Préface du Traité de

l'équilibre des liqueurs (Paris, 1098, in-12).

dans les vallons? » L’argument était irrésistible. Aussi ajouta-t-il en triomphant : « Que tous les disciples d’Aristote assemblent tout ce qu’il y a de plus fort dans les écrits de leur maître et de ses. commentateurs, pour rendre, s’ils le peuvent, raison de ces choses par l’horreur du vide; sinon qu’ils reconnaissent que les expériences sont les véritables maîtres qu’il faut suivre en physique. »

Partant de là, Pascal fit entreprendre ce qu’il appelait la grande expérience de V équilibre des liqueurs, l’ascension du Puy-de-Dôme.

« El parce qu’il n’y a — nous citons ses paroles — que très-peu de lieux en France propres à cet effet, et que la ville de Clermont en Auvergne est une des plus commodes, je priai M. Périer, conseiller en la cour des aides d’Auvergne, mon beau-frère, de prendre la peine de l’y faire ’. »

La lettre qu’il adressa à Périer le 15 novembre 1647 (environ un mois avant la mort de Torricelli) contient un passage curieux qui montre combien il lui en coûtait de renoncer à une ancienne théorie. « Je n’ose pas encore, dit-il, me départir de la maxime de l’horreur du vide; car je n’estime pas qu’il nous soit permis de nous départir légèrement des maximes que nous tenons de l’antiquité, si nous n’y sommes obligés par des preuves indubitables et invincibles. Mais, en ce cas, je tiens que ce serait une extrême faiblesse d’en faire le moindre scrupule, et qu’enfui nous devons avoir plus de vénération pour les vérités évidentes que d’obstination pour les opinions reçues 1 2. »

Ces paroles peignent d’un trait Pascal, ce génie si cruellement tiraillé en sens contraire par le respect de l’autorité traditionnelle et la voix de la raison. C’est la dernière qui devait ici l’emporter.

Enfin la grande expérience, comme Pascal l’appelle, fut faite le 19 septembre 16Û8. Périer établit sa station inférieure dans le jardin des Pères Minimes à Clermont, un des lieux les plus bas de la ville. Il s’était muni de deux tubes de verre de même grosseur et de même hauteur (û pieds) , fermés hermétiquement par un bout et ouverts par l’autre. Après les avoir remplis de mercure et renversés sur une

1. Descartes, dans une lettre à Carcavi (en juin 1649), prétendait avoir conseillé celte expérience à Pascal ; il se plaignit que celui-ci ne l’eût pas tenu au courant de ce qui s’était fait, et soupçonna Roberval, son adversaire d’être la cause de ce silence. Les documents nous manquent pour contrôler l'assertion de Descartes.

2. Traité de l’equilibre des liqueurs et de la pesanteur de la masse d’air, p. 46.

cuve contenant le même liquide, il marqua le niveau où s’était arrêtée la colonne de mercure : ce niveau était, dans chaque tube, à 26 pouces 3 lignes 1/2. L’un des tubes, laissé à demeure dans le jardin des Minimes, fut confié aux soins du P. Chatin, « qui devait observer de moment en moment pendant toute la journée s’il arriverait du changement. » L’autre tube fut porté par Périer sur le Puy-de-Dôme, élevé d’environ 500 toises au-dessus du jardin des Minimes. Le mercure y descendit à 23 pouces 2 lignes. Il y eut donc 3 pouces 1 ligne 1/2 de différence. Le niveau de la colonne de mercure n’avait pas changé dans la station inférieure. Périer répéta l’expérience dans d’autres lieux plus ou moins élevés, et trouva que la hauteur de la colonne était inversement 'proportionnelle a l'élévation de ces lieux. Il conçut même le projet de dresser une table, « dans la continuation de laquelle ceux qui voudraient se donner la peine de le faire, pourraient peut-être arriver à l'a parfaite connaissance de la juste grandeur du diamètre de toute la sphère de l’air. »

Pascal se réjouit vivement, avec raison, de voir ainsi démontrée une proposition d’abord purement hypothétique. Il voulut cependant lui-même contrôler à Paris les résultats que son beaufrère lui avait envoyés de Clermont. « Je fis, dit-il, l’expérience ordinaire du vide au haut et au bas de la Tour de Saint-Jacques de la Boucherie, haute de 2ù h 25 toises; je trouvai plus de 2 lignes de différence à la hauteur du vif-argent ‘. Et ensuite je la fis dans une maison particulière, haute de 90 marches, où je trouvai très sensiblement une demi-ligne de différence. »

C’est ainsi qu’il fut mis hors de doute que non-seulement l’air est de la matière, mais que tous les effets qu’on avait jusqu’alors, sur l’autorité des péripaléticiens, attribués à l’horreur de la nature pour le vide, proviennent du poids de l’atmosphère. L’opuscule où se trouve exposée celte importante vérité physique a pour titre : Récit de la grande expérience de l’équilibre des liqueurs, projectèe par le sieur B. P. (Biaise Pascal) , et faite par le sieur F. P. (Florin Périer), en une des plus hautes montagnes d’Auvergne; Paris (Charles Savreux), t ü/i8, in-ù° de 20 pages. Devenu très-rare, cet opuscule reparut avec des augmentations sous le litre

1. C’est en souvenir de cette expérience que la tour de Saint- Jacques-la- Boucherie, aujourd’hui isolée au milieu d’un square, a été ornée, en 1860, de la statue de Pascal.

de Traité de l'Equilibre des liqueurs et de la Pesanteur de la masse de l'air, elc. ; Paris (Guillaume Desprez), 1698, in-12.

L’expérience du Puy-de-Dôme eut un grand retentissement ; elle fut bientôt après répétée, avec le même succès, dans presque tous les pays de l’Europe.

Baromètre. — Le tube de verre dont se servit Torricelli dans 1 expérience citée plus haut (p. 17), le tube de Torricelli, qu’employèrent Perier et Pascal pour mesurer la différence du poids de 1 air suivant les hauteurs, devint le point de départ d'un instrument destine a mesurer le poids de l'atmosphère, périphrase du mot giec aïomètre (de P*pos, pesanteur; phpov, mesure). Voyez cidessous le dessin (fig. 2) de ce qu’on appelait communément le tube de Torricelli.

Presque tous les physiciens s’ingénièrent à perfectionner cet instrument, qui était, dans l’origine, moinspiopre à mesurer la pression atmosphérique qu’à en constater les variations : c’était un baroscope plutôt qu’un baromètre. Ceux qui se croyaient plus habiles que les autres substituèrent l’eau au mercure. Mais iis ne tardèrent pas à s’apercevoir que leur prétendu perfectionnement était fort incommode : il fallut donner aux tubes plus de 32 pieds de longueur et les composer de diverses pièces, ajustées avec des viroles. Enfin 1 embarras de monter et de placer de pareils instruments rendit les baromètres à eau tout à fait impraticables et on y renonça bientôt. Les constructeurs revinrent donc à l’emploi du vif-argent.

S’il n’y avait pas eu sur notre terre un métal liquide, les hommes sei aient-ils jamais parvenus à inventer un instrument commode propre à s’assurer expérimentalement qu’ils vivent, non pas sur’,. mais dans une planète, au fond de cet océan gazeux, matériel, qui 1 enveloppe de toutes parts, et qui pèse sur chaque individu, de taille moyenne, d’un poids d’environ 15000 kilogrammes?

Il ne sera peut-être pas sans intérêt de mettre sous les yeux du lecteur quelques-uns de ces baromètres primitifs. On expose dans les arsenaux les engins meurtriers de l’art de s’entre-tuer, et il n’y aurait pas plus de gloire à exhiber les instruments qui, par leurspeifectionnements successifs, ont le plus contribué aux immortelles cohquêtes scientifiques de l’humanité!

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La hauteur du mercure dans le tube barométrique oscille dans des limites qui n’excèdent pas 12 centimètres à la surface moyenne de la Terre. Comme cette échelle de variations est relativement peu étendue, on s’est ingénié à l’agrandir artificiellement, afin de pouvoir mieux la subdiviser. Ce fut là-dessus que porta, dès l’origine, tout l’esprit des inventeurs.

Un ingénieur anglais *, Morland, imagina, à cet effet, un baromètre à tube coudé ( fig. 3). Si, par exemple, le mercure s’élève dans le tube droit, jusqu’à A, il entrera dans le tube coudé, jusqu’à C. Par cet artifice, un faible abaissement pourra devenir deux, trois, quatre fois plus sensible dans le tube coudé que dans le tube droit. Mais à cela il y a un inconvénient bien grave : la surface du mercure dans le tube coudé n’est pas parallèle à l’horizon, elle est convexe, comme le montre la figure k , représentant l’extrémité grossie de tube recourbé.

Or, à quel point, en g ou en f, doit-on marquer la vraie hauteur barométrique? —

A cet embarras il faut ajouter que plus le tube est incliné, plus l’intérieur de ses parois, toujours raboteuses sous une apparence lisse, opposera de la résistance à la descente comme à l’élévation régulière du mercure. L’invention de Morland dut ^

donc être rejetée. r/ ) x

A peu près vers la même époque Robert Hooke 2 proposa, en 1665, le baromètre à roue (fig. 5). Fj r C’est un tube dont le bout inférieur recourbé reçoit par son ouverture un petit poids en fer E en contact avec la surface libre du mercure. Ce petit poids est suspendu à un fil dont l'autre extrémité porte un poids II, très-faiblement plus

1. Samuel Morland, né vers 1625, mort en 1695, remplit sous Cromwell diverses missions politiques, et reçut de Charles II le titre de baronnet. Las de servir les puissants du jour, il se livra avec ardeur à l’étude de la mécanique , particulièrement de l’hydrostatique. Il inventa le porte-voix, appelé alors trompette parlante, et parla l’un des premiers de la force d’expansion de la vapeur dans ses Principes de la nouvelle force du feu. Vers la fin de sa vie, il devint aveugle et tomba dans la misère.

2. Robert Hooke, né en 1658 dans l’île de Wight, mort en 1703, perfectionna les horloges, les micromètres et les microscopes.

léger, de manière que le petit système , tournant autour de la

poulie S mobile, se trouve •presque en équilibre. A cette

poulie est fixée une aiguille qui marque les divisions d’un

cercle. On conçoit dès lors que si, dans le bout supérieur,

soufflé en boule , le mercure s’élève au-dessus du niveau AB, le petit poids E descendra, et que, dans le cas contraire, il montera, faisant ainsi mouvoir l’aiguille, tantôt de droite à gauche, tantôt de gauche à droite. Un changement peu considérable du niveau dans le bout supérieur, élargi en boule, peut en produire un très - considérable dans le bout inférieur, pro portionnellement à la différence de leurs diamètres. Mais tout ce mécanisme, quelque ingénieux qu’il soit, ne servit à résoudre que fort incomplètement le problème proposé. Ainsi quand, dans le bout inférieur, étroit, la surface du mercure commence à devenir convexe ou concave, c’est-à-dire quand le mercure commence à se mettre en mouvement pour monter ou pour descendre, le petit système de poids EH, presque en équilibre, n’a pas assez de force pour faire tourner la poulie S, qui est toujours sujette à quelque frottement, ce qui empêchera l’aiguille de marquer des variations peu considérables; et lorsque la poulie se meut, les variations marquées seront un peu trop grandes. En présence de ces défauts, Hooke, aussi ingénieux que modeste, fut lui-même l’un des premiers à abandonner le baromètre de son invention.

Au rapport de Chanut, Descaries eut le premier l’idée d’employer le mercure concurremment avec l’eau, dans la construction du baromètre K Huygens 1 2 essaya, en 1672, de mettre cette idée

1. Lettre de Chanut, ambassadeur de France à Stockholm, adressée le 24 septembre 1650 à Périer, beau-frère de Pascal.

2. Christian Huygens, né à la Haye, en 1629, vint en 1635 pour la première fois en France, et fut reçu docteur en droit à la faculté protestante d’Angers. En 1672 il se trouvait à Paris, occupé à publier son HoroJogium oscillatorium. Il mourut à l’âge de 66 ans. On trouvera plus de dé-

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en pratique. Mais il constata que l’eau laisse dégager de l’air qui déprime un peu la colonne barométrique. Pour remédier à cet inconvénient, le célèbre physicien hollandais imagina le baromètre bitubulè (fig. 6). En O et P s’ajustent deux cylindres dont le diamètre est dix fois plus grand que celui du tube. Si le mercure du cylindre supérieur descend d’une certaine quantité, comme de KK' à RR', il montera de la même quantité dans le cylindre inférieur, et vice versa.

Ce dernier est surmonté d’un tube étroit et ouvert N, dans lequel on verse un liquide non congelable, comme l’esprit-de-vin rectifié. Ce liquide se déplacera d’une manière très-sensible dans le tube étroit N, au moindre changement de niveau survenu dans les cylindres; on en trouvera aisément la valeur par une formule très-simple. — L’un des principaux inconvénients de ce baromètre vient de l’action de la température qui se fait surtout sentir sur le liquide, plus dilatable et plus vaporisable que le mercure. Mais cet inconvénient eut pour conséquence de faire pour la première fois bien comprendre la nécessité de combiner les indications du baromètre avec celles du thermomètre, pour peu qu’on tienne à faire des observations exactes.

D’autres physiciens, français et anglais, entreprirent de modifier le baromètre d’IIuygens, en ajoutant un troisième cylindre audessus du cylindre inférieur P, et en versant, au-dessus du mercure, de l’esprit-de-vin teint avec de la cochenille, puis au-dessus de celui-ci une couche d’huile de térébenthine. Mais la superposition de ces liquides, de propriétés physiques et chimiques si différentes, offrait des inconvénients sur lesquels il serait inutile d’insister.

En 1695, Amontons 1 fit connaître son baromètre de mer, ainsi appelé parce qu il avait été inventé pour l’usage des marins. C’est un tuyau conique, fort étroit, dont l’ouverture inférieure, la plus large, n’a qu’une ligne de diamètre; le vide qui se trouve dans la

lails sur cet homme célèbre, à la fois physicien, astronome et géomètre, dans notre Histoire de lJ Astronomie et des Mathématiques.

1. Guillaume Amontons, né à Paris en 1603, mort en 1705, avait l’esprit très-inventif, comme l’attestent ses Remarques et Expériences physiques sur la construction d’une nouvelle clepsydre, sur les baromètres , thermomètres et hygromètres ; Paris, 1693.

Fier. 6.

partie supérieure suffit pour empêcher le mercure de s’échapper par l’extrémité inférieure ouverte. Mais l'effet de la capillarité nuisit beaucoup à la sensibilité et à l’exactitude de cet instrument dont la simplicité séduisait au premier abord. Le baromètre polytubulé du même physicien était plus compliqué; mais il manquait également de précision, à cause des dilatations inégales des différentes matières dont il était composé. Aussi, l’un et l’autre baromètre ne tardèrentils pas à être abandonnés.

Voilà comment, au xvne siècle, les premiers constructeurs de baromètres s’étaient ingéniés, par des artifices divers, à varier le tube de Torricelli, pour rendre sensibles à l’œil les moindres changements qu’éprouve la colonne du liquide en fonction de la pression variable de l’atmosphère.

Mais à mesure qu’on avançait, les obstacles semblaient se multiplier tellement qu’on renonça un moment à l’espoir de faire concorder les changements marqués par l’instrument d’invention humaine, avec les fluctuations de cet océan aérien qui, depuis la création du monde, pèse sur tous les êtres.

Les baromètres, inventés au xvnie siècle, de simples devinrent de plus en plus compliqués, par suite du besoin que les physiciens sentaient d’une exactitude plus grande.

Un célèbre mathématicien, Jean Bernoulli, présenta, en 1710, à l’Académie des sciences de Paris, un baromètre, dont Dominique Cassini avait déjà indiqué le plan. Ce baromètre, dit rectangulaire,

se composait de deux tubes de verre, d’inégale grosseur, emboîtés l’un dans l’autre : le diamètre du tube vertical, plus gros, A, est un multiple, déterminé d’avance, du diamètre horizontal (fig. 7). U est évident que si le mercure descend dans le premier, de D en G, il se déplacera proportionnellement dans le second tube, de I en E.

Musschenbroek, physicien hollandais , faisait grand cas de ce baromètre, à cause de sa simplicité et de son extrême sensibilité. Cependant il lui trouvait un grand défaut : c’était de laisser l’air s’introduire facilement par le petit tube. Pour y remédier, il conseillait de ne lui donner qu’une ligne

Fig. 7.

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ou moins de diamètre, et de se servir de mercure bien purgé d’air îpar l’ébullition. C’est ici que vient se placer un fait important dans l’histoire du baromètre.

En 1705, Pontchartrain, chancelier de France, avait un baromètre ;qui marquait toujours de 18 à 1 9 lignes au-dessous du niveau des îautres baromètres, bien que ceux-ci fussent composés du même verre, remplis du môme mercure et suspendus dans le même lieu. Pontchartrain voulut en savoir la raison. Tous les physiciens de l’Académie se mirent en campagne pour satisfaire la curiosité du chancelier. A quoi fallait-il attribuer la différence signalée? Aun défaut de construction. C’était là du moins l’opinion des membres de l’Observatoire royal. Mais Amontons ne partagea pas celte opinion; et pour mieux se rendre compte des éléments du problème, il commanda au fabricant du baromètre de Pontchartrain quatre instruments pareils, de deux sortes de verre. Puis il les plaça dans un même lieu, ainsi que deux autres baromètres dont il se servait habituellement. Cela fait, il constata que les six baromètres offraient entre eux un maximum de différence de 10 lignes. Mais ce qui lui parut surtout étrange, c’était devoir que la différence variait dans une même journée; ainsi, le matin elle était de 18 lignes, l’après-midi de 19, et le soir de 9 lignes. L’habile physicien crut en avoir trouvé la cause dans la porosité du verre, qui laisserait entrer de l’air dans l’espace de Torricelli, comme on appelait la partie vide du tube barométrique *.

Sur ces entrefaites, Amontons vint à mourir. La question fut reprise en 1706; l’Académie chargea Maraldi de répondre au chancelier. Le savant académicien s’assura le concours de Ilomberg, qui lui apprit que les tubes, avant de recevoir le mercure, avaient été ! lavés à l’esprit-de-vin. Ce renseignement fit porter l’attention de 'Maraldi sur l'alcool, dont les vapeurs auraient pu, par leur élasticité, déprimer la colonne de mercure, et il conclut, d’une série d’essais, qu’il faut, dans la construction des baromètres, éviter avec soin le contact de l’humidité. Enfin, ce ne fut que cinquante ans plus tard que de Luc trouva que, pour fabriquer des baromètres bien concordants, il faut donner aux tubes d’un verre pur la même ■capacité dans toute leur étendue, et faire bouillir préalablement le mercure pour en chasser tout l’air et toute l’humidité. La dernière opération offrit des difficultés qui paraissaient d’abord insurmontables; on n’est parvenu à les vaincre qu’après de longs tâtonne-