TEISSERENC DE BORT. — BALLONS-SONDES

ÉTUDE DE L'ATMOSPHËBE DANS Li fERTCALE PAR GERFS-YÔLAIITS ET BALLONS-SONDES;

Par M. Léon TEISSERENC DE BORT.

L'étude de Tatmosphère, qui a fait de très grands progrès, grâce aux observations recueillies dans presque toutes les régions du globe, a, pendant longtemps, été très incomplète, parce qu'on n*a pu pénétrer directement que dans les couches inférieures. . L'observation et la mesure systématiques des mouvements des nuages, si heureusement préconisées par M. Hildebrandsson, et la x^éation de nombreux observatoires de montagnes ont permis de commencer à analyser ce qui se passe dans le sein de l'atmosphère ; mais l'impossibilité où l'on est, dans bien descas, d'observer le mouvement des nuages élevés, l'influence du sol, d'autre part, dans les stationsde montagne, rendent encore bien précaires ces moyens d'informations» Les ascensions scientifiques faites en divers pays ont certainement donné des renseignements précieux; mais là encore on avait à craindre Terreur systématique venant de ce que l'on choisit d'ordinaire, pour monter en ballon, des situations où l'atmosphère n'est pas assez troublée pour mettre en péril grave la vie des aéronautes» Aussi esi-oe «¥ec un grand enthousiasme que tous ceux qui s'intéressent à la météorologie ont accueilli les premières tentatives faites aux États-Unis pour explorer l'atmosphère à l'aide de cerfs-volants et celles qui ont été faites en France par M. le colonel Renard et par MM. Hermite et Besançon pour porter dans les beautés couches de Tair les instruments enregistreurs en les confiant à des ballons libres dits « sondes aériennes » ou « ballons-sondes ».

Dans HnlervaHe ^ moins de cinq années, grâce à des perfectionnements successifs, on arrivait ainsi, d'une part, à Blue Hill, sous la direction de mon ami M. Laurence Rotch, à atteindre 3.685 mètres, en août 1898, et 3.802 mètres, le 28 février 1899, par l'emploi des cerfs* volants, et, en France, à dépasser 15.500 mètres dans l'ascension du ballon VAérophile du 13 mai 1897.

La météorologie était ainsi dotée de deux nouveaux moyens de recherches très précieux, se complétant l'un l'autre. De la phase des tâtonnements on est arrivé à celle ou l'on peut s'attacher à rapporter /. de Phys., 3* série, t. IX. (Mars 1900.) 9

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par ces lancers des documents précis, et non plus seulement s'occuper du succès matériel des procédés techniques.

Nous allons passer rapidement en -revue les moyens employés pour arriver à ce résultat et élever nos instruments presque à coup sûr au sein de l'atmosphère libre.

L'emploi du cerf-volant pour un usage scientifique remonte à Franklin, qui, dès 1748, employa cet appareil pour étudier Félectricité des nuages orageux. A peu près à la même époque, Wilson, professeur d'astronomie à Glascow, fit porter en l'air par plusieurs cerfsvolants, attelés à une même ficelle, un thermomètre qui étaitentouré d'épais bourrelets de papier ; un déclenchement par une ficelle auxiliaire permettait de faire tomber sans le briser ce thermomètre sur le sol où on en faisait la lecture.

■ En 1822, à l'île d'Igalik, dans l'Amérique du Nord, le capitaine Pary et le R. Georges Fisher lancèrent un cerf- volant porteur d'un thermomètre à maxima et à minima. Dans ces dernières années, en 1883, M. Archibald fit en Angleterre une série d'expériences sur la vitesse du vent au-dessus du sol, en enlevant, jusqu'à une hauteor de 700 à 800 mètres, un anémomètre enregistreur. Dans ces dernières expériences, comme d'ailleurs dans d'autres faites en Amérique vers 1837, on employait un fil métallique pour retenir le cerf-volant.

Les travaux faits dans les huit dernières années par M. Eddy de Bayonne (États-Unis) et par M. Har grave de Sydney ont amené un progrès absolument capital dans la construction du cerf-volant. Les types auxquels ils sont arrivés se maintiennent parfaitement stables dans l'air sans l'adjonction d'aucune espèce de queue ou de chevelure. Le cerf-volant d'Eddy n'est qu'un perfectionnement du cerf-volant Malais; car ces derniers, ainsi d'ailleurs que les Chinois, savent depuis très longtemps faire des cerfs-volants de formes assez variées sans queue; il est vrai que ce sont des cerfs-volants de papier très léger. Le cerf-volant Eddy [fig. 1 (2)] est un cerf-volant en forme de losange dont deux des côtés forment entre eux un angle très obtus, de façon que ce cerf-volant a grossièrement la forme d'un triangle. H se rapproche donc beaucoup de la plupart des çerfs-volants employés par les enfants ; mais, au lieu d'être plat, il se compose de deux plans qui se coupent suivant une des diagonales du losange. Ce cerf-volant a été employé avec assez de succès en Amérique ; il est très léger ; mais il offre l'inconvénient de n'être pas très stable et de ne fonctionner convenablement que lorsqu'il est parfaitement

C,BTrFS- VOLANTS ET BALLONS-SONDES lai

équilibré et que les surfaces tneUnées ne [présentent aucune dissymétrie. II a donc été abandonné par la plupart des expérimentateurs et remplacé par le cerf-volant cellulaire Hargrave.

Fio. 1. — (1), cerf- volant av^ queue employé en 1897, à Trappes ; — (2), cerfyolant Eddy, vu de trois quarts ; — (3), vu dé face.

Ce dernier est une sorte de tube rectangulaire, dont Tenveloppe est formée de toile légère avec une solution de continuité dans la partie centrale du tube, où il n'existe que la monture ; deux brides, qui s'attachent soit à deux des montants verticaux à droite et à -gauche, soit à un montant central, permettent de relier le cerf'-vplant à sa corde. L'action du vent sur ces cerfs-volants est tout à-iait analogue à ce qu'elle est sur lés cerfs-volants usuels; mais la différence essentielle réside dans la présence des plans verticaux formés par les côtés du tube qui servent à maintenir le cerf-volant dans le lit du vent et remplacent ainsi avec avantage la queue des cerfs-volants ordinaires. Ainsi gréé et rattaché à une ficelle ou à un petit fil d'acier de 150 ou 200 mètres de longueur, ce cerf-volant s'élève par un vent 'moyen, c'est-à-dire ayant au moins 7 mètres par seconde, à une hauteur angulaire de 50* à 55** au-dessus de l'horizon.

Un cerf-volant Hargrave de 2°',40 de surface exerce par un vent de ce genre une traction de 6 à 8 kilogrammes ; il peut donc porter un enregistreur, du pjDÎda de 1.500 grammes et plusieurs centaines de

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mètres de ficelle ou mieux de fil d'acier dit o corde de piano », qu'on a substitué aux cordages végétaux, comme beaucoup plus résistant et offrant une surface bien moindre à Faction du vent.

Ordinairement, pour plus de sécurité, on relie à la ligne principale dçux. cerfs-volants attelés en tandem, et on met ensuite l'enregistreur suôpendu à quelques mètres au-dessous de la ligne principale {fig. 2).

Fio. 2.

On dévide alors la bobine sur laquelle est enroulé le fil jusqu'au moment où. la direction du fil d'acier ne fait plus, au départ du treuil, qu'un angle^ voisin de 30° avec l'horizon. A ce moment, il est nécessaire d'attacher à la ligne principale un nouveau cerf-volant. On continue à procéder ainsi jusqu'à ce que la tension du fil risque d'en amener la rupture, c'est-à-dire que, pour les fils employés ordinairement, qui ont 0°,82 de diamètre et se rompent aux environs de 120 kilogrammes, on ne doit pas dépasser 70 kilogrammes de traction, la moindre augmentation de la force du vent pouvant déterminer un accroissement de traction très notable.

Le treuil sur lequel s'enroule le fil d'acier comprend, comme organe essentiel, une grosse bobine qui porte le fil mû par des manivelles, un frein qui permet de modérer ou d'arrêter le mouvement de la bobine quand elle tourne sous l'action des cerfs-volants, un dynamomètre qui mesure la tension du fil. Comme la direction du fil change dans l'espace, on fait passer le fil, dès son arrivée au treuil, sur une poulie à axe horizontal montée elle-même autour d'un axe vertical placé tangentiellement, de façon que la poulie peut s'orienter dans tous les azimuts.

A Trappes, nous avons rendu mobile le treuil lui-même en le plaçant sur une plaque tournante. Cette disposition permet d'orienter