MESURE DE QUELQUES CONSTANTES PHYSIQUES

Les progrès de la métrologie ont entraîné, comme conséquence, des progrès correspondants dans presque toutes les mesures physiques, et, particulièrement, dans la mesure des constantes naturelles.

Parmi celles-ci, la constante de la gravitation occupe une place tout à fait à part, par l'importance et la simplicité de la loi physique qui la définit, comme par sa généralité : deux particules matérielles s'attirent mutuellement avec une force directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Le coefficient de proportionnalité sera déterminé, une fois les unités choisies, quand on connaîtra les valeurs numé riques de cette force, des deux masses et de leur distance ; mais, lorsque Ton veut faire des expériences de laboratoire, de graves difficultés appa-

raissent à cause de la faiblesse de l'attraction qui s'exerce entre des masses de dimensions usuelles. Il faut observer des forces pour ainsi dire microscopiques, et, par suite, éviter toutes les causes d'erreurs qui seraient négligeables dans la plupart des autres recherches physiques ; on sait que Cavendish le premier, grâce à la balance de torsion, parvint à effectuer des mesures assez précises ; cette méthode a été reprise par divers expérimentateurs: les résultats les plus nouveaux sont dus à M. Boys. Ce savant physicien est l'auteur d'une invention pratique des plus utiles, il est parvenu à fabriquer des fils de quartz aussi fins qu'on le peut désirer et extrêmement uniformes ; il a trouvé que ces fils possédaient de précieuses propriétés : élasticité parfaite, grande ténacité. Il a pu avec des fils n'ayant, dans certains cas, pas plus

de -r^r de millimètre de diamètre, mesurer avec

précision des couples d'un ordre que l'on considérait auparavant comme entièrement inaccessible à l'expérience et réduire les dimensions des appareils de Cavendish dans la proportion de 150 à 1. Le grand avantage que Ton rencontre dans l'emploi de ces petits appareils est d'éviter beaucoup mieux les perturbations produites par les courants d'air et l'influence très grave de la moindre inégalité de température.

D'autres méthodes ont été, dans ces dernières années, employées par d'autres expérimentateurs : méthode du baron Eôtvôs, fondée sur l'emploi d'un levier de torsion, méthode de la balance ordinaire utilisée surtout par MM. Richarz et Krigar- Menzel, et, d'autre part, par M. Poynting, méthode

de M. Wilsing, qui se sert d'une balance où le fléau est vertical : les résultats sont assez concordants et conduisent à attribuer à la terre une densité égale à 5,527.

La manifestation la plus familière de la gravitation est la pesanteur; l'action de la terre sur l'unité de masse placée en un point, l'intensité de la pesanteur, se mesure, on le sait, à l'aide du pendule. Les méthodes de mesure, qu'il s'agisse de déterminations absolues ou de déterminations relatives, déjà si perfectionnées depuis Borda et Bessel, ont encore été améliorées par les travaux de divers géodésiens parmi lesquels il convient de citer M. Von Sterneek et M. le général Deffbrges ; de nombreuses observations ont été faites dans toutes les parties du monde par divers explorateurs, elles ont conduit à une connaissance assez complète de la répartition de la pesanteur à la surface du globe et on est arrivé ainsi à mettre en évidence des anomalies qui ne sauraient rentrer aisément dans la formule de Clairaut.

Une autre constante, dont la détermination est de la plus haute utilité pour l'astronomie de position et dont la valeur intervient dans les théories électro-magnétiques, a pris aujourd'hui, avec les idées nouvelles sur la constitution de la matière, une importance encore plus considérable; je veux parler de la vitesse de la lumière, que l'on peut considérer, nous le verrons plus loin, comme la valeur maxima de la vitesse qui pourrait être donnée à un corps matériel.

Après les expériences historiques de Fizeau et da

Foucault, reprises, on le sait, les unes par Cornu, les autres par Michelson et par Newcomb, il était encore possible d'augmenter la précision des mesures. M. Michelson a entrepris de nouvelles recherches avec une méthode qui est une combinaison du principe de la roue dentée de Fizeau et de celui du miroir tournant de Foucault ; la roue dentée est d'ailleurs remplacée ici par un réseau où les traits et les espaces qui les séparent font l'office des pleins et des vides; la lumière réfléchie n'étant renvoyée que lorsqu'elle tombe dans l'intervalle entre deux traits. L'illustre physicien américain estime qu'il peut ainsi évaluer à 5 kilomètres près le chemin parcouru parla lumière en une seconde. Cette approximation correspond à une valeur relative de quelques cent millièmes, elle dépasse de beaucoup celles qu'ont atteinte les meilleurs expérimentateurs. Lorsque toutes les expériences seront terminées, elles permettront peut-être de résoudre certaines questions qui restent en suspens; ainsi, par exemple, la question de savoir si la vitesse de propagation dépend de l'intensité ; au cas où il en serait ainsi, on serait amené à cette conclusion importante que l'amplitude des oscillations, qui est certainement très petite par rapport aux longueurs d'onde déjà si petites elles-mêmes, ne saurait cependant être considérée comme négligeable vis-à-vis de ces longueurs. Tel semblait être le résultat de curieuses expériences de M. Muller et de M. Ebert, mais ces résultats ont récemment été contestés par M. Doubt.

Pour les vibrations sonores, au contraire, l'expérience, d'accord avec la théorie, prouve bien que

la vitesse croît avec l'amplitude, ou, si Ton aime mieux, avec l'intensité.

M. Violle a publié une importante série de travaux sur la vitesse de propagation des ondes très condensées, sur la déformation de ces ondes, sur les relations de la vitesse et de la pression, qui vérifient d'une manière remarquable les résultats que permettent de prévoir les calculs déjà anciens de Riemann, repris plus tard par Hugoniot.

Si, au contraire, l'amplitude est suffisamment petite, il existe une vitesse limite qui est la même dans un tuyau large ou à l'air libre. Dans de très belles expériences, MM. Violle et Vautier ont bien montré qu'un ébranlement quelconque produit dans l'air se fond assez vite en une onde unique de forme déterminée qui se propage au loin en s'affaiblissant graduellement et en présentant une vitesse constante qui diffère peu dans l'air sec à zéro0 de 33fm,36 à la seconde. Dans un tuyau étroit, l'influence des parois se fait sentir et produit des effets divers, çn particulier, une sorte de dispersion dans l'espace des harmoniques du son ; ce phénomène, d'après M. Brillouin, s'explique d'ailleurs parfaitement par une théorie semblable à la théorie des réseaux.