CHAPITRE IV

138. ^ffet de U pr««an atniocpliiriqns HIT 1m oorp* qui flottent

dma l'atsMwpbin — Od a vu (87) que tout corps plongé dans un liquide supjwrle, de bas en baut, une poussée égale au poids même du liquide qu'il déplace. Or, ce principe, qui a élé démontré sous le nom de principe d'Arehimède, est général et s'applique aux gaz aussi bien qu'aux liquides. On démontre, par l'expérience, la poussée de bas en haut que supportent les corps plongés dans l'air, a l'aide d'un petit appareil nommé baroscope, de deux mots grecs qui signi&entt'oir le poids. II se compose d'un Qéau de balance portant, à l'une de ses extrémités, une grosse boule de cuivre creuse, et, à l'autre, une petite masse de plomb. Le poids de cette dernière est réglé de manière à faire exactement riB- 11». — D1IUH.U1K. équilibre, dans l'air, à la

boule de cuivre, c'est-à-dire que le fléau est alors horizontal ; mais si l'on place l'appareil sous le récipient de la machine pneumatique et qu'on fasse le vide, on voit le fléau incliner vers la boule de cuivre (Sg, 104). Cette dernière pèse donc réellement plus que la masse de plomb. Si son excès do poids n'est pas apparent dans

l'air, c'est que déplaçant un plus grand volume de ce fluide que ne le fait la masse de plomb, elle supporte une plus forte poussée de bas en haut et, par suite, perd plus de son poids.

On peut donc généraliser le principe d'Archimède (88) et dire qtte tout corps plongé dans un fluide quelconque , liquide ou gazeux j perd une partie de son poids égale au poids du fluide qu'il déplace. Il découle de là que lorsqu'on pèse un corps dans l'air, on obtient, en général, un poids trop faible. Pour que le poids fût exact, le volume d'air déplacé par le corps à peser qui est placé dans un des plateaux de la balance, devrait être précisément le même que celui déplacé par les poids qui sont dans l'autre plateau, ce qui n'est pas le cas ordinaire. Ce n'est donc qu'en pesant les corps dans le vide qu'on peut avoir leur véritable poids.

Dans la poussée de bas en haut que supporte un corps plongé dans l'air, il se présente trois cas : ou le corps pèse plus que l'air qu'il déplace, et alors son poids l'emportant sur la poussée de bas en haut, il tombe, c'est le cas le plus général; ou bien, le corps pèse précisément autant que le volume d'air déplacé, et alors les deux forces qui le sollicitent, l'une à s'élever, l'autre à descendre, se faisant équilibre, il reste en suspension dans l'atmosphère; ou enfin, le corps pesant moins que le volume d'air dont il occupe la place, c'est la poussée qui prédomine, et alors le corps s'élève: c'est ce qui a lieu pour la fumée, pour la vapeur d'eau qui forme les nuages, pour les ballons.

139. Invention des ballons. — Les ballons j OU aérostats, sont de vastes globes de taffetas enduit d'un vernis qui le rend imperméable; ces globes, remplis d'un gaz plus léger que l'air, s'élèvent dans l'atmosphère en vertu de la poussée qu'ils supportent de bas en haut.

L'invention des ballons est due aux deux frères Etienne et Joseph Montgolfier, fabricants de papier dans la petite ville d'Annonay, département de l'Ardèche, où la première expérience eut lieu le 5 juin 1783, en présence des États -Généraux, avec un ballon de toile, doublé de papier, ayant 36 mètres de circonférence, et pesant 250 kilogrammes. Ce ballon étant ouvert à sa partie inférieure, on brûla au-dessous de la paille mouillée, du papier,

AÉROSTATS. idl

de la laiue. L'air chaud qui pénétrait ainsi dans son intérieur, le gonfla peu à peu, et quand il fut rempli d'air dilaté, moins dense que Tair extérieur, le poids de Tenveloppe et de Tair chaud qu'elle contenait se trouvant moindre que le poids de Pair déplacé, le ballon s'éleva en quelques instants à plus de deux mille mètres de hauteur,, à la grande stupéfaction des nombreux spectateurs ; mais il reCbmba bientôt, l'air chaud qui le remplissait s'étant refroidi rapidement dans les hautes régions de l'atmosphère.

L'expérience d'Annonay eut un grand retentissement dans toute la France, où elle excita partout autant la surprise que l'admiration. Paris, étonné de se voir ainsi devancé par une petite ville de province, se hâta de répéter l'expérience des frères Montgolfier. En attendant l'achèvement d'un immense ballon que faisait construire le gouvernement, sous la surveillance d'Etienne Montgolfier, les frères Robert, mécaniciens, sous la direction de Charles, professeur de physique, construisirent un ballon en taffetas enduit de caoutchouc, n'ayant que 4 irtètres de diamètre. Ce petit ballon, au lieu d'être rempli d'air chaud, comme celui des Montgolfier, le fut d'hydrogène, ou air inflammable, comme on l'appelait alors. L'emploi de ce gaz présentait d'incontestables avantages, car étant à peu près quatorze fois plus léger que l'air, il procurait au ballon une force ascensionnelle bien supérieure à celle qu'on pouvait obtenir par l'emploi de l'air chaud; en outre, on n'était plus obligé de brûler des matières combustibles au-dessous du ballon, procédé fort dangereux, puisque le feu pouvait à chaque instant se communiquer à l'aérostat.

Ce fut le 27 août, à cinq heures du soir, au Champ -de- Mars, que ce petit globe inaugura les premiers ballons à gaz hydrogène. Un coup de canon annonça son départ : dépouillé des liens qui le retenaient, il s'éleva avec une vitesse telle qu'il fut porté, en quatre minutes, à plus de 850 mètres de hauteur, puis se perdit dans un nuage. Un second coup de canon annonça sa disparition. La pluie qui tombait n'empêcha pas une foule enthousiaste de le suivre des yeux, en battant des mains, jusqu'à ce qu'il disparût. « Jamais, écrit Mercier, leçon de physique ne fut donnée devant un plus nombreux et plus attentif auditoire. » Ce ballon alla tombera cinq lieues de Paris, près Gonesse, à la grande surprise des habitants, qui,

ne sachant à qui attribuer ce singulier message, le reçurent avec assez peu de courtoisie.

Pour distinguer les ballons à air chaud des ballons à gaz hydrogène, on a donné aux premiers le nom de Montgolfière, du nom de leurs célèbres inventeurs, et aux derniers celui d'aérostats, de deux mots latins qui veulent dire se tenir dans Vair,

440. RempUisage et atoeniîoii des aérostats. — Les ballons à gaz

hydrogène sont les seuls en usage aujourd'hui. On les gonfle soit avec de l'hydrogène, soit avec du gaz d'éclairage, qui est un composé d'hydrogène et de carbone, et qui est plus dense que l'hydrogène, mais bien moins dense que l'air. On l'emploie généralement pour gonfler les ballons, parce que toutes les grandes villes étant éclairées au gaz, on l'obtient plus facilement et à meilleur compte que l'hydrogène, dont la préparation est longue et plus dispendieuse.

La figure 105 représente un ballon gonflé par le gaz d'éclairage. Celui - ci est amené de l'usine où on le prépare , au moyen d*uo long tube de cuir qui aboutit à la partie inférieure du ballon. Afin de faciliter l'introduction du gaz dans le ballon, on dresse deiit mâts destinés a lui servir de tutelle. Pour cela, aux sommets dé ces mâts sont deux poulies sur lesquels s'enroule une corde qu'on peut tendre plus ou moins et qui passe dans un anneau fixé à la partie supérieure de l'aérostat. Par ce mécanisme, celui-ci étant d'abord soulevé d'un mètre environ au-dessus du sol, on fait arriver le gaz; puis, à mesure que le ballon se remplit, on le soulève un peu plus haut, en tendant la corde qui le soutient et en l'aidant à se déployer. Bientôt, non -seulement le ballon n'a plus besoin de tutelle, mais il faut s'opposer à sa force ascensionnelle. Pour cela, on l'enveloppe d'avance d'un filet auquel sont fixées des cordes que des hommes tiennent à la main. Pendant que le ballon est ainsi captif, on détache le tube qui a servi à amener le gaz et on attache la nacelle au filet. On nomme ainsi une espèce de panier d'osier dans lequel se place l'aéronaute. Lorsqu'il y est monté, au commandement de lâchez tout, les hommes abandonnent les cordes, et le ballon, devenu libre, s'élève avec une vitesse d'autant plus grande que la poussée de bas en haut l'emporte davantage sur son poids. Il sufiit que l'excès de cette poussée sur le poids total du ballon

soit de 4 a 5 kilogrammes 11 importe de ne pas gonDer le ballon entièrement car la pression atmosphérique dim niwnl a mesure

qu'il s'élève, le gaz intérieur se dilate et Terait crever l'enveloppe, si elle était gonflée complètement dès le départ.

Afin de pouvoir s'élever à volonté, l'aéronaut* emporte avec lui du lest consistant en de petits sacs remplis de sable. Si la descente s'eflectue trop rapidement, ou dans un endroit périlleux, on vide quelques-uns de ces sacs, et le ballon, ainsi allégé, s'élève de nouveau. On facilite encore la descente en suspendant, par une longue corde, une ancre h la nacelle. Une fois que cette ancre est

fixée k un obstacle, on s'abaisse lentement en tirant sur la corde. Cette ancre et les sacs de toile sont représentés à côté de la nacelle dans la figure 105. Enfin, au sonunet du ballon est une ouverture fermée par un esoupape qui est retenue par un ressort et s'ouvre de dehors en dedans. On fait marcher cette soupape au moyen d'une corde qui descend jusqu'à la nacelle. Lorsque l'aéronaute veut effectuer sa descente, il tire la corde, et la soupape s' ouvrant, une partie de l'hydrogène contenu dans le ballon s'échappe et est remplacée par de l'air; or, celui-ci étant plus pesant que l'hydrogène, fait descendre le ballon.

C'est à l'aide du baromètre qu'une fois dans les hautes régions de l'atmosphère, l'aéronaute reconnaît s'il monte ou s'il descend. Dans le premier cas, la colonne de mercure baisse dans le tube barométrique, car la pression diminue; dans le second, au contraire, le mercure monte.

1 41 . Parachute. — Le parachute est un appareil à l'-aide duquel un aéronaute peut abandonner son ballon et se laisser descendre assez lentement pour ne pas se blesser. Il consiste en une toile circulaire d'environ 5 mètres de diamètre et présentant , quand elle est tendue, la forme d'un vaste parapluie dont les baleines sont remplacées par des cordes, qui se prolongent pour aller s'attacher toutes à une même nacelle. Tantôt, le parachute, reployé comme un parapluie fermé, est attaché à la partie inférieure du ballon, et au-dessous de lui pend la nacelle ; tantôt, le parachute est attaché sur le côté du ballon, et ses cordes viennent se réunir à une nacelle plus petite placée dans celle qui est attachée au filet en corde qui enveloppe le ballon. Lorsque l'aéronaute veut descendre en parachute, il lui suffit, étant dans la nacelle fixée à celui-ci, de lâcher la corde qui lie le parachute au ballon au moyen d'une poulie. La descente s'accomplit aussitôt avec une vitesse effrayante; mais Tair qui s'engouffre dans les plis du parachute, le force à s'ouvrir, et aussitôt, vu la grande surface qu'il présente à l'air, la descente s'opère avec une lenteur suffisante pour que l'aéronaute atteigne la terre sans choc trop brusque. Un trou, placé au centre du parachute, sert à laisser échapper l'air comprimé par la toile. Sans cette précaution, le parachute oscillerait d'une manière dangereuse pour celui qui est dans la nacelle.

L'essai du parachute fut d'abord fait sur des animaux. Blanchard laissa tomber ainsi son chien d'une hauteur de 2000 mètres. Un tourbillon l'arrêta dans sa chute et le porta au-dessus des nuages. L'aéronaute rencontra bientôt après le parachute et le pauvre animal qui fit éclater par des aboiements répétés, son inquiétude et sa joie de retrouver son maître. Un nouveau courant les sépara; mais le parachute et le chien gagnèrent la terre sains et saufs peu de temps après l'aéronaute.

L'invention des parachutes est attribuée à Blanchard , mais c'est J. Gramerin qui y le premier, dans une nacelle soutenue par un de ces appareils (fi g. 105), osa se laisser tomber d'une hauteur de 1000 mètres.

142. Afoennoni aérottatiquet remarquables. — Aussitôt après la découverte des ballons, de hardis expérimentateurs osèrent confier leur vie à ces vastes appareils, et s'élever avec eux dans les airs- Le 45 octobre 4783, quatre mois et quelques jours après l'expérience d'Annonay, un jeune enthousiaste de physique, Pilâtre de Rozier, s'éleva, le premier, dans un ballon à air chaud, à une hauteur de 30 mètres environ ; mais ce ballon était captif, c'estr-à-dire retenu par des cordes. Ce n'est que le 31 novembre suivant que le même Pilâtre de Rozier et le chevalier d'Arlandes eurent, les premiers, la gloire de faire un voyage aérien dans un ballon libre. Les préparatifs eurent lieu dans le jardin de la Muette, au bois de Boulogne, en présence de toute la cour. Après un voyage de vingt-cinq minutes, les hardis voyageurs prirent terre, de l'autre côté de Paris, près du moulin de Groulebarbe. Leur ballon était gonflé à l'air chaud ; pour cela, au milieu de la nacelle était un réchaud dans lequel ils brûlaient de temps en temps une botte de paille pour entretenir la dilatation de l'air. On conçoit combien ce procédé était dangereux, puisque à chaque instant le feu pouvait se communiquer au ballon.

La route était désormais frayée. Quelques jours après, l'expérience de la Muette était répétée dans le jardin des Tuileries par le physicien Charles et par l'un des frères Robert, non toutefois avec ce redoutable feu de paille, qui faisait du premier voyage aérien quelque chose d'effrayant, mais à l'aide du gaz hydrogène.

Depuis cette époque, les ascensions aérostatiques furent nom-

breuses. Une tristement célèbre fut celle dans laquelle l'infortuné Pilâtre de Rozier perdit la vie. Voulant combiner les deux procédés de Charles et de Montgolfier, il réunit deux ballons, Tun plein d'hydrogène, l'autre à air chauffé au moyen de feu de paille. Or, Tappareil ayant été incendié et précipité du haut des airs, le malheureux aéronaute périt victime de sa témérité. Nous citerons encore le voyage de Blanchard, qui , le 7 janvier 1785, en compagnie du docteur Jeffri es , fit, le premier, la traversée de Douvres à Calais, où l'on éleva une pyramide pour rappeler le souvenir de ce voyage aérien. Du reste, les deux voyageurs faillirent plusieurs fois tomber dans la mer, et ils n'atteignirent les côtes de France qu'après avoir jeté hors de la nacelle, tout leur leste, leurs instruments et jusqu'à leurs vêtements, afin d'alléger leur ballon.

L'ascension de Gay-Lussac, le 16 septembre 1804, fut la plus remarquable par les faits dont elle enrichit la science, et par la hauteur qu'atteignit le célèbre physicien, hauteur qui fut de 7016 mètres au-dessus du niveau des mers. A cette hauteur, le baromètre était descendu à 32 centimètres, et le thermomètre, qui marquait 31 degrés à la surface du sol, était alors à 9 degrés et demi au-dessous de zéro.

Dans ces hautes régions, la sécheresse est si grande, que les substances hygrométriques, telles que le papier, le parchemin, se dessèchent et se tordent comme si on les présentait au feu. La respiration et la circulation s'accélèrent à cause de la grande raréfaction de l'air. Gay-Lussac a constaté que son pouls faisait alors 120 pulsations à la minute, tandis qu'à l'ordinaire il n'en battait que 66. Enfin, à cette grande hauteur, le ciel prend une teinte bleue trèsfoncée, tirant sur le noir, et un silence absolu et solennel entoure l'aéronaute.

Parti de la cour du Conservatoire des Arts-et-Métiers à dix heures du matin, Gay-Lussac descendit au bout de six heures près de Rouen, ayant fait environ 30 lieues.

143. ApplîoatîonB des aérostati. — Jusqu'ici la principale appli^ cation des aérostats a été de faire des observations de physique et de météorologie dans les hautes régions de l'atmosphère. Dès leur origine, on proposa de les appliquer à l'art de la guerre, pour observer les mouvements de i*ennemi a l'aide de baikms captifs»

A la bataille de Fleurus, le 46 juin 1794, le général Moreau se tint, pendant deux heures, à. 400 mètres de hauteur, dans un ballon retenu captif par des cordes, et observant de là les dispositions de l'ennemi, il les fit connaître par deux lettres successives au général Jourdan. Le gain de la bataille fut en partie attribué aux renseignements utiles qu'on avait puisés à cette source. Mais les ballons ne pourront être d'une véritable utilité que du jour où il sera possible de les diriger. Or, les tentatives faites jusqu'ici dans ce but ont complètement échoué. On n'a aujourd'hui d'autre moyen que de s'élever dans l'atmosphère jusqu'à ce qu'on rencontre un courant d'air qui mène à peu près dans la direction qu'on veut suivre.