , h la hauteur ba-* romiétrique correspondante à xine hauteur quelconque z ^

le volume du ballon sera -r- à cette hauteur; Thydrogène

qu il contiendra pèsera toujours V A — > -, le poids de Taifr

déplacé sera f V -^ + 0 "~â* D'après cdia, f^ "î "f* •'} X

— â — ^^V — g — P, ou — > (D-^^V— P-J ^ , ou

enfin , d'après la fonnule de Fart, précédent , — g ( h — ^H ),

sera la force motrice ascensionnelle \ si h est plus grand que H, ou^ < Z. En changeant le signe de cette expression on aura 'la force motrice qui tendra à faire descendre Tappareil, si h estmoiuilreque H, ou ir ^ Z *, danscedenner cas il faut supposer évidemment que le ballon ne soit pas gon-^ flé totalement à la hauteur z et sous la pression H , q'est-àdire lorsque la force motrice est nuhe.

Ain» , soit qu'il monte , soit ^'il descende , le hallon I. 33

5l4 OeUHS DE PHYSIQUE.

tendra k prendre un \iiott veinent accéléré. La résistance de Tair y agissant comme forée retardatrice j tendra à détniîre cette accélération, ^ pourra finir par rendre le n^onveihent sens3>lement nniforme. Lorsque le ballon s'élevant sera ganrenu à la couche où la force motrice est nulle ^ il la dépassera en vertu de la vitesse acquise, et finira par s'y maintenir après quelques oscillations verticales-, il sersi alors emporté avec la masse d*air qui Tentoure dans la direction ^du vent régnant à cette hauteur.

. Lorsijue Taéronaute veut faire descendre son ballon, il ouvre une soupape placée à la partie sapéricore de l'enveloppe , au mojren d'une corde attachée à la tige de cette aiHipape et dont l'autre extrémité est à sa disposition *, une ponion de Thydrogène s'échappe , et l'appareil devenant spécifiquement plus lourd que l'air déplacé descend. Mais pour éviter les dangers d'une chute trop rapide, cette descente doit être faite par cascades ; pour cela l'aéronaute jette de temps en temps une portion du sable qu'il a dû emporter y opération qui diminuant- )e poids total tend à faire remonter le ballon *, il ouvre aussi de temps en temps la soupape, autre opération qui tend à le faire tomber ^ un baromètre lui indique , par les variations de la hauteur du mercure , le sens dans lequel il marche et la rapidité de son mouvement-^ il juge d'après cda s'il doit jeter du kst) ou ouvrir la soupape*

L*impossibiKté qui existe encore de diriger à volonté le mouvement horizontal des ballons , n'a'pas permis jusqu'ici de s'en servir pour voyager* Pour atteindre ce but^ il faU* dirait pouvoir développer ^ au moyen d'un moteur peu pesant, une force suffisante pour vaincre l'impulsion du eouranjt d'air dans le lieu occupé par le hiUôn ; ou bien, après

-VnlGT-TKOISlÉKE LBÇOII. 5l5

«▼oir TCCODiiu les direcUons variables du moaremeot de Taîr , qui existent simultanément à difltfrentes hauteurs , il faudrait âerer et maîotenir Taérostat à la hauteur où le vent aurait pr^iséoient la direction que Ton voudrait suivre. Mais il y a encore un autre problème à rdsoodre , c'est 4e coDiultre , i chaque instant et dans toute circonstance , la Writable direction du mouvement imprimé au ballon-, ici ]a boussole marine serait sans efficacité , puisque les aéro»> tats ne laissent derrière eux ancuoe trace analogue au sillage des vaisseaux , que l'on puisse rapporter à la direction de Faiguille aimaatëe ; placé au>dessus d'un nuage, l'séronauten'apluaaucuD moyen d'apprécier le chemin qu'il par* ■coiut; il serait donc nécessaire de maintenir constamment l'appareil en vi%de la terre. Il est probable que toutes ces difficaltés ne pourront être levées qu'à la suite de progrès , nouveaux et très étendus dans les arts mécaniques. Les ascensions aérostatîques ont fourni le moyen d'étudier IVtat et la composition de Fatmosphère date «es hautes r^ons. La plus remarquable de ces ascensions a été exécutée par MM. Gay-Lussac et Biot; nous aurons l'occanon de citer quelques-unes de leun observations.

36a. Ce serait ici le lieu d'e:^oser la théorie des v«iti TeoiDé. régotiers , qndques notions très vagues sur les vents irré- ^'pT

gnlîers , les variations pàiodiquetr du baromètre , ses varia- ^ '' «irbee . , ... j , dalaierre.

tioiis megnheres coiresponoantes aux changemens qui surviennent dans l'atmosphère. Mais ces diverses queMions lont maintenant partie du cours de Géographie physique. Ces phénomènes sont dus pour la plupart aux variations lAe tempâatuse de l'atr atmosphérique , soit dans un mJme lieu aux différentes heures du jour et suivant les saisons, soit i la même époque dans des lieux difTérens. U

5l6 COURS DE PHYSIQUE.

ne sera donc possible de trouver les lois que suivent ces pbé^ nomènes, que quand on connaîtra celles des tempëjratoresà la surface du globe. Cest afin de dëméler ces dermérea qu'on a multiplié les observations thermomëtriques. Pour résumer celles de ces observations faites dans un même Heu, on en déduit les températures moyennes de chaqœ jonr, de chaque mois, de chaque année, et enfin celle d*un grand nombre d*antiées. Le rapprochement des températures moyennes correspondantes à diiTérens lieui a déjà conduit à des conséquences importantes ; d'autres m déduisent de la comparaison des plus grandes variations thermométriques.

Mais 9 dans Fétat actuel de cette partie de la physique générale , les résultats les plus précieux sqM ceux qui per« mettent de réduire le nombre des observations nécessaires pour en conclure les données que Ton cherche. Ainsi, Ton a reconnu que , pour déterminer la température moyenne d\m jour dans un lieu donné, il suffisait de prendre la moyenne de trois observations faites, Tune au lever du soleil , Tautre à deux heures de Taprès-midi, 'et la troisième an coucher du soleil -, ou bien de prendre la moyenne entre la plus grande et la plus petite température de la journée. On a remarqué pareillement que la température moyenne de Tannée est sensiblement la même que celle du seul mois d^octobre, et qu'on Tohlâent encore en prenant la moyenne des observations faites tous les jours à une même heure , variable avec la latitude , et qui est celle de g heures du matin à Paris.

La température moyenne de chaque jour est Fëlrfmeat principal de toutes ces recherches -, car on adopte pour «elle de chaque mois la moyenne entre les tempàatures

VlMOT-TROtSlÈMB LEÇON. 5iy

iKioyeiitiea dé ses différens jours ^ et pour celle de Tannée la moyenne entre les températures moyennes des douze mois. Le procédé lephis expéditif^ et peut-être le plus exact que FoB puisse employer, pour se procurer cette don-* née/ondamentale ,, consiste à déterminer la plus grande et la plus petite température du jour. On peut se servir à cet effet d'un thcFmométre h maximaetminima.

363. Le plus commode des instrumens;de éette espèce ^f^'^j*^' «st celui de Rutheribrd. Sur un même cadre sont fixés maxima et: deux thermomètres dont les tiges sont recourbées-horizon^ talement : Tun est à alcool coloré, Vautre à. mercure*, le Fie- <8$. premier renferme un petit cylindre d- émail , substance qui est mouillée par Talcool, le second un petit cylindre de 1er, métal que le mercure ne mouille pas. Les deux index ont un diamètre moindre «que celui des tubes*, celui d'émail reste constamment dans TaleocL, qui Tentraine vers la boule lorsque la température diminue*, qUandelle augcnente ensuite , le liquide se dilatant dépasse le cylindre et le laisse en arrière de sa surface. L'index de fer; est toujours au contraire en dehors da mercure, qui le pousse devant lui lorsque la température augmente *, quand elle diminue le . liquide abandonne le cylindre au point le plus éloigné. Les degr^ où stationnent ces index , quand on observe le double thermomètre , indiquent évidemment les tempéra-* tures maxima et minima de la période de temps pendant laquelle Tinstrument a été abandonné. Pour le rendre capable de donner de nouveaux résultats, il suffit de placer un instant le système des tubes dans la position verticale -, àVaide dcquelques secousses légères, le cylindre de fer re-> tombe sur le^f^ercuire , et celui d'émail remonte à la sufface deFalcool.

"«ba

5l8 COVRS DC PUISIQUE.

On emploie aussi le thermomètre de Six /perfiectîomiif par Bellani. Cest ud thermomètre à alcool renverse» dont Fie. 18C1. le réservoir est très vaste 9 et dont la tige doublement re* courbée contient du mereure dans les deux branches ver-r ticales da coude inférieur. Des deux surfaces du mera^ire , Tune touche la colonne liquide du thermomètre , l'autre est surmontée d^une autre colonne d*alcool 9 <{ai se ter^^ mine vers le haut au fond d'une cuvette ouverte dans Fatmosphére. Sur ces deux surfaces flottent deux petits cj-r lindres de fer, qu'elles soulèvent lors des variations de h température , mais qin sont retenus aux plu» grandes hau* teurs qu'ils atteignent , par de petites boucles de cheveux qui pressent à la manière des ressorts les parois du tobe.^ D'après cette disposition, il est évident que leurs lieux de^ stsÉionnement indiqueront , l'un la plus haute , l'autre la plus basse des températures de la période de temps peu* Jant laquelle Finstrument aura été abandonné k lui-même* Quand on veut faire descendre les index stu: les sur£aices du mercure , afin de procéder à de nouvelles observations 9 on se sert d'un aimant «assez fort pour vaincre le firottemeni de54>oucles de cheveux sur les parois qu'elles press«itp De rhvffro- ^4- ^^ variations de la quantité d'eau, contenue à. métri«. V^i de vapeur dans l'air atmosphérique, se combinent avec celles de la températare , pour occasioner la. plupart desphénomènes météorologiques. Ilimporte donc desavoir détermkier à chaque instant l'état d'humidité de l'air, afiii de recueillir une nouvelle série d'observations , qui rappro^chi^e des températures moyennes, pusse faire .découvrir par la smte les lois générales de ces phënomènes>. ^ On reconnaît que l'atmosphère contient tou)OUES d« l'eau

\ à l'état de vapeur , en y exposant des c<H'ps appelée déli-»

TIKaT-TROlSlÈHB LEÇO^- 5iy

«pwtceiu, ou qui ont uœ grande affinité pour l'iau, ils absorbent alots Ttiuaudit^ de l'air, et deviennent liqaide» au bout de quelque temps, en se dissolvant daoA l'eau qu'ils ont précipitée. On peut encore recounaître Texittence de Teau dans l'air, par le dépôt eu croùto glac<!e qiù se forme sur la surface extérieure d'un vase contenant uo corps très froid , phénomène que l'on peut observer en tout temps et eu tout Heu.

Pour évaluer la vapeur qui se trouve dans l'atmosphère , au lieu ^e chercher à absorber la quantité d'eau eu poidscontenue dans un volume donné d'air, on se sert de substances dont la Tonne stibit des changemens d'autant pluf grands que l'air qui les entoure est plus ou moia» humide * et que l'on nomme pour cela substances hygrométriques. Parmi les substances oi^aniques U n'en est aucune tmi ne fût propre à former un hygromètre. iVlais pour que l'hygromètre soit utile I il faut que la substance employée soit très senûble aux variations de l'humidité de l'air ,' inaltérable par le temps , d'une petite masse pour que ses indications soient plus promptes , ^'elle n'éprouve aucun changement permanent afin que dans les même» circonstances SCS indications redeviennent les meutes, en6n que l'instrument étant ainsi comparable à lui-même, deux hygromètres consbuîts avec la même jNibttance soient com*parables entre eux.

De toutes les substances ' hygrométriques connues , lef seules qui paraissent remplir ces condiUons , sont les cheveux et les plaques minces des fanons de baleine prises dans, une direction perpendiculaire à Celle des 6brc« ; ces substance* s' allongent par l'humidité. Les hygromètres à cheveu et à baleine sont connus soas les noms d'hygromètre

de Saussure et d'hygromètre de Deluc; celai de Saussure est le plus généralement employé; Toici les détails de sa construction.

HyeromMM 365. Un Cadre métallique, dont on néglige les dilata- °''*'^' tions par la chaleur, comme incomparablement pins petites que les changemens de dimensions qu^il '8*agit d*obser- Fks. 187. ver , présente à sa partie supérieure une pince dans laquelle est fixé le cheveu, dont Tautre bout est attaché à la gorge d'une poulie ; vtn poids de 2 ou 3 grains est pareillement attaché à la même gorge , de manière à tendre constamment le cheveu ; avec la poulie se meut une aiguâk, dont Textrémité indique sur tui cadran si le cheveu s^allonge ou se raccourcit. Les cheveux dans leur état ordinaire sont enveloppés d^une matière grasse qui les soustrait en partie à Tfaïunidité, et qui réduit l^u: allongement à ^ , de Tex- Iréme sécheresse au maximum d'humidité, mais lorsqu'ils en sont dépouillés, lieur allongement total est 4 fois plus considérable , ou ^ environ. Il est donc important de Taver ces cheveux dans une eau un peu alcaline que Ton &it bouillir; -4ô ^^ sous-càrbonate de soude en dissolution suffit , d'après Saussure , pour enlever cette matière grasse. Pour graduer rinstrument, on le place d'abord sous une cloche contenant de Tair , et une substance déliquescente calcinée, qui absorbe Fhumidité du récipient. L'aiguiUe de l'hygromètre descend d'abord très rapidement; son mouvement se ralentit ensuite , mais elle n^atteint une position stationnaàre qu'au bout de 3 jours ; on marque alors sur le cadran, au point où Faiguilte &'arréte, le zéro de l'hygromètre. Pour s^assurer si ce point correspond réellement à celui de sécheresse extrême, il est bon de présenter la cloche aux rayons solaires : si le cheveu coàtîtent

encore de l'humidité, la vaporisAtion étant ezcitëe par t'accroissemeiit de tempi^ture, raiguille coatinae à descendre-, mais si le cheveu est parfaitement sec , il nVprourera qu'une petite dilatation par la chaleur qui fera an contraire monter l'aiguille. On abrège beaucoup cette première opération de la graduation , et on la rend même plus sûre , ea disposant l'hi^gromètre dans le vide avec des morceaux de chaux vive.

On place ensuite l'hygromètre sous un autre récipient dont les parois sont mouillées -, l'air renfermé se sature d'humidité , l'aiguille monte alors rapidement et derient stationnaire an bout d'une heure au plus. On marque loo' au point où s'arrête la pointe de l'aiguille. L'arc compris sur le cadran entre -les deux points marqués est enfin divisé en loo parties, qui sont les degrés de l'hygromètre. Lorsque cet instrument a été construit avec tout le soiu nécessaire, on remarque que lorsqu'il est placé dans las mêmes circonstances , ses indications sont toujours identiques ', quelle que soit la température de l'air , s'il est . saturé , Tinstrument indique toujours loo* , et s'il est parfaitement sec toujours o". On fait toutefois abstraction de la dilatation du cheveu par la chaleur, qui est très petite , car 33* de différence de température ne font varier l'hygromètre que de | de degré.

On doit conclure de là que les variations de longueur du cheveu, dues à sa dilatation par la chaleur, sont négligea-blés dans les limites de température' de l'atmosphère, et que le cheveu s'empare toujours de la même quantité d'eau , dans l'air saturé de vapeur, quelle que soit sa température , puisqu'il s'allonge de la mûvie quantit<!. On concevra facilement ce dernier résultat , en remarquant qut?

$3a couKs DE rinrsiQui.

Teau est oi quelque sorte retenue à Tëtitt de Vafleur arer une force nulle , dans Tair qui est saturtf , puisqu'à la menu* dre diminution de volume ou de température , une por^ tion de cette vapeur se liquéfie. Dans ces droonstauces > quelle que soit la température , TaSinité du cheveu pour Feau n^étant contre-balancée par aucune autre fprce , cette substance précipitera toute Teau qu'elle peut absorber ^ quantité qui est d'dlleurs très petite, relativement à celle qui sature Tespace dfois lequel Tinstrumeiit est placé. Tjibles by- 366. L'état hygrométrique de Tair est le rapport qui

trIqueT. cxiste entre la quantité de vapeur d'eau qu'il contient réellement , et celle qu'il contiendrait s'il en était saturé » ou ce qui est la même chose , c'est le rapport des forces élastiques des vapeurs correspondantes. Or les degrés de Thy*gromètre ne sont pas proportionnels aux états hygrométriques de l'air.Xa relation qui existe entre ces deux espèces- 4^ quantités, a été recherchée par plusieurs séries d'expériences ,, §i l'on a construit des tables qui la représentent* Pour cela Saussure prenait un ballon rempli d'air sec,

' muni d'un baromètre et d'un thermomètre -, après y avoir

introdijit l'hygromètre , il plaçait dans ce ballon un linge humide , qu'il laissait un certain temps, pour le retirer ensuite. La perte de poids du linge indiquait l'eau contenue dans le ballon *, on avait la température et la pression intérieure *, Saussure pouvait ainsi calculer un des élémens de la. table. Mais ce procédé est peu exact, à cause de la portion d'humidité absorbée par les parois, donfil est difficile de tenir compte.

M. Gay-Lussàc a employé avec succès un autre moyen • il est fondé, sur cette propriété que la teofpon maxima de la vapeur, dans un espace en contact avec de Teau conle-^