LIVRE PREMIER

DB LA PB&ANTBOll.

CHAPITJIE PREMIER.

De« efféU de la pesanteor et de ta direclioa.

86. Les corps tombent quan4 on les abandonne à euxméques, et ils tombent Jusqu*à ce qu*ils touchent la terre ou quelque autre corps qui les soutienne. Ce pbé- Boraène se produit à la surface du sol , comme on Tobserre tous les jours $ il se produit à de grandes hauteurs dans le ciel, comme on peut en juger par la grêle et par la pluie qui tombent des nuages; et il se produit encore à de grandes profondeurs sous terre, comme on te voit dans les puits, dans les caves et dans les mines les plus profondes que Ton ait pu creuser : quand on toit des montagnes qui s*affiissent, c'est qu'elles nuinquent par leur base , qui sans doute est encore plus enfoncée que le fond des mines; elles ^omteii^, f&ute d'avoir un appui qui soit asseï f6rme pour les soutenir* Cependant, la matière élant inerte, et ne pouvant d'elle-même ni prendre du mouvement ni changer celui qu'elle a, il est clair que d'elle-même elle ne pourrait descendre vers la terre, puisque ce serait se donner du mouvement; il faut donc qu'il y ait une force qui la fasse tomber , et c'est cette force qu'on appelle pesanieur.

Ainsi la pesanteur est la force qui fait tomber les corps. Mais celte définition donnerait de la pesanteur une idée (out à fait incomplète, si l'on supposait qu'elle ne pût produire d'autre effet que de faire tomber les corps. Il faut s'attendre à voir cette force produire encore beaucoup d'autres phénomènes et beaucoup d'autres mouvements , qui sont désignés dans le langage usuel par des mots très-différents. Tels sont, par exemple, les mouvements des liquides qui s'écoulent des vases , et le mouvement des fleuves qui coulent vers la mer; tels sont les mouvements du liège et des corps légers qui s'élèvent du fond de l'eau à sa surface ; tels sont encore les mouvements de la fumée , des brouillards et des ballons qui s'élèvent dans les airs. Tous ces phénomènes , qui semblent si contradictoires , ne sont que les effets variés de la même force, que nous venons d'appeler pesanteur.

Pour embrasser dans (ouïe son étendue l'étude d'une

force aussi féconde en résultats , nous aurons donc à rechercher tous les phénomènes différents qu^elle peut produire , et à détemiper ensuite les lois des actions qu'elle exerce, suivant les (ieux qu'occupent les corps , suivant les arrangements de leurs parties et l'espèce de matière qui tes compote.

Nous voyons d*abord que la pesanteur agit sur ppesque tous les corps qui se présentent à nos observations, mais qu'elle agit sur eux pour les faire tomber avec des vitesses très-différentes. Les pierres et les métaux tombent très-vite , te bois et les autres substances végétales tombent plus lentement : et il existe des corps, comme les plumes, les duvets et les flocons de neige, qui semblent à peine pesants, car ils flottent dans les airs, et ne tombent qa*avec une grande lenteur. IlTésulte dé|è de ce premier aperçu que , si la pesanteur n'est pas une férce uni? ersalle, c^est ao moins une lofoe très-générate{ car il n*y a qu'un petit nombre de corps, comme te flamoM et la fumée , qui semblent se sous» traire k son action. C*est là du moins oe qui arrive en nos climats, et oe dont nous sommet témoins dès les premiers Jours de notre enfance; mais la terre est si grande qu'il est curieux de savoir ce qui se passe en d*autres lieux , sur les mers éloignées , sur les tics ou sur les continents qui n'ont plus ni les mêmes saisons, ni la même position par rapport à l'axe du monde. C'était aux voyageurs à nous l'apprendre, et les voyageurs nous assurent que , si d'un pays à l'autre on voit changer les hommes^ l'aspect du ciel et les productions du sol , il y a toi^ours une chose qui, au milieu de tant de variations, n'éprouve point de changement; c'est la force de la pesanteur : partout elle agit de la même manière , soit au milieu des mers ou des continents , soit dans les régions des pôles ou dans celles de l'équateur. Que s'il ^trouve quelques légères différences, elles ne sont pas sensibles dans les phénomènes ordinaires : et il est vrai de dire que non-seulement la pesanteur agit sur presque tous les corps , mais encore qu'elle agit à peu près de la même manière dans tout le vaste contour du globe de la terre.

36. Direction de la Pesanteur. — Pour déterminer la ligne suivant laquelle tombent les corps^ on pourrait les suivre de l'œil et approcher une règle droite dont ils dussent raser le bord; mais il y a un meilleur moyen ,

DE LA PESANTEUa. — CHAP. I.

^nl «tl 4e ixer un fil par un bout et d*aliacher à Tauire bout un« petite balle un peu pesante. La direction du fil, ^uand il sera (enduetenrepos, sera précisément la dirtcUon de la pesanteur ^ car , si cette force agissait sai?ant une autre ligne, elle tirerait le fil et Tentralnefait suivant celte autre ligne* Ce petit Instrument s*appelle un fil-à-pkmib ou un pendule, et sa ligne de repos s^appelle la vertical» (flg. 38) ; ainsi la direction de la peeanteur est celle du fll-a-plomb ou de la vertitaie, ei rien n*est plus facile que de la trouver à chaque instant dans tous les lieux de la terre.

Supposons qu*après avoir faitceUe expérience hier, nous la recommencions aujourd'hui ; nous serons fort embarrassés de savoir si le fll-a-plomb n*a pas changé dans rintervalle. Il faudrait avoir quelques points fixes où Ton pût rapporter ses directions, pour les comparer ensuite. Un édifice très-solide n*a pas asseï de stabilité pour cet ûl^t} car, si , après un certain temps , nous trouvions que le fil-à-plomb n*est plus à la même ligne par rapport k $e$ murs ou à ses arêtes , nous serions encore (rès-embarrassés pour une conclusion ; nous saorioos bien que quelque chose est changé , mais nous Bf saurions pas si c'est dans la direction de la pesanteur ou dans la stabilité de Tédifice, Les flancs ou les arêtes d*une montagne ne seraient pas des marques BMins incertaines : car, sur la terre, une montagne aussi est une chose instable i il faut moins qu*un trem- Ueflsent de terre pour Tébranler sur sa base. Ainsi , tout est mobile autour de nousi et nous n'avons pas un point fixe, ai sur la terre ferme , ni sur les ptontagqes, pour Juger ai la pesanteur est contante pu s| elle change a mesure que les siècles s'écoulent.

fleureuseoDent, nous avons un autre moyen : la surlice de la mçr, toute mobile qu'elle est, nous offre dans sa direction générale et dans $e$ limites la plus grande itabUitéqne nous puissions observer sur la terre : car, M changement de niveau, même trèS'petit , amènerait de grandes inondations et peut-éire un déluge ) or il arrive, non pat lèrtuitement , mais par une raison que nous verrons plus tard en hydrostatique , il arrive que la direction de la pesanteur est perpendiculaire à la lurfàee des eaux tranquilles; donc, si la pesanteur changeait , la mer changerait, et c'est par là seulement qo'ott peut juger de la fixité de sa direction.

Au Ue« de dire que la pesanteur est perpendiculaire à la surface dea eaux tranquilles, on dit quelquefois yi'elle est perpendiculaire à la surface de la terre ; et voici alors ce qu'on entend par la surface de la terre. Ce n'est pas , comme on le suppose bien, la surface apparente avec sea montagnes et ses vaUées , mais c'est une sur|S|co idéale qup Ton conçoit de la manière fuivante: supposons que l'océan Atlantique, la pner du $ad et toutes les mers qui conununiquent entre elles , soient tranquilles pour un moment, leur immense plage ftNmera une portion de surlace à peu près spbérique , dont le cooloor sera déterminé par les sinuosités des riyagef. ImagûiqAS i«aiiit#naptque les diverses parties

de cette surface se prolongent en conservant leur cour*, bure et en pénétrant sous les terres , et qu'elles se rejoignent de toutes parts au-dessous des continents; (îlles formeront alors un globe complet parfaitement uni , n'ayant ni montagnes ni vallées. C'est cette sur* face , réelle en partie , et en partie idéale , qu'on appelle surface de la terre, surface de niveau, surfaca horizontale , car toutes ces expressions sont synonymes. Quand on dit que l'observatoire de Paris est à 65 mètres au-dessus de la surface de la mer , c'£st comme si l'on disait que cette surface prolongée passq sous le premier étage de l'observatoire , à une prof6n« deur verticale de 05 mètres. Au contraire , il y a de^ plaines en Hollande qui sont au-dessous de la mer, c'est-à-dire que la surface prolongée passe sur la tête des habitants.

La surface de la terre , telle que nous venons de la définir, pourrait, avec le temps, s'élever ou s'abaisser , s'éloigner ou se rapprocher du centre; mais, si, par quelque cause intérieure ou extérieure, elle pouvait perdre sa forme , à l'instaqt la terre changerait soi| mouvement diurne, elle sortirait de l'orbite qu'elle par* court depuis tant de siècles , et serait peut-être pousséa dans quelque autre coin de l'univers. C*est ainsi que de la stabilité de la surface des eaux dépend la ftabilité de la terre et du monde.

La surface d*un lac , soit dans les plaines » soit dans les montagnes, est aussi une surface de niveau, c^esià-dire que , si de 9e$ rivages on abaissait des perpendi* culaires sur la surface que nous venons de définir, ellea y détermineraient une portion de surlace qui serait semblable à celle du lac , et dont tous les poinfs en seraient à la même distance. Il en est de même f our lea surfaces des eaux tranquilles , soit au fond des puits , soit dans des vases de grandes dimension* ; toutes ces surfaces sont horizontales, et toutes perpendiculaires 1) la direction de la pesanteur.

Il résulte de ces vérités fondamentales que toutes 1^ direcUons de la pesanteur concourent yen le centre de la terre, car toutes les perpendiculaires A une surlaoa rigoureusement spbérique concourent d son centre. Ainsi, abpdx {fig. 39), représentant la section de la terre qui serait faite par le méridien de Paris , et a« étant l'axe de rotation , il arrive , par les distances en latitude, que Paris se trouve enp^ son horiaon suivant ph, et son fil-à-plomb suivant pc; que Dunkerque est endk une disUnce de 3« 11' W\ la Ugne borizonUle de Dunkerque en dhf^ et son fil-àplomb suivant dc; enfin, que Barcelone est en fr à 7« 98' 99^ plus au midi , l'horizontale de Barcelone en W et son fil à plomb en bc.

Un observateur qui serait assez loin de la terre pour voir en même temps le fil- à-plomb de Paris et celui de Barcelone , verrait qu'en efl^t ils sont indinés Ifun à l'autre de 7« 38' 99", et pourrait en conclure qu'ils concourent vers le centre de la terre. Quand on fai( des e^périenc^ 4aos une petite étendue» conunadana UA