ÉTUDES MÉTÉOROLOGIQUBS FAITES EN BALLON

des différentes couches d*air, en un mot, d'observer, en s'y transportant, le monde atmosphérique dans son action multiple et permanente. La perspective des bienfaits que la science météorologique répandra un jour sur le travail de Thomme, Texamen de la connexion de cette science avec TAstronomie et la Physique du globe d'une part, avec la physiologie de la vie des plantes, des animaux et de Thomme lui-môme d'autre part, ont soutenu ma confiance en l'utilité de ces excursions aériennes. Je présente ici les principaux résultats dus à douze voyages, effectués en diverses conditions atmosphériques, de nuit comme de jour, le matin et le soir, par un ciel couvert comme par un ciel pur. Quelques-uns de ces voyages ont eu une durée de douze et quinze heures, et j'ai même pu passer trois nuits en ballon. J'ai établi mon programme d'a-^ près les séries entreprises par Biot et Gay-Lussac en ]8o4, Barrai et Bixio en i85o, Welsh et Glaisher en Angleterre, séries auxquelles j'ai ajouté les indications données par Arago, et celles que des circonstances nouvelles dans la Science m'ont engagé à leur adjoindre (*). Le programme est vaste et complexe. Les résultats

(^*) Mon premier voyage aérien a été accompli le 3o mai (jour de l'Ascension) 1867. A cette époque, je commençais à préparer mon grand Ouvrage sur l'Atmosphère, et c'est principalement à cause de cet Ouvrage que j'ai entrepris mes premiers voyages en ballon. J'ai gardé de ces voyages si agréables et si merveilleux la conviction que nul ne se forme une idée exacte de l'atmosphère et de la surface de la planète» à moins d'avoir quitté le sol et de s'être librement élevé dans les airs.

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ai 8 ÊTUDBS MÉTÉOROLOGIQUES

suivants sont ceux que je considère comme le plus solidement acquis par mes diverses expériences. Ces observations peuvent être énoncées dans l'ordre suivant :

i"" Loi de la variation de l'humidité dans Fair suivant Taltitude;

a*" Accroissement du pouvoir diathermane deTairet de la radiation solaire avec l'altitude et avec la décroissance de l'humidité ;

3^ Girculalion des courants ; leur déviation gyratoire et les mouvements généraux de l'atmosphère; intensité et vitesse des courants ;

4° Loi du décroissement de la température de l'air;

5° Nuages : forme, hauteur, dimensions; état hygrométrique et calorifique, phénomènes, etc.;

6"" Expériences diverses relatives à l'Acoustique, à l'Optique, à la Mécanique, à la Physique du globe, à TAstronomie, etc.

Pour accomplir ces voyages, je me suis servi d'abord d'un excellent aérostat de 8oo mètres cubes, appartenant à l'empereur et mis à ma disposition par le maréchal Vaillant, ministre de la maison de l'empereur et membre de l'Académie des Sciences; puis d'un aérostat de 1200 mètres cubes, appartenant à M. Eugène Godard, enfin d'un de aooo mètres, appartenant à M. Jules Godard. Ces deux habiles aéronautes ont été tour à tour mes pilotes aériens. Ils avaient la direction matérielle de l'aérostat, non-seulement pour les préparatifs des ascensions et les soins qui suivent la descente, mais encore pendant la durée des voyages. Cette condition m'a paru être la meilleure pour assurer la liberté des observations scientifiques.

FAITES EN BALLON. aiQ

1** Loi (le la variation de V humidité dans Pair suivant Valtitudcm

Dans dix séries d'observations spéciales, représentant environ cinq cents positions différentes, la distribution de la vapeur d'eau dans les couches atmosphériques a suivi une règle constante que Ton peut énoncer en ces termes :

1** L'humidité de l'air s'accroît à partir de la surface du sol jusqu'à une certaine hauteur ; S4** elle atteint une zone où elle reste à son maximum; V elle décroit à partir de cette zone et diminue constamment ensuite à mesure que l'on s'élève dans les régions supérieures.

La zone à laquelle je donnerai le nom de zone d'hu^ midité maximum varie de hauteur suivant les heures, suivant les époques et suivant l'état du ciel.

Je ne l'ai trouvée qu'en de rares circonstances (principalement à l'aurore) voisine de la surface du sol.

Cette marche générale de l'humidité est constante, que le ciel soit pur ou couvert, et elle se manifeste dans les observations faites pendant la nuit aussi bien que dans les observations diurnes.

Les tableaux hygrométriques construits après chaque voyage montrent avec évidence la permanence de celte loi.

Il se présente des différences considérables relativement à la hauteur de la zone maximum et à la proportion de l'accroissement de l'humidité. Ainsi, le lojuin 1867, à 4 heures du matin (vent N.-E.), au lever du

120 ÉTUDBS MÉTÉOROLOGIQUES

soleil et sur la lisière de la forêt de Fontainebleau, la zone maximun\ était à i5o mètres seulement de la surface du sol. L'hygromètre construit spécialement pour ces études marque gS degrés au niveau du sol et s'élève rapidement jusqu'à g8, qu'il atteinte i5o mètres. A partir de là, il redescend désormais à mesure que l'aérostat s'élève, marquant 92 a 3oo mètres, 86 à 750, 65 à iioo, 60 à i35o, 54 à 1700, 48 à 1900, 43 à 2200, 36 à 2400, 3o à 2600, 28 à 2900, 26 à 3ooo, a5à 33oo mètres. L'atmosphère était d'une très-grande pureté et sans le moindre nuage.

Dans une autre ascension, le i5 juillet 1867, à 5^ 40' du matin (vent S.-O.), descendant d'une altitude de 2400 mètres au-dessus du Rhin, sur Cologne, j'ai trouvé la zone maximum à 1 100 mètres. Le ciel n'était pas entièrement pur. L'humidité relative de l'air était de 62 degrés à 2400 mètres, de 64 à 2200, de y 5 à 2000, de 85 à 1800, de 90 a 1600, de 92 à i55o,de95à i33o, de 98 à 1 100 mètres. C'est la zone maximum. Puis, à mesure que l'aérostat descend, l'humidité diminue. Â 890 mètres, elle est déjà descendue à 92 degrés, à 706 à 90, à 5 10 à 87, à 240 à 84, à 5o mètres du sol à 83, et à la surface à 82 degrés. Suivant la même descente, le thermomètre s'était élevé de 2 à 18 degrés.

Le i5 avril 1868, à 3 heures après-midi (ventK.), parti du jardin du Conservatoire national des Arts et Métiers, j'ai constaté une marche analogue dans la variation de l'humidité. Au départ, dans le jardin, Thygromètre marque 73 degrés, s'élève à 74 à 776, donne 75 à 900, 76 à 1040, 77 à I i5o. C'est la position de la zone maximum. L'humidité décroît ensuite progressi-

vement et constamment; elle est de 74 degrés à 1280 mètres, de 73 âi 345, de 71 à 1400, de 69 a i45o, de 64 à i545, de 62 à 1578, de 56 degrés à i65o mètres. A 2000 mètres Thumidité ambiante est descendue à 48 degrés, à 2400 mètres elle est de 36, à 3ooo de 3i, à 4000 mètres de 19 degrés.

Cette ascension a été faite par un ciel nuageux. Le maximum d'humidité était un peu au-dessous de la surface inférieure des nuages.

Le 23 juin 1867, à 5 heures du soir (ventN.-N.-E.), la zone maximum se trouvait à 555 mètres et égale*ment au-dessous des nuages.

Le ^o mai, à 4 heures du soir (ventN.-N.-O.), l'humidité croît de la surface du sol à 5oo mètres, et s'élève de 67 à 75 degrés.

Le résultat général montre donc que l'humidité augmente de la surface du sol jusqu'à une certaine hauteur variable, et décroît ensuite jusqu'aux plus grandes hauteurs. J'insiste d'autant plus fortement sur ce point, que la connaissance de la variation de l'humidité relative de l'air est regardée comme l'élément le plus important des bases météorologiques.

2" accroissement du pouvoir diathermane de Pair et de la radiation solaire avec l'altitude et avec le dé' croissement de Vhumidité:

Lorsqu'on a dépassé les régions inférieures de l'atmosphère, et en général l'altitude de 2000 mètres, on ne peut s'empêcher de constater l'accroissement trèssensible de la chaleur du soleil relativement à la tem-

aaa études météorologiques

péralure de l'air ambiant. Ce fait ne m'a jamais plus impressionné que dans la matinée du lo juin 1867, lorsque, nous trouvant à 7 heures du malin à une hauteur de33oo mètres, nous avons eu pendant une demiheure i5 degrés de difTérence entre la température de nos pieds et celle de nos têtes; ou, pour mieux dire, entre la température de l'intérieur de la nacelle ( ombre) et celle de l'extérieur (soleil). Le thermomètre à l'ombre marquait 8 degrés; le thermomètre au soleil, 23 degrés. Tandis que nos pieds souffraient de ce froid relatif, un ardent soleil nous brûlait le cou, les joues, et en général les parties du corps directement exposées à la radiation solaire.

L'effet de celte chaleur est encore augmenté par l'absence du plus léger courant d'air.

Dans une ascension postérieureà celle-ci, j'ai éprouvé en même temps la difTérence singulière de ao degrés entre la température de l'ombre et celle du soleil, à 4i5o mètres d'altitude. Le premier thermomètre marquait 9**, 5 au-dessous de zéro; le second, -h 10% 5.

Cet écart du rapport de la température de l'air à celle d'un corps exposé au soleil s'accuse et se manifeste en raison de la décroissance de l'humidité. La radiation solaire, la différence entre la chaleur directement reçue de l'astre radieux et la température de l'air augmente à mesure que diminue la quantité de vapeur d'eau répandue dans l'atmosphère. Cette constatation permanente de la transparence de l'air privé d'eau pour la chaleur établit que c'est la vapeur d'eau qui joue le plus grand rôle dans l'action de conserver la chaleur solaire à la surface du soi.

Ces résultats doivent être mieux dégagés de toute influence étrangère que ceux qui proviennent d'observations faites sur les montagnes ; car, dans ce dernier cas, la présence des neiges et du rayonnement doit avoir un effet constant, tandis que les observations aéronautiques s'accomplissent dans des régions absolument libres.

3° Circulation des courants. Leur déviation gyratoire et les mouvements généraux de l'atmosphère. Intensité et vitesse.

Immergé dans le courant atmosphérique qui Temporte^ l'aéronaute se trouve situé dans la meilleure condition possible pour connaître la direction constante du courant, comme pour en mesurer la vitesse. J'ai eu soin, dans chaque voyage, de tracer exactement sur la carte de France ou d'Europe la projection de la ligne aérienne suivie par l'aérostat, à l'aide de points de repère qu'on prend avec la plus grande facilité lorsque le ciel est pur, et qu'on peut toujours arriver à obtenir, même sous un ciel nuageux, soit en profi« tant des éclaircies, soit en descendant de temps en temps au-dessus des nuages.

L'aérostat marque si bien la direction et la vitesse absolues du courant, que la première sensation éprouvée en naviguant dans les airs est celle d'une immobilité complète. C'est une impression toute particulière et toujours surprenante de se voir voguer avec la vitesse du vent et de ne sentir aucun souffle d'air, la moindre brise, le plus léger mouvement, même lors-

aa4 ÉTUDES météorologiques

qu'on se trouve emporté avec furie dans l'espace parla plus violente tempête. On ne sent le vent que lorsque des courants différents se combattent.

Un fait capital ressort avec évidence du tracé de mes difiérentes lignes aériennes. Ces routes inclinent les unes et les autres dans le même sens, en vertu d'une déviation gyratoire générale.

Ainsi, par exemple, le 23 juin 1867, l'aérostat, conduit par un vent du nord, ûle d'abord dans la direction du sud, puis il forme vers Touest un angle léger avec la ligne du méridien de Paris ; cet angle, d'abord trèsfaible, puisque le ballon passe à Test d'Orléans en traversant le 48* degré de latitude, s'accuse ensuite de plus en plus. En traversant le 47* degré, la direction devient sud-sud-ouest. En arrivant au 46*, elloest tout à fait sud-ouest, et c'est ainsi que nous descendons, à 4" 20"" du matin, à Larochefoucault, près d'Ângoulôme. Étant partis de Paris la veille à 4** 4^°^) nous avions parcouru ^o kilomètres en onze heures trente-cinq minutes, avec des vitesses croissantes.

Ce mouvement de gyration des couches atmosphériques, accusé par ce voyage, s'est manifesté d'une manière analogue en différentes traversées. Le 18 juin, nous partons sous un vent est-nord-est, et voguant d'abord ouest-sud-ouest nous passons au zénith de Versailles. Coupant l'angle de la forêt de Rambouillet après avoir traversé l'étang de Saint-Hubert, nous allons jeter l'ancre à Villemeux, au sud-est de Dreux. Remorqués à ballon captif jusqu'à cette ville, nous nous élevons de nouveau pendant la nuit et dès lors nous voguons tout à fait vers l'ouest. Du i*' au %* degré de

FAITES KN BALLON. ^25

longitude, la rotation continue de s'accentuer. Nous passons sur Verneuil et Laigle et allons descendre à Gacé (Orne), conduits dans la direction ouest inclinée déjà vers le nord.

Dans la nuit du 9 au 10 juin, après être venus le soir de Paris en inclinant vers le sud et nous être arrêtés à la lisière de la forêt de Fontainebleau, à Barbizon, nous remontons le matin dans l'atmosphère, et suivant une courbe qui s'est de plus en plus accentuée pendant noire escale, malgré l'état de calme de l'atmosphère, nous allons tourner au sud-ouest et descendre près de Lamothe-Beuvron, au sud d'Orléans.

Le i5 avril 1868, parti du Conservatoire, l'aérostat vogue d'abord vers le sud -sud-ouest, passe au zénith de l'Observatoire, laisse à l'ouest Bourg-la-Reine et Lonjumeau et passe sur Arpajon et Étampes. Nous arrivons bientôt sur la Loire, en tournant de plus en plus vers le sud-ouest. Après avoir laissé Orléans à la gauche de notre route, nous suivons le cours de la Loire pour descendre à Beaugency, ayant de la sorte constamment dessiné un arc de cercle nous emportant vers le sudouest.

Il me paraît difficile de croire que ces observations constantes ne révèlent pas un fait général. Au-dessus de la France, les courants atmosphériques paraissent déviés suivant un cercle qui parait marcher dans le sens sud-oues^nord-est-sud. Ces observations correspondent-elles à la loi de gyration des vents signalée par Dove? Ces mouvements atmosphériques sont-ils dus à l'action de la chaleur solaire et aux variations diurnes de la température générale de l'atmosphère?

226 ÉTUDBS MÉTéOBOLOGIQUBS

Sont-ils dus aux varia lions de la vitesse de rotation autour de l'axe terrestre sur les différents parallèles? £st-ce enfin le courant général des vents alizés décrit par Maury? Je ne veux pas encore chercher aujourd'hui Texplication absolue de ces observations. Je crois seulement important de constater que j'ai observé cette déviation des courants principalement vers le sud-ouest et que je n'ai observé qu'une déviation très-légère vers la fin d'une route de i5o lieues aHaat du sud-ouest au nord-est, suivie pendant mon voyage de Paris à Solingen (Prusse rhénane), ainsi que dans mes traversées ouest-est, de Paris à Yaucouleurs et de Paris à Spa.

A cette constatation de la déviation des courants, j'ajouterai maintenant que le résultat général de mes HiCSures montre que la vitesse du vent augmente généralement avec la hauteur et souvent dans une proportion très-rapide.

Dans la majorité des cas, un même courant règne jusqu'à plusieurs mille mètres de hauteur. Quelquefois, cependant, comme dans mon voyage nocturne du a8 août 1874, j'ai trouvé jusqu'à cinq courants superposés glissant l'un sur l'autre dans cinq directions 1 différentes. '

4" Observations sur le décroissement de la températiat selon la liauteur.

Le décroissement de la température de Tair, qui joue un si grand rôle dans la formation des nuages et dans les éléments delà Météorologie, est loin de suivre une loi régulière et constante : il varie selon les heures,

les saisons, Tétat du ciel, l'origine des vents, Tétat de la vapeur d'eau, etc. Ce n'est que par un très-grand nombre d'observations qu'on pourra parvenir à dégager une règle déterminée, l'action de plusieurs causes secondaires agissant sans cesse et devant d'abord être connue et éliminée.

Il résulte de 55o observations aérostatiques, faites au sein de ces conditions si dissemblables, et pourtant moins mauvaises que les conditions des observations faites sur les montagnes, il en résulte, dis-je, que le décroissement de la température diffère d'abord selon que le ciel est pur ou couvert ; il est plus rapide lorsque le ciel est pur ; plus lent lorsque le ciel est couvert.

Dans un ciel pur, l'abaissement moyen de la température a été trouvé de 4 degrés pour les 5oo premiers mètres à partir de la surface du sol, de 7 degrés pour 1000 mètres, de 10®, 5 pour i5oo mètres, de i3 degrés pour 2000 mètres, de i5 degrés pour a5oo mètres, de 17 degrés pour 3ooo mètres, de 19 degrés pour 35oo mètres. Moyenne : i degré pour 189 mètres.

Dans un ciel nuageux, rabaissement de la température a été trouvé de 3 degrés pour les 5oo premiers mètres, de 6 degrés pour 1000 mètres, de 9 degrés pour i5oo mètres, de 1 1^, 5 pour 2000 mètres, de 14 degrés pour 25oo mètres, de 16 degrés pour 3ooo mètres, de 18 degrés pour 35oo mètres. Moyenne : i degré pour 194 mètres.

La température des nuages est supérieure à celle de l'air situé au-dessous et au-dessus.

Al8 ÉTITDB9 MéréOROLOGIOUBS

Le décroîssement est plus rapide dans les régions voisines de la surface du sol et se ralentit à mesure qu'on s'élève.

Le décroissement est plus rapide le soir que le matin, et pendant les journées chaudes que pendant les journées froides.

On rencontre parfois dans Tatmosphère des régions plus chaudes ou plus froides que la moyenne de l'altitude, et qui traversent l'atmosphère comme des fleuves aériens. Ces variations n'empêchent pas la loi générale énoncée plus haut d'être l'expression de la réalité.

Gomme on Ta vu plus haut, la différence entre les indications du thermomètre à l'ombre et celles du thermomètre au soleil augmente à mesure qu'on s'élève dans les hauteurs de l'atmosphère.

5* Nuages, Formes, dimensions, état hygrométrique et calorifique y etc.

La multitude des formes revêtues par les nuages, que les météorologistes ont essayé de classer sous huit dénominations distinctes, me paraît être à chaque instant une cause d'erreur pour l'observateur. On ne s'entend généralement pas sur la véritable signification de chaque nom, et au surplus cette signification précise n'a pu être déterminée. C'est pourquoi je me bornerai à deux désignations plus simples et plus spécialement caractéristiques. J'appellerai cumulo-stratus les nuages qui couvrent ordinairement la surface du sol, ressemblent à d'énormes bouffées de vapeur grise, à des balles de coton lorsqu'on regarde au zénith et

FAITES EN BALLON. ftig

paraissent se toucher en vertu de la perspective lorsque le regard approche de l'horizon. J^appellerai cirrhus les petites nuées blanches qui apparaissent dans les hautears de Tazur, sont légères, colorées le soir, parfois pommelées et planent ordinairement sous la forme de filaments déliés. Je laisserai de côté les stratus, qui n'existent pas pendant le jour, et paraissent n'être qu'une forme due à la perspective, et les nimbus, qui ne désignent que l'aspect du nuage au moment où il se résout en pluie. Il n'y aurait ainsi que deux grandes classes spéciales.

Les premiers, les cumulo-stratus, sont situés à la distance moyenne de looo à i5oo mètres de la terre. On en rencontre au-dessous comme au-dessus de ces limites.

Les seconds, les cirrhus, ne sont pas inférieurs à cinq fois cette distance moyenne des premiers.

Pendant la journée du 23 juin 1867 le temps était resté brumeux, et les nuages s'étendaient comme une immense nappe grise formée de vastes cumulo-stratus. A 5 heures du soir, nous atteignîmes la surface inférieure de cette nappe à la hauteur de 63o mètres. La surface supérieure était à 810 mètres. Ainsi ces nuages, qui ne laissaient pas percer le soleil, n'avaient pas aoo mètres d'épaisseur.

Le maximum d'humidité relative s'est manifesté sous la surface inférieure des nuages. L'hygromètre, marquant là 90 degrés, marque 89 à 65o mètres, 88 à 680, 87 à 720, 86 à 800, 85 à 840, au-dessus de la surface supérieure des nuages ; puis il continue de décroître.

La chaleur s'accroît, d'autre part, à mesure qu'on s'élève dans le sein des nuages. Le thermomètre, qui

aSo ÉTUDBS MÉTÉOROLOGIQUES

marquait 20 degrés au niveau du sol, esi desceadu jusqu'à t5 à 600 métros. Entrant dans la nue, il s'élève à 16 à G5o mètres, à 17 à .700, à 18 à 760, à 19 à 810 mètres; puis il décroit à Tombre et continue d'augmenter au soleil.

En me reportant à cette première traversée des nuages dans Taérostat solitaire, je ne puis m'empôcher de notifier ici Timpression qui correspond dans l'àme à ces variations sensibles. En sortant de ia sphère inférieure, grise, monotone, sombre et triste, et en s*élevant dans les nues, on éprouve une sensation de joie indéfinissable, résultant sans doute de ce qu'une lumière inconnue se fait insensiblement autour de nous, dans cette région vague qui blanchit et s'illumine à mesure qu'on s'élève dans son sein ; et lorsque, parvenu au niveau supérieur, on voit tout à coup se développer sous ses regards l'immense océan des nuages, on se trouve toujours agréablement surpris de planer dans un ciel lumineux, tandis que la terre reste dans l'ombre. Un effet inverse se produit lorsqu'on redescend sous les nuages. On éprouve quelque tristesse à se voir retomber du ciel dans l'obscurité vulgaire et sous le lourd plafond qui couvre si souvent notre globe.

Le jour de l'ascension dont je parle, étant resté près de douze heures dans l'atmosphère, j'ai pu renouveler plusieurs fois les expériences relatives au niveau supérieur et inférieur des nuages. Deux heures après Tobservation rapportée plus haut, c'est-à-dire à 7 heures, la surface supérieure était abaissée à 760 mètres, et la surface inférieure à 590 mètres.

FAITES EN BALLON. a3l

A 8 heures, avant le coucher du soleil, la surface supérieure était à 700 mètres et Tinférieure à 55o.

 9 heures, les nuages, planant à la même hauteur moyenne, sont plus étendus en nappes légères.

Dès avant le coucher du soleil ils sont moins épais et plus transparents : il nous arrive souvent de voir la terre au travers.

Les indications thermométriques et hygrométriques donnent chaque fois des résultats analogues à ceux que j'ai rapportés plus haut : l'humidité relative maximum est au-dessous du nuage ; dans le sein du nuage Thumidité est moindre et la chaleur plus forte. A 9 heures, par exemple, l'hygromètre marque 96 de 200 mètres à 400 mètres; puis il descend à 95, 94, 93 et 9a jusqu'à 700 mètres, surface supérieure. Le thermomètre marque i5 degrés à 5oo mètres, 16 à 600; dans le nuage : i5 à 660, i3 à 710, la à 73o.

Les nuages tombent lorsque leur chute n'est pas neutralisée par des courants d'air ascendants. Lorsqu'ils s'élèvent, ils sont évidemment portés par de l'air qui monte lui-même.

Le i5 juillet 1867, au lever du soleil, j'ai pu observer lentement la formation des nuages au-dessus du bassin du Rhin. Nous voyons le soleil se lever à 3** 40", l'aérostat plane à 2000 mètres de hauteur au-dessus d'Aix-la-Chapelle. A 4** 25", des nuages commencent à se former bien au-dessous de nous, dans une zone située à la moitié de notre hauteur environ. La terre, qui jusqu^à ce moment était restée visible, est dérobée ici et là par d'immenses flocons.

Suspendus légèrement dans le sein de l'atmosphère,

a32 ^nrmis MérioROLOGiouES

les nuages se dissipent sur un point, s'épaississent sur un autre avec une étonnante facilité. Déplus, les lambeaux qui flottent de part et d'autre se rapprochent comme par attraction.

Le soleil devient plus chaud à mesure qu'il s'élève davantage au-dessus de l'horizon, et fait monter notre ballon. Le même effet se produit sur les nuages; ils s'élèvent sensiblement et relativement plus vite que nous. En une heure ils se sont élevés de 800 mètres, et leur surface supérieure arrive presque à notre nacelle comme un marche-pied.

Peu à peu ils se fondent avec la même facilité qu'ils sont apparus ; les derniers errent çà et là et disparaissent bientôt.

Le thermomètre marque a degrés.

L'hygromètre s'est incliné à la sécheresse, allant de 8a à 6a, de 1900 à a4oo mètres. En opérant un peu plus tard notre mouvement de descente, nous avons trouvé 90 degrés à 1600 mètres, 98 à 1100,90 à 706, 84 à a4o et 82 à la surface.

Le i5 avril 1868, l'altitude moyenne de la surface inférieure des nuages était de laoo mètres et celle de leur surface supérieure de 1 45o. Cette observation est de S^So". A 5^ So", la surface inférieure était à iioo mètres, la supérieure à i38o, et ces nuages étaient beaucoup plus transparents, plus légers et plus rares. Les nuages se fondent souvent par leur partie supérieure et s'épaississent par la partie inférieure.

Lorsqu'on vogue au-dessus de cette région des nuages inférieurs (cumulo-stratus),et que des cirrhus planent dans le ciel, ces derniers nuages paraissent aussi élevés

FAITES EN BAiLON. 233

au-dessus de l'observateur que s'il n'avait pas quitté la terre. On se trouve de la sorte entre deux deux bien différents. En arrivant à 4000 mètres, le ciel des cirrhus perd sa concavité, et celui des cumulo-stratus se creuse. Lorsque l'atmosphère est pure, le même effet se produit pour la terre, et l'on est surpris de voir sous ses pieds une surface concave au lieu d'une surface convexe.

Que les nuages soient dus à la condensation subite de Vhumidité relative de l'air, c'est ce qui résulte de toutes les observations faites sur ce point : des courants ascendants s'exhalent d'une région humide et traversent une certaine zone qui rend visible leur vapeur invisible. Un jour que nous passions en ballon au-dessus de la forêt de Villers-Gotterets, nous avons été fort surpris de voir pendant plus de vingt minutes un petit nuage, qui pouvait avoir 200 mètres de long sur 1 5o de large, et qui était suspendu immobile à 80 mètres au-dessus des arbres. En approchant, nous en vîmes bientôt cinq ou six plus petits, disséminés et également immobiles. Cependant l'air marchait en raison de 8 mètres par seconde : quelle ancre invisible retenait ces petits nuages? En arrivant au-dessus, nous reconnûmes que le principal était suspendu au-dessus d'une pièce d'eau et que les autres marquaient le cours d'un ruisseau.

Relativement à la formation des brouillards, je dirai que lorsqu'on arrive en ballon, au lever de l'aurore, sur des paysages inconnus, on' reconnaît facilement les vallées d'avec les plateaux, selon leurs teintes : tandis que les plateaux restent noirs les vallées grisonnent et blanchissent. La vapeur d'eau y est visiblement con-

aS4 ÉTUDBS MÂTiOROLOGIQUES

densée, et en descendant j'ai ordinairement constaté qu'à ce moment l'air y est plus froid que sur les plateaux. C'est ce que j'ai spécialement constaté entre autres, le 19 juin 1867^ à 3 heures du matin, en descendant dans ia vallée de la Touque (Orne). Le thermomètre s'abaissa de 1 1 degrés à 6 de 400 mètres au niveau du soi; et le 24 juin, à 4 heures du matin, en descendant dans la vallée de la Charente, le thermomètre s'abaissa de 16 degrés à 14 de 3oo mètres au niveau du sol. Dans ces deux circonstances il y avait un maximum d'humidité à la surface, sans préjudice du maximum général signalé précédemment.

En résumé, la hauteur moyenne des deux couches principales de nuages est celle que j'ai signalée. Le ma;iimum d'humidité n'est pas dans leur sein, mais dans le plan de leur surface inférieure. La température à l'ombre est plus élevée dans les nuages cumule-stratus qu'au-dessous comme au-dessus d'eux. Ces nuages ne sont pas autre chose qu'un état visible de la vapeur d'eau répandue dans l'air sous forme ordinairement invisible. Ils marchent avec l'air et peuvent redevenir invisibles en traversant certaines régions. Leur hauteur varie selon les heures : c'est vers le milieu du jour qu'elle est le plus élevée.

6* Expériences diverses^

A. Transmission du son, intensité, vitesse, — L'intensité des sons émis à la surface de la terre se propage sans s'éteindre jusqu'à de grandes hauteurs dans l'atmosphère. Pour en citer quelques exemples, le sifflet d'une locomotive s'entend à 3 000 mètres de hauteur,

le bruit d'un train à 2600 mètres, les aboiements jusqu'à 1800 mètres; un coup de fusil se perçoit à la même distance; les cris d'une population se transmettent parfois jusqu'à 1600 mètres, et l'on y discerne également bien le chant du coq et le son d'une cloche. A 1400 mètres on entend très-distinctement les coups de tambour et tous les sons d'un orchestre. A 1200 mètres, le cabot des voitures sur le pavé est bien perceptible. A 1000 mètres, on reconnaît l'appel de la voix humaine; pendant la nuit silencieuse, le cours d'un ruisseau ou d'une rivière un peu rapide produit à cette hauteur l'effet de chutes d'eau puissantes et sonores. A 900 mètres, le coassement des grenouilles laisse entièrement apprécier son timbre plaintif. Il n'est pas jusqu^aux bruits crépusculaires du grillon champêtre (cri'cri) qu'on n'entende très-distinctement jusqu'à 800 mètres de hauteur.

Il n'en est pas de même pour les sons dirigés de haut en bas. Tandis que nous entendons une voix qui parle à 5oo mètres au-dessous de nous, on n'entend pas clairement nos paroles à plus de 100 mètres.

Le jour où j'ai été le plus frappé par cette étonnante transmission des sons suivant la verticale de bas en haut, c'est pendant mon ascension du 23 juin 1867. Plongés dans le sein des nuages depuis quelques minutes, nous étions environnés de ce voile blanc et opaque nous cachant le ciel et la terre, et je remarquais avec étonnement Taccroîssement singulier de lumière qui se faisait autour de nous, lorsque tout à coup les sons d'un orchestre mélodieux vinrent frapper nos oreilles. Nous entendions le morceau exécuté aussi

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distinctement et aussi parfaitement que si l'orchestre eût été dans le nuage môme, à quelques mètres de nous. Nous étions alors au-dessus d'Antony (Seine-et- Oise). Ayant relaté le fait dans un journal, j'ai reçu avec plaisir quelques jours après une lettre du président de la Société philharmonique de cette ville me rapportant que cette Société, réunie dans la cour de la mairie, avait aperçu Taérostat par une éclaircie et nous avait adressé l'un de ses morceaux nuancés le plus délicatement, dans l'espérance qu'il servirait à mes expériences d'acoustique. En vérité, on ne pouvait être mieux inspiré.

Dans cette circonstance, l'aérostat flottait à 900 mètres du Heu du concert et presque à son zénith. Â 1000 mètres, 1200 mètres et 1400 mètres de distance, nous continuâmes d'apprécier distinctement les parties. Cette observation a été renouvelée en cinq circonstances, et j'ai toujours constaté la permanence de l'intensité des sons, et de tous les sons, qui marchent tous avec la même vitesse.

Les nuages n'opposent aucun obstacle à la transmis* sion du son.

La meilleure surface pour renvoyer l'écho est celle d'une eau tranquille. Il arrive parfois qu'un lac renvoie distinctement une première moitié de phrase, tandis que la seconde partie est difficilement achevée par la surface irrégulière du terrain de la rive.

B. Optique, — Ombre lumineuse du ballon. — En même temps que le ballon vogue emporté par le courant, son ombre voyage soit sur la campagne, soit sur les nuages. Cette ombre est ordinairement noire,

FAITES EN BALLON. a37

comme toute ombre ; mais il arrive fréquemment aussi qu'elle se détache en clair sur le fond de la campagne et paraît ainsi lumineuse.

En examinant cette ombre à Taide d'une lunette, on trouve qu'elle se compose d'un noyau foncé et d'une pénombre en forme d'auréole. Cette auréole, souvent très-large relativement au diamètre du noyau central, s'éclipse à la simple vue, de sorte que l'ombre tout entière parait comme une nébuleuse circulaire se projetant en jaune sur le fond vert des bois et des prés. J'ai remarqué qu'en général cette ombre lumineuse est d'autant plus accentuée que l'humidité est plus grande à la surface du sol.

Sur les nuages, cette ombre présente parfois un aspect étrange. Il m'est arrivé plusieurs fois, en sortant du sein des nues et en arrivant dans le ciel pur, d'apercevoir tout à coup, à 20 ou 3o mètres de moi, un second aérostat parfaitement dessiné se dégageant en gris sur le fond blanc des nuages. Ce phénomène se manifeste au moment où l'on revoit le soleil. On distingue les plus légers détails de l'armature de la nacelle, et notre ombre reproduit curieusement nos gestes.

Le i5 avril 1868, l'ombre du ballon nous est apparue environnée de cercles concentriques colorés, dont la nacelle formait le centre. Elle se détachait admirablement sur un fond jaune blanc. Un bleu pâle ceignait ce fond et la nacelle en forme d'anneau. Autour de cet anneau s'en dessinait un second jaunâtre; puis une zone rouge gris, et enfin, comme circonférence extérieure, une légère nuance de violet se fondant insensiblement avec la tonalité grise des nuagea.

a38 études météorologiques

Le mdme spectacle m'est apparu le 1 1 septembre 1872, après avoir traversé une faible couche de nuages audessus de Bar-le-Duc, dans un voyage de Paris à Vaucouleurs. Par un beau clair de lune, le aS août 1874, à n^inuit, cette admirable auréole nous est apparue avec une intensité de coloration singulière. U faisait un froid glacial, et le thermomètre se tenait à 8 degrés au-dessous de zéro ; puis les mêmes nuages qui avaient produit une auréole produisirent une belle couronne autour de la Lune, où se succédaient, autour de Tastre des nuits, le rouge, l'orangé, le bleu et le violet.

Ces différents séjours de plusieurs heures au milieu des nuages qui produisaient ces phénomènes m'ont permis d'en trouver l'explication directe (*), au lieu des hypothèses que l'on avait imaginées jusqu'alors pour en donner la théorie.

C. Photométrie. r— Clarté de Vaurore, — Lumière de la Lune et des étoiles. — A l'époque du solstice d'été, quand l'atmosphère est sereine et la Lune absente, une élévation de aoo mètres, à minuit, hors de la brume inférieure, est suffisante pour observer au nord, nettement dessinée, la clarté du crépuscule.

Lorsque la Lune brille dans sa plénitude, il est facile de suivre la comparaison de sa lumière avec celle de l'aurore. Cest ce que j'ai fait entre autres pendant la nuit du 18 au 19 juin 1867. Comparant simultanément la lumière de la Lune qui venait de passer au méridien avec celle de l'aurore et suivant l'accroissement de celle-ci, j'ai reconnu que les deux clartés se

(*) Voir mon Ouvrage l'Atmosphère, ch. VI, AnthélieSy pectres^ ombres et cercles colorés.

sont égalées à a" 45° du matin, i heure i3 minutes avant le lever du Soleil. A partir de cet instant la lumière de Taurore alla en augmentant sur celle de la Lune.

Ce qui me surprit le plus dans cette expérience, ce fut de reconnaître que la blancheur légendaire de la lumière de la Lune nest blanche que par comparaison à nos lumières artificielles. Elle rougit devant celle de Taurore comme celle du gaz devant elle. La même observation a été faite pendant mon voyage nocturne du 28-29 août 1874.

Une différence remarquable distingue également la lumière de l'aurore de celle de la Lune. Lors môme qu'elle n'a pas encore atteint l'intensité de la seconde, la première pénètre les objets de la nature, tandis que celle de la Lune glisse à leur surface et les estompe vaguement.

Môme par le ciel le plus pur, les régions qui a voisinent la Terre paraissent d'en haut toujours voilées et troublées par des vapeurs.

La scintillation des étoiles est plus faible dans les hauteurs de l'atmosphère qu'à la surface du sol.

D. Couleur et transparence du ciel, — Au-dessus de 3ooo mètres de hauteur, lorsqu'il y a peu d'humir dite dans Tair, le ciel parait obscur et impénétrable. Sa nuance est un gris bleu foncé dans les régions qui environnent le zénith , il est bleu a2ur dans la zone élevée de 40 à 5o degrés, bleu p&le et blanchissant en approchant de l'horizon. L'obscurité du ciel supérieur est ordinairement proportionnelle à la décroissance de l'humidité. Lorsque l'atmosphère est très-pure, il semble qu'un léger voile bleu transparent s'interpose

a io ÉTUDES MÉTÉOIIOLOGIQUES FAITES EN BALLON.

au-dessous de nous, entre la nacelle et les intenses colorations de la surface terrestre.

Telles sont les principales séries d'observations qu'il m'a été possible d'effectuer dans mes divers voyages aéronautiques. Tous les résultats que j'ai esquissés dans ce travail ne doivent pas sans doute être considérés comme absolus et définitifs; mais j'aime à les présenter comme des jalons utiles à ceux qui se livrent à l'étude de la Météorologie, et j*ai Fespérance qu'un certain nombre de mes constatations pourront servir à la fondation de cette science.

Je ne puis terminer ce résumé de mes observations météorologiques qu'en émettant le vœu que ces sortes d'observations se multiplient dans notre pays. Le but de la Météorologie, dirai-je en interprétant une assertion de Humboldt, doit être c de reconnaître l'unité dans l'immense variété des phénomènes et de découvrir, par le libre exercice de la pensée et par la combinaison des observations, la constance des phénomènes au milieu de leurs changements apparents. ï> Le monde atmo* sphérique est encore voilé pour la Science, et c'est par le nombre autant que par la sévérité de nos investigations que nous parviendrons à arracher à la nature quelques-uns de ses secrets.