DES SIGNAUX

senté ci-dessus, et présente même cet avantage de permettre une transmission des vibrations à des distances indéfinies. (Voir Technique, chap. ii.)

Ces différents modes d’inscription directe ou indirecte desvibra-

Fig. 65. Chronographe électrique (demi-longueur) petit modèle.

lions d’un diapason répondent à tous les besoins de la chronographie la plus délicate.

A. Cornu vient d’imaginer une disposition fort ingénieuse par laquelle il inscrit à côté des battements d’une pendule astronomique des vibrations correspondant au dixième de seconde, ce qui lui permet de subdiviser les divisions du temps. La lecture de ces tracés chronographiques se fait au moyen d’un microscope à grossissement variable qui contient dans son oculaire un micromètre à échelle constante. On amène les tracés du chrouographe en face des divisions du micromètre, et l’on a ainsi une mesure rapide et exacte des fractions de la seconde L

Des signaux.

Quand la précision est très-grande dans la mesure du temps, l’imperfection devient relativement très-grande dans la production des signaux qui doivent indiquer le commencement et la fin d’un phénomène. Les astronomes ont reconnu; les premiers, que personne ne saurait pointer un phénomène au moment précis où il se produit; le signal retarde toujours un peu sur l’instant auquel il devrait correspondre ; ils ont appelé équation personnelle ce retard, variable pour chaque observateur. Il est clair que noire estimation d’un instant quelconque est entachée de cette erreur. Aussi, dans les mesures délicates, faut-il recourir aux signaux automatiques et forcer le phénomène lui-même à inscrire mécaniquement son début et sa fin.

1. A. Cornu, Détermination de la vitesse de la lumière , Paris, 1876.

Signaux électriques.

Les signaux électriques sont les meilleurs que l’on possède grâce à la rapidité avec laquelle ils se transmettent, du point où le phénomène se produit, à celui où il doit s’inscrire. Ils présentent en outre cet avantage, qu’ils n’exigent, pour fonctionner, que la force motrice nécessaire pour rompre ou fermer un courant de pile. II semble donc que ces signaux soient parfaits.

Mais les exigences toujours croissantes de l’expérimentation ont bientôt montré que l’inscription électrique, quel que fût le procédé employé, était encore imparfaite. Marcel Deprez s’est attaché à perfectionner les appareils qui fournissent des signaux et est arrivé à des résultats d’une admirable précision. La figure 66 re-

Fig. 66. Signal électro-magnétique de M. Deprez (demi-longueur avec son tracé.

présente le signal électro-magnétique de Deprez (voir Technique, chap. n) disposé de manière à se placer aisément à côté d’autres appareils écrivant ensemble sur un cylindre.

Dans cette figure, les signaux sont provoqués par un diapason qui donne 500 vibrations simples par seconde. On constate qu’un signal complet de l’instrument, c’est-à-dire une rupture suivie de clôture, dure beaucoup moins de 5^ de seconde, puisque après chacun de ces signaux le style reste en repos pendant une période assez longue. On eût donc pu obtenir beaucoup plus de 500 signaux par seconde. Un tel appareil sera d’une utilité extrême dans un grand nombre d’expériences.

Signaux à air.

Dans bien des cas, le signal électrique peut être remplacé par un signal transmis par l’air.

SÏGNAUX A AIR.

L’appareil décrit figure 54 (les tambours à leviers conjugués) suffit pour inscrire sur le cylindre l’instant précis du début d’un phénomène et celui de sa fin. Admettons, en elfet, qu’à un moment donné, une traction ou un choc fasse mouvoir le levier n° 1 ; le levier n° 2 tracera sur le cylindre le signal de ce mouvement; un second signal se Iracera de même; on aura de cette facondes tracés à peu près indentiques à ceux que donne l’appareil électromagnétique. Enfin, un chronographe ou un diapason mesureront, d’après le nombre de vibrations qu’ils ont inscrites, le temps qui s’est écoulé entre les deux signaux.

Les signaux à air se transmettent avec un léger retard, assez voisin de la vitesse de transmission du son; il faut tenir compte de ce retard dans les expériences délicates. A un bien moindre degré les signaux électriques eux-mêmes offrent un retard. Nous renvoyons à la partie technique l’exposé des moyens qui servent à mesurer ces retards d’après la méthode de Helmholtz. (Technique, chap. ii.)

Nous venons d’examiner les cas où l’on a besoin de mesurer des intervalles de temps extrêmement courts; il en est d’autres, au contraire, où la durée des actes qu’il s’agit de déterminer est considérable. La méthode graphique se prête également bien à ces deux sortes de mesures. On peut, pour tous les cas, conserver les mêmes signaux électriques : la rapidité extrême de leur fonctionnement, si elle n’est pas nécessaire dans les expériences de longue durée, n’est du moins pas nuisible; mais il faut, suivant le besoin, changer la vitesse du mouvement rotatif du cylindre et lui faire développer, non plus 4 mètres de papier par seconde, mais l centimètre, 1 millimètre et même moins. En effet, certains actes ont une durée si longue, qu’entre leur commencement et leur fin il s’écoule des minutes, des heures, des jours et plus encore. Rien de plus facile que de construire des appareils d’horlogerie qui donnent au cylindre des mouvements réguliers et trèslents.

Pour plus de sûreté dans les mesures du temps, il faudra, en général, contrôler la vitesse du cylindre par un tracé chronographique. Mais les périodes d’oscillation du chronographe devront être d’autant plus lentes que le cylindre tournera avec moins de vitesse. Quand, par exemple, il ne passera que 10 ou 20 centimètres de papier par seconde, ou bien 1 ou 2 centimètres à la minute, il suffira de pointer les secondes, au moyen d’une horloge dont le

balancier rompra et fermera tour à tour le courant de la pile qui produit les signaux. Enfin, pour des rotations plus lentes encore, on ne pointera plus que les minutes ou les heures, au moyen de dispositions appropriées.

En somme, la méthode graphique, dans les mesures du temps, l’emporte sur toutes les autres; elle supplée à l’insuffisance des sens dans les mesures d’actes extrêmement brefs, à la patience de l’observateur dans la mesure des actes de longue durée.

Applications de la chronographie.

La chronographie trouve son application partout où doit être effectuée une détermination précise, de l’instant auquel se produit un phénomène, de la durée, de la fréquence ou de la régularité de certains actes successifs. Aussi toutes les sciences expérimentales auront-elles à l’employer, quand elles voudront pousser la rigueur des mesures du temps plus loin que ne le permet l’emploi du chronomètre à cadran.

Détermination de V instant où se produit un phénomène. — Ce problème ne se pose guère qu’en astronomie; pour le résoudre, il faut disposer d’une horloge qui pointe électriquement les secondes sur un cylindre tournant1. Si l’on n’inscrit pas sur un papier sans fin, on y supplée au moyen d’un mécanisme qui entraîne le style traceur de telle façon, qu’à chaque tour de cylindre, la pointe se soit graduellement déplacée suivant la génératrice. De cette manière, le signal des secondes trace ses indications sur une spirale et peut écrire ainsi pendant un temps très-long. (Technique, chap. ii.)

A côté du pointeur des secondes est disposé le style qui signalera l’instant du phénomène observé. La position du signal par rapport au tracé des secondes déterminera cet- instant, ainsi que cela se voit dans le cas représenté figure 67 : le phénomène se

1. Plusieurs dispositions peuvent être employées à cet effet. Tantôt le pendule de l’horloge, chaque fois qu'il passe par la verticale, rencontre un petit ressort qu’il déplace, et rompt ainsi un courant électrique qui fait agir un signal pareil à celui qui est représenté figure 67; tantôt, muni d’une lame de mica, ce pendule coupe une goutte de mercure qui se referme après son passage, en rétablissant un courant de pile un instant interrompu. J’ai vu fonctionner ce mécanisme en Hollande, dans l’observatoire astronomique d’Utrecht, et dans le laboratoire de physiologie du professeur Donders.

DÉTERMINATION D’üN INSTANT.

serait produit en S, entre la deuxième et la troisième seconde et un peu après la moitié de cet intervalle de temps.

Si l’on voulait plus de précision encore, on emploierait un cylindre à rotation plus rapide, et l’on inscrirait à côté du pointage des secondes les vibrations d’un chronographe. L’instant où se

Fig. 67. Signal de la position d’un instant dans le temps.

produit le phénomène pourrait ainsi être déterminé en secondes et fractions aussi petites qu’il serait nécessaire. Enfin, dans «elle détermination absolue d’un instant, il faudrait tenir compte du retard des signaux sur l’acte qu’ils doivent inscrire *.

Quand deux astronomes font une détermination de longitude, une horloge inscrit électriquement la seconde dans les deux observatoires à la fois. Le premier observateur signale, par rapport au temps de cette pendule, l’instant du passage d’une étoile et ce signal s’écrit dans les deux postes en même temps; le deuxième observateur signale de la même façon le passage de l’étoile au méridien de son observatoire et ce signai s’écrit aussi dans les deux postes à la fois. Chaque observateur possède donc un double (racé : celui des secondes de l’horloge commune aux deux postes et celui des deux signaux de passages; l’un de ces tracés est fail par lui, l’autre fait par son collègue. Cet intervalle mesure, en secondes de temps, la différence de longitude des deux postes d’observation.

Dans une pareille détermination, si les signaux électriques causent une erreur absolue de quelques millièmes de seconde, cela importe peu, si ce retard est constant. En outre, si les retards sont inégaux pour les deux appareils à signaux employés dans les deux postes, la différence qu’ils présentent n’est rien en comparaison de l’erreur qui peut tenir à la différence de l’équation personnelle des astronomes, c’est-à-dire à la différence du temps

1. En pratique ce retard est négligeable, soit qu’on emploie les signaux électriques, soit qu’on se serve de la transmission par l’air à très-courte distance.

qui s’écoule entre le passage réel de l’étoile au méridien et l’instant où chacun des observateurs signale ce passage.

Mesure de l’erreur personnelle par les astronomes.

Vers l’année 1790, un fait curieux fut signalé par Maskelynequi constata dans l’estime du passage des étoiles devant le fil d’une lunette méridienne, un désaccord constant entre ses observations et celles de son aide Kinnebrock. Plus tard, Bessel, comparant les observations des autres astronomes avec les siennes propres, vit que la plupart des observateurs signalaient le passage des étoiles un peu plus tard que lui; ce retard relatif était parfois de plus d'une seconde. Ces remarques attirèrent l’attention des astronomes qui se préoccupèrent de la détermination de cette erreur ou équation personnelle.

Prazmowski, Hânckel, Hirsch et Plantamour, enfin Wolf, employèrent des appareils destinés à mesurer*la valeur absolue de l’erreur personnelle. Voici la méthode imaginée par Wolf; elle se rapproche des expériences instituées par les physiologistes. Cet astronome simule le passage d’une étoile au moyen de ce qu’il nomme un astre artificiel, sorte de mire lumineuse qui se meut suivant un arc de cercle avec une vitesse uniforme. Cette mire, au moment où elle passe en réalité devant le fil de la lunette, ferme un circuit de pile, et par le moyen d’un électro-aimant, pointe elle-même son passage sur un cylindre tournant. D’autre part, l’observateur, au moment où il perçoit le passage de l’astre artificiel devant le fil de sa lunette, frappe sur une touche et pointe un signal sur le même cylindre. L’intervalle des deux signaux, évalué en fractions de seconde, mesure le temps écoulé entre le passage réel de l’astre et l’estime de ce passage par l’observateur. C’est la mesure absolue de l’erreur personnelle.

Cette erreur reste très-sensiblement constante pour chaque observateur, à moins qu’il n’en ait connaissance et qu’il ne cherche à la corriger; auquel cas, elle peut se réduire considérablement. Wolf réduisit la sienne de 0",30 à 0",10.