Plutarque, de Placit. philosoph., IV

Mais voici un petit incident qui fit crouler l’échafaudage d’une erreur qui n’avait duré que trop longtemps. Un jardinier de Florence, ayant construit une pompe plus longue que les pompes ordinaires, remarqua avec surprise que l’eau ne s’y élevait jamais audessus de 32 pieds, quelque effort qu’il fit pour la faire monter plus haut. Il communiqua le fait à Galilée pour en savoir la cause. Le grand physicien, dissimulant sa surprise, se contenta de dire au jardinier que la nature n'avait hon’eur du vide que jusqu’à trente-deux pieds. On prétend qu’après avoir lui-même répété cette expérience, il conjectura que l’air était la cause de l’ascension de l’eau dans les pompes ; mais il mourut avant d’avoir pu vérifier sa conjecture.

Il importe de faire ici une distinction, qui parait avoir jusqu’à présent échappé aux historiens de la science. Galilée ', reprenant sous une autre forme l’expérience d’Aristote, s’était efforcé, dès 1638, d’établir que l’air pèse 400 fois moins que l’eau *. Au lieu d’une vessie, il avait employé pour cela une boule creuse. .Mais à l’époque où il fit cette expérience, il n'eut pas encore l’occasion de méditer sur l’intervention de l’atmosphère dans le phénomène de la pompe.

Torricelli, disciple de Galilée 3, ne se préoccupait d’abord luimême que du fait de la persistance de l’eau à ne s’élever qu’à 32 pieds. Pour l’éclaircir, il eut l’heureuse idée de substituer le mercure à l’eau. Il en parla à son condisciple Vincent Viviani; et ce fut ce dernier qui entreprit, en 1643, de soumettre l’idée au contrôle de l’expérience. A cet effet, il se servü d’un tube de verre, hermétiquement fermé à l’un des bouts, tandis que par l’autre, resté ouvert, il introduisit du mercure. Mettant ensuite le dpigt sur l’ouverture, il porta le tube renversé dans une cuve pleine de mercure.

1. Voy. la biographie de Galilée dans, l’Histoire de l’Astronomie et des mathématiques (T. I de notre Histoire des sciences).

2. Avant Galilée, un pharmacien français, Jean Rcy, avait déjà démontré (en 1G30), par une expérience chimique mémorable, que l’air est un tluide pesant. Voy. plus loin, 1 ’Hist. de la Chimie.

3. Torricelli, né en 1608 à Faenza, mort à Florence en 1 647, adoucit, avec Viviani, l’amertume des derniers moments de Galilée devenu aveugle. Nommé mathématicien du grand-duc de Toscane , il construisit des lunettes supérieures à celles dont on faisait alors usage. Il mourut à trenlcneuf ans, au milieu d’une vive polémique avec Roberval sur la priorité de la découverte des propriétés de la cycloïde. Ses Opéra geomeirica (Florence, 1644, in-4°) contiennent le Traité du mouvement, qui l’avait mis en rapport avec Galilée.

HISTOIRE DE LA PHYSIQUE. î

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En relirant le doigt, il vit que la colonne de mercure s’abaissa en laissant l’espace au-dessus vide, et qu’elle resta stationnaire à une Iiauteurde27 pouces 1/2 : c’était juste le rapport connu de la densité du mercure à celle de l’eau, c’est-à-dire pieds ou 27 1/2 pouces. Torricelli manda, en 1644, le résultat de cette expérience à son ami Angelo Ricci, qui était alors à Rome.

Ricci était en correspondance avec le P. Mersenne, qui fut ainsi le premier instruit de l’expérience de Torricelli. Le P. Mersenne en fit part à Petit, intendant des fortifications; celui-ci la communiqua à Pascal qui habitait alors Rouen, auprès de son père, intendant de justice «L.des finances. Pascal répéta l’expérience du physicien de Florence, en la variant diversement, et il en tira cette première conclusion « que, s’il était vrai, comme on le prétendait, que la nature abhorre le vide, il n’était pas exact de dire qu’elle ne souffrait pas de vide; qu’au contraire cette horreur du vide avait des limites; enfin, que la nature ne fuyait pas le vide avec tant d’horreur que plusieurs se l’imaginent '. »

Ces dernières paroles étaient à l’adresse des physiciens de l’école d’Aristote; elles furent vivement relevées par le P. Noël. De là naquit une violente polémique sur l’espace vide que laisse un tube de verre de plus de 32 pieds de longueur, rempli d’eau, ou un tube de plus de 28 pouces, rempli de mercure. En opposition avec Pascal, qui admettait que cet espace est « véritablement vide et destitué de toute matière, » le P. Noël soutenait qu’il est occupé « par l’élément lumineux de l’air subtil (la lumière passait alors pour un élément de l’air), qui a traversé les pores du verre pour prendre la place du mercure ou de l’eau 1 2. » Dans sa réponse, Pascal reprochait avec raison à son adversaire d’avoir employé un argument sans valeur. « Puisque la nature de la lumière est, lui disait-il, inconnue à vous et à moi, et qu’elle nous demeurera peut-être

1. Expériences nouvelles touchant le vide, etc. Paris, 16*7, br. in-8° (de 32 pages).

2. Première lettre du P. Noël à Pascal. Par les mots élément lumineux, ce savant jésuite fait sans doute allusion à ce singulier phénomène de phosphorescence que présente le vide barométrique. Picard passe donc à tort pour l’avoir le premier observé en 1676. La Hire , Jean Bernoulli, Homberg le considéraient comme étant dû à un phosphore particulier. Hawkesbee ( Philos . Transact., année 17 08) en fit connaître la véritable cause: il montra que la lueur barométrique est un phénomène électrique, déterminé par le frottement du mercure contre les parois du verre.

MATIÈRE

éternellement inconnue, je vois que cet argument sera longtemps sans recevoir îa force qui lui sera nécessaire pour devenir convaincant. »

Cette polémique devint l'occasion de recherches du plus haut intérêt sur l'équilibre des liqueurs. Pascal fit des expériences avec des siphons, avec des seringues, avec des tuyaux de toute longueur, de toute grosseur et de toute forme, remplis de différents liquides, tels que mercure, eau, vin, huile, etc., pour montrer <i que les liquides pèsent suivant leur hauteur, et qu’un petit filet d’eau tient un grand poids en équilibre. # Les résultats de ces expériences, où se trouve toute la théorie de la machine hydraulique, parurent en 1 647. Dans la même année, Pascal fut averti d’une pensée qu’avait Torricelli, à savoir, que « la pesanteur de l’air pouvait bien être la cause de tous les effets qu’on avait jusqu’alors attribués à l’horreur du vide. » Il trouva celte pensée, comme il le dit lui-même, tout à fait belle; mais ce n’était encore pour lui qu’une simple conjecture '.

Dès ce moment la question entra dans une phase nouvelle, décisive. L’idée d’attribuer la cause du phénomène, appelé Vhorreur du vide, à la pesanteur de l’air, avait été suggérée à Torricelli par les variations de la hauteur du mercure dans un tube de verre. ■Celte idée, d’ou date l’origine du baromètre, paraît remonter à 16 kh. Mais Torricelli mourut (le 25 octobre 1647) avant de lui avoir donné tous les développements nécessaires.

Dans ses recherches sur l’équilibre des liqueurs, Pascal revient souvent sur ce que les animaux ne sentent pas le poids du liquide où ils se trouvent, « non parce que ce n’est que de l’eau qui pèse dessus, mais parce que c'est de l’eau qui les environne de toute part. » Cette proposition, il l’appliqua aussi à l’air, dont il sépara, le premier, bien nettement, l’élément physique de l’élément chimique par la définition suivante : « J’appelle, dit-il, air ce corps simple ou composé, et dont il ne m’est nécessaire que de savoir qu’il est pesant. » Puis, revenant à l’idée de Torricelli, il fit le raisonnement suivant sur les expériences qu’il avait exécutées lui-même : « Si la pesanteur de l’air est la cause de ces effets, il faudra que ceux-c soient, proportionnellement, plus grands au pied qu’au sommet des montagnes. El si cela était démontré, ne serait-il pas ridicule de soutenir que la nature abhorre plus le vide sur les montagnes que

1. Préface du Traité de l’équilibre des liqueurs (Paris, 1698, 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 réquilibie des liqueurs , l’ascension du Puy-de-Dôme.

« Et 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 K »

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’enfin nous devons avoir plus de vénération pour les vérités évidentes que d’obstination pour les opinions reçues 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 1648. 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 (4 pieds) , fermés hermétiquement par un bout et ouverts par l’autre. Après les avoir remplis de mercure et renversés sur une

t. 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'équilibre des liqueurs et de la pesanteur de la masse d’air, p. 46.

cuve contenant le même liquide, il marqua le niveau où tfétait arrêtée la colonne de mercure : ce niveau était, dans chaque'^be, à 26 ponces 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 N 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 à 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 la 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 2 U à 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 péripatéticiens, attribués à l’horreur de la nature pour le vide, proviennent du poids de l’atmosphère. L’opuscule où se trouve exposée cette 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), 16ù8, in-Zi0 de 20 pages. Devenu très-rare, cet opuscule reparut avec des augmentations sous le titre

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

de Traité de l'Equilibre des liqueurs et de la Pesanteur de la masse de l’air, etc. ; 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 l’expérience citée plus haut (p. 17), le tube de Torricelli, qu’employèrent Périer et Pascal pour mesurer la différence du poids de l’air suivant les hauteurs, devint le point de départ d’un instrument destiné à mesurer le poids de l'atmosphère, périphrase du mot grec baromètre (de P*pat} pesanteur; /tir pat, mesure). Voyez cidessous le dessin (fig. 2) de ce qu’on appelait communément le tube de TorricelUL -

Presque tous les physiciens s’ingénièrent à perfectionner cet instrument, qui était , dans l’origine , moins propre 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 ils 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 l’embarras de monter et de placer de pareils instruments rendit les baromètres h 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 seraient-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 l’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 leurs perfectionnements successifs, ont le plus contribué aux immortelles conquêtes scientifiques de l’humanité !

MATIÈRE

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 *, Moriaud, imagina, à cet eiïet, un baromètre à tube coudé ( fig. 3). Si, par exemple, le mercure s'é-

lève 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, (rois, quatre fois plus sensible dans le tube coudé que dans le tube droit. Mais à cela il y a un inconvénient biep grave : la surface du mercure dans le tube coudé n’est pas parallèle à l’horizon, elle est convexe, comme le montre la figure 4, 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

Fig. 3.

tube est incliné, plus l’intérieur de ses pa-

rois, toujours raboteuses sous une apparence lisse, opposera de la

résistance à la descente comme à l’élévation ré-

gulière du mercure. L’invention de Morland dut donc être rejetée.

A peu près vers la même époque Itobert Ilooke 2 proposa, en 1605, le baromètre à roue (fig. 5). C'est un tube dont le bout inférieur recourbé

Fig. 4.

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 1693, remplit sons 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 1638 dans l’ile 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 peii 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 *. Huygens 2 essaya, en 1672, de mettre cette idée

1. Lettre de Chanut, ambassadeur de France à Stockholm, adressée le 21 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 Horologium 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 bitubulé (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 UR', 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 clans 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’Huygens, 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

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

1. Guillaume Amontons, né à Paris en 1663, 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, 1695.

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 xvii8 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’cn 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 xviii0 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). Il 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 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

et de son extrême sensibilité.

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ou moins de diamètre, et de se servir de mercure bien purgé d’air par 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 19 lignes au-dessous du niveau des autres baromètres, bien que ceux-ci fussent composés du même verre, remplis du même 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? A un défaut de construction. C’était là du moins l’opinion des membres de l’Observatoire royal. Mais Amontons ne partageapas 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 de voir 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 Tor ricelli, 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 Homberg, 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, py 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 tàlonne-

t. Afém. de l’Acad. des sciences, année 1705.

ments. Il importait surtout de débarrasser le mercure d’un oxyde noir, qui le ternit, en modifie la densité et le fait adhérer au verre. Le mercure ainsi purifié présente l’éclat vif, métallique, du miroir le plus parfait.

La disposition de l’échelle apporta d’autres difficultés que sentirent déjà les premiers constructeurs. A la division par pouces et lignes fut, dès la fin du xvm* siècle, substituée la division par centimètres et millimètres. Mais, quelle que soit la mesure qu’on adopte, les intervalles des subdivisions doivent être, avant tout, parfaitement égaux entre eux. Puis, comme le mercure ne peut ni s’élever ni s’abaisser dans le tube sans s’abaisser ni s’élever d’une quantité correspondante dans la cuvette du réservoir, il faudra disposer l’échelle de manière que l’on puisse à la fois observer exactement les deux niveaux, puisqu’ils sont tous deux variables. Pour les baromètres à demeure, destinés à des expériences de laboratoire, celte disposition peut être exécutée avec une grande précision et d’une manière très-simple, comme le montre le baromètre fixe de M. Régnault, où l’on obtient, par une vis verticale, l’affleurement de la pointe avec une rigueur extrême, en même temps que la lecture des niveaux est faite à l’aide d’une lunette grossissante. Mais cet instrument n’est pas transportable.

Gomme le baromètre devait surtout servir à mesurer la hauteur des montagnes, il fallait le rendre portatif. C’est pourquoi Fortin imagina le baromètre qui porte son nom On en trouve la première description détaillée dans Hachette, Programme d'un cours de Physique, p. 221 et suiv. (Paris, 1809, in-8°). Outre sa portabilité, le baromètre de Fortin a l’avantage que le niveau extérieur (de la cuvette) y est ramené à une hauteur toujours constante; il n’y a donc qu’une observation à faire et qu’une erreur de lecture à craindre.

On s’aperçut de bonne heure que la capillarité dans les tubes très-étroits a pour effet de déprimer le niveau du mercure et dp diminuer en conséquence la hauteur barométrique2. Cette dépres-

1. Jean Fortin, ou plutôt Fotin, né à Paris en 1719, mort en 1796, professa l’hydrographie à Brest, et publia, entre autres, un Mémoire sur le baromètre aérien.

2. Les phénomènes de capillarité paraissent avoir été inconnus aux anciens. Cependant , comme ils connaissaient les vases communiquants , il leur aurait été facile de voir que le niveau de l’eau n’est pas le môme dans la branche large que dans la branche étroite d’un de ces vases, et

sion capillaire nécessite une correction, qui est assez compliquée. Si on la négligeait, il en résulterait une erreur, très-sensible dans un tube étroit. Heureusement l’erreur diminue rapidement avec les tubes de plus gros calibre, et elle est tout à fait négligeable dès que le diamètre du tube devient égal à 30 millimètres. Et comme il vaut mieux supprimer une erreur qu’être obligé de la corriger, les baromètres très-larges sont d’avance indiqués pour les usages du laboratoire. Mais ils sont impropres pour les voyages.

Afin d’annuler les effets de la dépression capillaire, qui dépend, pour un même liquide, de l’angle de raccordement aussi bien que du diamètre du tube, Gay-Lussac et Bunten inventèrent les baromètres à siphon. Ces baromètres ont le double avantage d’être portatifs et moins lourds que le baromètre de Fortin. On les emploie

que dans la branche étroite l’eau se tient à une hauteur supérieure à celle de l’eau dans la branche plus large. En variant les expériences, ils auraient pu constater que le niveau du liquide dans la branche étroite ou dans un tube capillaire change suivant la nature des liquides employés ; que, par exemple, l’huile de térébenthine s’y élèvera beaucoup moins que l’eau ; que les liquides qui, comme le mercure, ne- mouillent pas l’intérieur du tube capillaire supposé être en verre, au lieu de s’y élever, s’abaissent; que les différents liquides, s’élevant à des hauteurs différentes dans les tubes capillaires dont ils mouillent les parois, s’y abaisseront, au contraire, si l’on enduit les parois d’un corps gras ou d’une matière que ces liquides ne mouillent pas; enfin que le liquide qui s'élève, dans l’espace capillaire, audessus du niveau comman, est terminé par une surface concave; que cette surface est plane s’il n’y a pas de changement de niveau, et qu’elle est convexe si le liquide s'abaisse au-dessous du niveau ordinaire.

Mais l’observation de ces phénomènes ne remonte pas au delà du xviie siècle. Pascal lui-même parait les avoir ignorés. Borelli parla le premier, en 1638, de l’ascension des liquides dans les tubes capillaires; il l’expliquait par l’effet d’une espèce de réseau de petits leviers flexibles, formé au-dessus de l'eau. Hooke et Jacques Bernoulli attribuèrent cette ascension à la différence de la piession exercée par l’air sur la surface de l’eau dans laquelle le tube est plongé. En 1703, Carrée l’attribua à l’attraction et à la cohésion des liquides pour les solides. Ce fut Clairaut qui soumit le premier les phénomènes de capillarité à une analyse rigoureuse, en les rattachant à Yattraction ou 'pression moléculaire. Ce travail fut repris par Laplace et pnr Poisson, qui ont donné la formule générale :

dans laquelle B désigne la pression moléculaire, K2 un coefficient qui change avec les corps en présence, R et R' lesra'jons decourbore principaux à chaque point de la surface considérée.

cependant moins souvent, parce que, par suite de l’altérabilité du mercure de la cuvette au contact de l’air, l’erreur de capillarité subsiste, sans qu’on puisse la corriger.

La colonne barométrique subit non-seulement l’action variable de la pression de l’atmosphère, mais encore celle de la. température. Il restait donc une dernière correction à faire. Araontons signala le premier dans l’emploi des baromètres la correction de la température *. D’autres physiciens, tels que Dufay et Beighton, contestaient l'action de la température sur le mercure bouilli, jusqu’à ce que de Luc parvint a la démontrer à la fois théoriquement et expérimentalement. Un premier point à déterminer, c’était la dilatation du mercure pour 1 degré du thermomètre. Lavoisier et Laplace la trouvèrent = pour 1 dégré du thermomètre cenligr. Dulong et Petit arrivèrent à une détermination plus exacte, en même temps qu’ils proposèrent de ramener toujours la température à 0% pris pour point fixe. La hauteur du mercure dans le baromètre étant H à 0% devient H (1 + 0,000 18 t) à I* (t° désignant une température quelconque); et pour ramener à 0“ celle qu’on observe à <°, il faut la multiplier par (1 — 0,000 18 t).

Usages du baromètre. — Dès l’origine, on trouva que le baromètre pourrait servir tout à la fois à mesurer les altitudes au-dessus du niveau de la mer, et à constater les variations que la pression ou le poids de l’atmosphère éprouve sur différents points de la surface du globe. Un mot sur ce double usage.

1° Mesures barométriques d'altitudes (hypsométrie). — Mariotte* posa le premier la question de savoir comment décroissent les pressions quand on s’élève dans l'atmosphère, et comment on peut déduire de deux observations faites à des hauteurs différentes, par exemple au pied et au sommet d’une montagne, la différence des niveaux des deux stations. Il admit, d’après des observations fort défectueuses d’ailleurs , que pour chaque 63 pieds d’élévation dans les couches atmosphériques, le baromètre s’abaisse d’une ligne, et il essaya d’en déduire le coefficient du rapport du poids de l’air à celui du mercure.

J. Mém. de l’Acad. des sciences de Paris, année 1704.

2- Edme Mariotte, mort en 1684, avait reçu pour prix de ses travaux le prieuré de Saint-Marlin-sous-Bcaune. Il résidait habituellement à Digne, et faisait parlie de l’Académie des sciences dès l’époque de sa fondation. Les Œuvres de Mariotte ont été réunies après sa mort en un volume in-4* (divisé en deux parties) ; La Hâve, 1740.

MATIÈRE

Voici comment Mariolte procédait, en employant d’abord une ■observation hypsométrique de D. Cassini. « Cassini prit, dit-il, la hauteur d’une montagne de Provence, qui est sur le bord de la mer, et il la trouva de 1 070 pieds. Le mercure dont il se servait ■était à 28 pouces au plus bas lieu, et au sommet de la montagne il se trouva descendu de 26 lignes et un tiers. Or, si l’on suppose 63 pieds pour une ligne, comme on l’a observé deux fois dans l’Observatoire, et que l’air pesât 28 pouces de mercure au temps de son observation au bas de la montagne, et qu’on divise tout l’air en .336 (nombre de lignes donné par 28 pouces) parties d’égale pesanteur, chaque division pèsera une ligne de mercure, et par conséquent la première sera de 63 pieds de hauteur. »

ttaisonnantensuiledansl’hypothèseque lescouches atmosphériques sont d’une température constante et qu’elles diminuent de densité, en allant de bas en haut, suivant la loi trouvée par Mariolte \ ce physicien ajoute : « Pour la facilité du calcul , je prends 60 pieds d’air pour une ligne de mercure, et je divise toute l’atmosphère en 4032 divisions, chacune d’un poids égal ou d’une même quantité de matière , quoique diversement dilatées suivant leurs différentes élévations. Je suppose que dans le lieu où l’on commence l’observation, les baromètres s’élèvent à 28 pouces seulement, qui sont 336 lignes, et multipliant ces 366 lignes par 12, le produit est 4032, qui est le nombre des divisions que je donne à l’air (atmosphère), chacune desquelles sera d’un 12® de ligne, et parce que 60 pieds par supposition font une ligne au plus bas, 5 pieds feront un 12e de ligne; clone la J” division sera de 5 pieds; et pareeque depuis la terre jusqu’à la moitié de l’atmosphère il y a 2016 ou divisions, l’air y doit être deux fois plus raréfié, à cause qu’il ne soutient que la moitié du poids de l'atmosphère; celle 2016e partie aura 10 pieds d’étendue, et les divisions vont toujours en croissant proportionnellement (suivant une progression géométrique). On pourra savoir l’augmentation de chacune par les règles dont on se sert pour trouver les logarithmes. Mais comme la somme des progressions géométriques ne diffère guère de la somme qu’on trouverait en prenant ces progressions selon la proportion arithmétique, je .fais ici le calcul suivant cette dernière proportion , et pour avoir la somme je prends 7 i , moyen arithmétique entre 5 et 10, que je multiplie par 2016; le produit, 15 120 pieds sera toute l’étendue de