LIVRE PREMIER

U taaière limite de la matte pondénMe de la terre.

68. De te preêêicn de Vair. -^ heM conditions géné< raies de l'équilibre étant une fois posées , nous pouTons constater, par des expériences directes, que toutes les couches inférieures de Tair sont en effet pressées par les couches supérieures , et qu'elles le sont diversement suivant la hauteur à laquelle on s'élève au-dessus du niveau de la mer.

JSspériêncedu crève-^^euie. — On met sur la pla* tine de la machine pneumatique une espèce de manchon de verre (flg. 90) , dont les parois sont très-épaisses , et qui est fermé à sa partie supérieure par une membrane de vessie, très-bien tendue et fortement arrêtée sur tet bords. Cette membrane éprouve^ d*uoe part, la pression de l'air exterieur qui tend à l'abaisser, et , de l'autre, la pression de l'air intérieur qui tend à la soulever ; de telle sorte qu'elle reste en équilibre entre ces deux pressions opposées. Si, par quelque moyen, on soufiSait dans'le vase une nouvelle quantité d'air , la pression intérieure deviendrait la plus forte , et la membrane se renflerait en dehors : au contraire, si on enlève de l'air, la pression intérieure deviendra plus faible, el la membrane , cédant à la pression extérieure , devra fléchir et s'enfoncer en dedans. C'est là l'effet qu'on obtient en faisant Jouer la. machine pneumatique , car elle aspire peu à peu tout l'air qui est soutenu dans le vase: dès les premiers coups de piston, on voit la membrane fléchir sous la pression extérieure , puis elle fléchit de plus en plus j enfin, quand le vide est fait, on voit qu'elle est très-étendue , et par conséquent trèspressée. On peut Juger qu'un poids de 100 kilogrammes , qui serait posé sur elle , lui donnerait moins de tension. Alors , si l'on donne avec le doigt un coup , même très-léger , au milieu de la membrane, elle éclate en mille pièces , et l'on entend une explosion plus forie qu'un coup de pistolet, Unt est grand l'effort que fait l'air, en vertu de sa pression, pour rentrer dans le vase , car c'est en rentrant avec impétuosité qu'il produit Unt de bruit.

Au lieu d'une pression de haut en bas , on aurait une pression latérale si le crève-vessie éteit incliné , ou une pression de bas en haut s'il était renversé ; toutes ces pressions ne produiraient pas moins d'effet que la première , ce qui prouve bien que l'air presse dans tous les sens, ou que les pressions se transmettent et deviennent aussi des pressions de bas en haut, comme il arrive dans les liquides.

Cette expérience semble d'abord très-étonnante ; on ■e comprend pas comment l'air d'un appartement peut exercer une pression si prodigieuse. H faudrait qu'il téi bien pesant s'il n'agissait que par sa pesanteur , car une colonne d'eau qui aurait toute la hauteur de l'appartement serait bien loin de produire un tel effet. C'est qu'aussi il y a une autre cause. Supposons, pour un moment , que l'expérience ait été ftiite en plein air : alors , d'après les principes deThydrostetique , la pres- 'sion serait égale au poids de la colonne d'air ayant pour

base la largeur delà membrane, et pour hantevr, non pas un mètre , ni dix mètres , ni cent mètres , mais toute la hauteur de l'atmosphère ; dix lieues si Fatmosphère a dix Ueoes , cent lieues si l'atmosphère en a cent. Puisque sur une même couche de niveau les pressions sont toujours égales , on voit que dans un appartement la pression qui s'exerce sur le crève-vetste est aussi toute la pression atmosphérique.

En mesurant cette pression, qui H\i édateravec Unt de bruit la membrane du créve-vessie , oo aurait tout le poids d'une colonne d'air qui s^lève aussi haut que l'atmosphère peut s'étendre ; de même qu'un physicien pourrait , au fond de U mer , avec un appareil semblable, trouver le poids toUI de la coUmne d'eau qui s'élèverait au-dessus de sa tête.

60. Me$urêdelapre$9ion aimoêphéri^ue. — Puisque l'atmosphère enveloppe la terre, elle en presse tous les points , comme elle presse la membrane du crèvevessie ; elle presse également toute la surface des continents et toute la surface des eaux, soit dans l'immense étendue des mers , soit dans les Ucs, soit dans les vases qui servent à nos expériences.

Supposons qu'un tube plonge par une de ses extré* mités dans un vase rempli d'eau {flg. 01) : te liquide se met au même niveau dans le tube et dans le vase, parce que la pression atmosphérique est la même, dans l'intérieur du tube eacd,ei au dehors sur la surface • b. Mais , si l'on aspire une partie de l'air contenu dans le tube, le liquide monte comme s'il était lui-même aspiré; il monte de plus en plus à mesure que l'aspiration eoatinue : il s'arrête quand die cesse , et la colonne soulevée reste suspendue dans l'intérieur du tube. Cette expérience , qui n'est qu'un jeu d'enfant, va nous donner le moyen de mesurer la pression atmosphérique, et de trouver le poids toUl de l'air , comme si nous pouvions mettre toute l'atmosphère dans une balance. En aspirant l'air , on diminue la pression qui s'exerce dans l'intérieur du tube, sans rien changer à la prettion extérieure ; celle-ci, étant alors la plus forte , eUe force le liquide à monter jusqu'à ce que la condition d'équilibre soit remplie , c'est-à-dire jusqu'à ce que la pression soit la même sur toute U couche de niveau, aussi bien à l'intérieur encd qu'à l'exterieur a b. Au moment oâ ces pressions sont égales, le liquide cesse de monter; mais la pression intérieure qui s'exerce sur c if se cooh pose de deux parties : de la pression due au poids de la colonne soulevée , et de la pression due à l'élasticité de l'air qui reste au-dessus du sommet de cette colonne. Ainsi , en diminuant de plus en plusl'élasticite deTair, l'eau interieure doit s'élever de plus en plus; et enfin , si l'on épuise l'air complètement , il faudra qu'elle s'élève à tel point qu'à elle seule elle presse c d auUntque l'atmosphère presse au dehors sur a b; il faudra donc que le poids de cette colonne d'eau soit égal au poids d'une colonne d'air de même base , ayant pour hauteur toute la hauteur de l'atmosphère, car, sur chaque centUnètre carré de surface , l'air et l'eau ne pressent que par levr

DE LA PESANTEUR. — CHAP. VI

poidt. Voilà donc le moyen de peser une colonne atmosphérique, quelle que soit la hauteur à laquelle elle piritse s^élever; tout se réduit à trouver un tube assez hm^ y et à épuiser Tair assez complètement. Pascal en M rezpérience à Rouen, en 1646; son tube avait 46 pieds de long, et pour s*éviter la peine d*en épuiser Pair pea à peu , ce qui aurait été impossible en ce temps^à, il le ât sceller à un bout, le remplit de vin , et ferma raolreboat avec un bouchon. Alors, par le moyen de cordes et de poulies, le tube fut redressé verticalement, et reztrémité inférieure fut plongée dans un vase d*eau ; au moment où Ton enleva le bouchon qui la tenait fermée , toute la colonne liquide s^abaissa dans le tube jusqa*à ce que son sommet fût à environ 89 pieds an-desm éa niveau de Peau du vase. Dans les 14 pieds qui étaient au-dessus, il n*y avait point d^alr, c*étaitle viée; ainsi , la colonne liquide feisait à elle seule équitthre à U pression atmosphérique ; d*où il suit qu*une colonne dCeau ou devin de 52 pieds de hauteur pèse autant qu'une eotonne d*air de même base. Ainsi, chaque point de le surftice de la terre est pressé comme s*ll était recouvert d^e couche d*eau de 82 pieds de hauteur; et nous, qui vivons au fond de Tocéan de Tair , nous sommet pressés de toutes parts comme si nous étions au fbnd dte lac, avec 82 pieds d*eau au-dessus de nos lètes.

C*est à des lontalniers de Florence que nous devons le premier germe de cette découverte. Ayant eu Toccasion de ftilre un corps de pompe qui avait plus de 89 pieds de liauteur , ils virent , avec grande surprise , que Peau ne voulait pas monter Jusqu*à son sommet. A cette époque , on expliquait l^ascension des liquides , en disant que la nature avait horreur du vide, et qu*elle y poussait les liquides pour le remplir. Les explications par Isa caisses occuUes n'étaient pas de celles dont Galilée pût se contenter ; aussi , dès quHI eut connaissance du fait observé par les fonlainiers, il supposa que la pesanteur de Tair en était la véritable cause. Torricdli, son disciple, en donna la preuve la plus décisive ; voici à peu près son raisonnement : pour exercer des IH-esaioas égales , les colonnes liquides doivent avoir des bautevrs qui soient en raison inverse de leur densité ; donc, un liquide qui pèserait une fois plus que Peau , iena équilibre à Patmosphère avec une colonne de 16 pieds , et le mercure , qui pèse à peu près quatorze fois plus que Peau , doit faire équilibre avec une cokmnequi est la quatorzième partie de 82 pieds, ou environ 38 pouces. C'est une conséquence facile à vérifier : on prend un tube de verre d*une trentaine de pouces, fermé par un bout ; on le remplit de mercure, et easnite, après l'avoir bouché avec le doigt , on le retearae verticalonent pour en plonger Pextrémité dans me cuvette remplie de même liquide {ftg. 92). Aussitôt ^'oa enlève le doigt , la colonne intérieure descen^i de qoeiqaes pouces , puis elle s'arrête ; l'équilibre est établi, et le petit filet de mercure qui reste suspendu dans le tube est une balance qui donne le poids de l'atmo-

sphère. Cet appareil est le baromètre,- la colonne d'eau de Pascal était un véritable baromètre à eau. Le vide qui est au-dessus de la colonne barométrique s'appelle le vide barométrique, ou le vide de Torricelli,

Nous pouvons à présent mettre une grandeexactitnde dans nos résultats. La hauteur du baromètre est la hauteur verticale du ik)mmet^s {fig, 92), au-dessus du niveau ab ; elle n'est pas la même dans tous les lieux, mais sur les bords de la mer elle est ordinairement de 76 centimètres. Ainsi, pour un centimètre de base la co* lonne soulevée a un volume de 76 centimètres cubes ; et son poids, qui est égal au volume multiplié par la densité , est par conséquent de 76 X 18,59 ou de 1 k^ 088 , car la densité du mercure est de 18,59. La colonne d'air atmosphérique qui repose sur la mer, et qui a un centimètre de base, a donc, dans toute sa hauteur, un poids de Ik, 088 : on peut même pousser plus loin le calcul , et trouver le poids de la masse entière de l'air qui compose l'atmosphère, car, autant il y a de cendmètres carrés dans la surface de la terre, autant il y de fois lk,088 dans le poids total de l'air. Le rayon du globe étant de 6866745 mètres , sa surface est d'environ 100 mille myriamètres : sur chaque myriamètre le poids est d'un million de millions détonnes, de chacune mille kilogrammes ; ainsi, le poids total de l'air est de cent mille millions de millions de tonnes. Yoilà donc le poids total de l'air , des vapeurs, exhalaisons de toutes sortes qui composent l'atmosphère. Il sera curieux d'examiner, comme nous le ferons plus tard , si cette masse de substances gazeuzes éprouve des variations accidentelles ou des variations séculaires , et si elle a sensiblement changé depuis que Torricelli et Pascal l'ont pesée pour la première fois.

70. Construction du Baromètre. — On donne à cet instrument des formes différentes suivant l'usage auquel on le destine; mais il y a quelques conditions générales d'exactitude qu'il faut toujours remplir, quelle que soit la forme que l'on adopte.

l"* 11 faut que le mercure soit très-pur , parce que sa densité s'altère avec sa pureté.

2« Quand la colonne monte ou descend dans l'intérieur du tube , la surface extérieure s'abaisse ou s'élève, et il faut disposer l'appareil pour qu'on puisse à chaque instant mesurer la hauteur du baromètre , c'est-àdire la hauteur verticale du niveau intérieur au-dessus du niveau extérieur.

8» Il faut que le vide soit parfait au-dessus du sommet de la colonne barométrique, car, s'il restait un peu d'air dans cet espace , ou s'il y avait quelques vapeurs, ce serait une force élastique qui agirait sans cesse pour repousser le mercure , qui l'empêcherait de monter à son vrai niveau.

Pour obtenir le vide aussi exactement qu'il est possible , on fait bouillir le mercure de la manière suivante iftg. 88) : on remplit le tube au tiers de sa longueur, et on le fait bouillir à plusieurs reprises dans toute cette étendue : ensuite on verse une nouvelle quantité de

UVRB PREMIEIL

iqui toit un p«a diaiid , pour MpM Mre éeUtef le tubt , et on reconmenoe rébullition dans loule la longueur de eeUe nouvelle colonne ; on ajoute ainsi de nouvelles quantités de mercure , que Ton fait successi* VMsent bouillir jusqu'à ce qn*enfln rébullition ait pareonni toute la longueur du tube ou à très-i»en près ; alors, on achève de le itemplir avec du marenre boallU, et le baromètre est terminé. Gependani , il est bon de vérifier si , par le retournement , on n'aurait pas laissé entrer quelques bulles d'air ; il ftint , pour cela « incU» per le Utbe un peu vivement pour que le mercure vienne en frapper le sommet ; s'il donne un coup sec , on pent espérer que le vide est assez bien teit, sinon Topération est certainement manquée.

Quand toutes ces conditions sont remplies, il 7 a eneore, en général, deui corrections à faire pour avoir la bauleur du baromètre : l'une est relative à la eapUiarite, et l'autre à la température à laquelle se trouve le mercure au moment de l'observation. Nous donnerons, dans la Météorologie , les tables nécessaires pour flaire les corrections qui dépendent de ces causes.

On distingue deux sortes de baromètres : les baro^ mtètfee à eiphon et les baromètree à cuvetle. Les premiers sont ceux dont le tube est recourbé ft sa partie inférieure en forme de siphon {fig. OS), tandis que, dans les derniers « le tube est tout droit et plonge par aon extrémité dans une cuvette plus ou moins large {ftg. 9% et 101 ).

71. Le baromètre ordinaire est un baromètre à siphon (flg, 95) , porté sur une monture en boiS{ l'éehelle dee hanleure est ordinairement en métal ; le Méro de sa division est fixe, et il se trouve au niveau du mercure de la courte branche ; ce niveau changeant quand le baromètre change , il en résulte des erreurs d*autant plus grandes que la courte branche est plus étroite. Quelquefois le coude du siphon est en fer et il porte un robinet de même métal: alors, pour transporter cet instrument , on l'incline d'abord de manière que la branche fermée se remplisse complètement de mercure ; puis l'on ferme le robinet , et l'on a moins à craindre que l'air ne pénètre dans le tube par les secousses du voyage.

7S. Le barotnètre â eadran de Jeeker est en même temps plus commode et plus exact que le baromètre ordinaire; il est représenté dans les figures 08 et 100. La branche ouverte du siphon porte un flotteur en fer muni d'une très-fine crémaillère a ^ qui engrène dans une roue dentée b, dont l'axe très-mobile porte l'aiguille Cf qui parcourt les divisions du cadran if; il est très-fÉcile de graduer cet instrument de manière que la véritable hauteur du baromètre, à un Instant donné, se trouve écrite au point où l'extrémité de Faiguille s'arrête. Ce même baromètre , disposé et suspendu convenablement (ftg.W)^ devient un baromètre marin, qui donne de bonnes observations à bord , malgré les MoBlatkms du bâtiment.

7S* UbaremèêredeM.Gar'iMêeae, tel qu'il est

aujourd'hui construit par M. IMinten» est exduatve adopté par les voyageurs , comme étant parfaileaMut exact, facile à observer, et surtout facile à transport Ur; il est représenté dans les figures 04 et 06 : la bnmche ouverte n'est percée que d'un trou «Claire a, bien assez grand pour laisser entrer l'air librement, mais trop petit pour laisMr sortir le mercurei il en résulte qu'on peut le renverser sans craindre que le meiw cure s'échappe. Lorsqu'après l'avoir renversé pour le transporter, on le retourne pour faire une observation, il n'y a pas à craindre non plus que l'air pénètre dans la branche fermée et arrive au sommet de U ookNme de mercure pour la déprimer : M« Bunten y n powvn par une disposition ingénieuse qui est représentée dMs la figure 00. Les divisions sont tracées au diaaumt s« la branche ouveKe et sur la branche fermée , et U n'y a aucune correction à faire pq^r la capillarité , parce que ces deux branches sont égîdes. Ce baromètre se monte dans une canne ou dans un étui en fer-blano (fy. 07).

74. Baromètre de Fortin. — Le baromètre de Fortin (flg. 101, lOi, 103 et 104) est uu barooièCre à eovettei ce qui le distingue , c'est qu'il est à niveau fixe : ce léveau est marqué par l'extrémité d'une pointe d*t¥tarai la cuvette a un f6nd mobile; il snftt de tourner la vis 9 dans un sens ou dans l'autre peur faire mont«p le nir veau ou pour le faire descendre; en même temps qnVm la tourne , on observe l'image de la pointe d'ivoire qui se réfléchit sur la surlice brillante dn mercure, et a est facile d'amener le niveau exactement en contact avec l'extrénOté de la pointe ; c'est par là qu'on commenee toutes les observations. Le tube de métal qui enveloppe le tube de verre est lendu des deux eétés vert sa partie supérieure, et il porte des divisions qui sont comptées de l'extrémité même de la pointe , de telle sorte qu*U suffit de diriger par les deux fentes un rayon visuel qui rase la surface de la colonne, et de voir à quelle division il correspond. Pour éviter les erreurs que l'on pourrait commettre en s'écartnnt au-dessus em au-dessous de la ligne horizontale, il y a un awseor e qui glisse sur le tube de métal, et qui n'est fendu que dans une petite partie de sa longueur; la fente qui est en avant et celle qui est derrière se terminent par deux plans de même niveau , perpendiculairement à ta longueur du tube. On abaisse le curseur jusqu'à ee <j^ te rayon visuel qui rase ces plans rase pareSlement ie sommet de la colonne ; alors, il suflk de voir à quefle division du tube correspondent les plai» , oe qui est très-facile parce qu'ils forment le aéro du nonlus du curseur. De cette manière on peut avoir la hauteur dn baromètre à moins de '/ao de millimètre.

76. yariatione du Baromètre, — Hous ne savons rien de ce qui se passe dans les hautes régions de l'air; ici, à la surface de la terre, nous observons des chan* gements de température, tantôt périodiques » tanlOI brusques et inattendus ; nous observons des venta et des orages , mais nous ne pouvons juger des secousses atmosphériques que Jusqu'à la hauteur oh l'agitation

DE LA. PESANTEUR. — CHAP. VI

( BOM «n permet Tobeenralion. Au moyen du baromètre noot seront initrvHt 4e ee qui se passe dans f««te la bavteur de ratmoephère; car il nous donne à ebaqne instant le poids de la eolonne d*air, et e*est «ladement eoBune si nous avions toute eette colonne an é^villbre dans nne balance.

On présume bien , d*après cela , que dans un même Ken.lebstfomètreneresle pas stattonnaire dans le cours d*mie .année , et qu'il éprouve des variations plus ou moinf eoBsidérables : en effet , à Paris , par exemple , il 1*7 a presque pas de Jours où il ne change de phisiaors milifliètres. En général, on distingue deux sortes de variatienf dans le baromètre : les variations aeciet les variations hofnires : celles-d se rei très-régulièrement à des heures marquées , et ao«t d*OBe grandeur constante; les autres surviennent Irrésniièrement sans qu'on en puisse prévoir ni répoqne ni retendue.

76. nmuhmrt mtiorênneê. — Comme les variations ne sont JaBMis très- promptes, si Ton observait le baromètre dlMore en heure , vingt-quatre fois dans la Jourméê 9 qt^om i^Joutét les vingt-quatre hauteurs observées, et qa'OB es prit la vingt-quatrième partie ,-on aurait la kmmêemr mmr^nno du jour très-exactement j car on anrtit le mêaie résaUat que si Ton eût observé de demibmirn en deii bsure, ou même de minute en minute. Midal*oo eon^t que, s'il ftillait essentiellement passer par lea vingt-quatre observations pour avoir la hauteur moyenne d'un jour, il faudrait , quelle qu'en soit l'imparlawa, désespérer d'y arriver jamais. Ouelobservatavr pourrait s'assujettir pendant des années entières à mm régularllé aussi minutieuse et aussi mécanique ?

Mf lenatasnl, M. Ramond a fliit voir, par une longue pêHm d^aiEpérieiiees,qu'ii existe une heure de la Journée oO la baâtaur du baromètre est Crès-senstblement la banttor moyenne du jour : cette heure est , dans nos cOmatt, l'heure de midi. Ainsi, on est dispensé de faire itre obaervatlons dans la Journée; que l'on en aeole avec exactitude à l'heure de midi , et Vma anra la banteur que l'on cherche. On conçoit qu'en ^notent les trente hauteurs moyennes des -trente Jours et en prenant le trentième de la somme, on

aura la hautêurmaorenne du mùia, et qu'en traitant de même les douze moyennes des douze mois , on aura enSn la hauteur mcijrennê de l'année.

M. Ramond a encore démontré que , dans nos climats, le phénomène corieux des variations horaires ne peut ni se démêler, ni se mesurer exactement, à moins que l'on ne détermine encore les moyennes mensuelles et annuelles qui correspondent à certaines heures de la Journée. C*est pour cela que les observateurs qui veulent concourir d'une manière utile au progrès de la science observent régulièrement le baromètre quatre fois par jour, et aux heures précises de 9 heures du ma* tin , de midi , de S heures du soir et de 9 heures du soir.

A Paris, la hauteur moyenne n'est pas la même pour toutes les années , mais les variations qu'elle éprouve sont très-limitées ; en vingt années , de 1816 à 1835, la plus grande différence n'est pas de quatre millimètres , et la moyenne générale est à très-peu près de 766 millimètres.

77. ymriêiione aoeidenieilee. — Dans nos climats et surtout dans les régions septentrionales , le baromètre est en oscillation continuelle au-dessus et au-des* sous de la moyenne de l'année, et quelquefois il éprouve des secousses presques subites qui le font monter ou descendre de plusieurs centimètres. A Paris , dans sa plus grande élévation, il a atteint une fois 781 millimè* très , et, dans sa plus grande dépression ; il est tombé une fois à 719; et, chose digne de remarque, ces maximum ont eu lieu dans la même année, en février et en décembre 1811 .

Les variations du baromètre indiquent un changement présent dans Tatmosphère ; beaucoup de personnes pensent qu'elles annoncent aussi un changement futur, et qu'il suflt de savoir bien consulter le baromètre , pour prédire à coup sur la pluie ou le beau temps plusieurs Jours à Pavanée : c'est une question de météorologie que nous examinerons plus tard. Mais, pour le moment, nous donnerons la mesure d'un autre effet, c'est-à-dire de la différence des pressions que nous éprouvons par les variations barométriques. Ces pressions se déduisent du tableau suivant ;

HAUTEUR

PRESSION

HAUTEUR

PRESSION

HAUTEUR

PRESSION

ém

•ar

da