CHAPITRE IX

APPAREILS SÉISMOGRAPHIQLES

SoMMAUiE : Diversité des appareils séismographiques. — Difficultés du problème théorique. — Séismoscopes, séismomètres et séismographes. — Difficultés du problème pratique. — Principe du point fixe, ou de la masse stationnaire. •— Translation ou rotation du dispositif enregistreur. — Agrandissement du mouvement séismique. — Principe du double pendule. — Décomposition du mouvement séismique. — Pendule ordinaire. — Pendules coniques ou horizontaux, lourds ou légers. — Pendule renversé.^— Clinomètre. — Pendules à suspension bifilaire. — Application du gyroscope.

Pendant de longs siècles, sauf des initiatives isolées et sans lendemain, les tremblements de terre ont été étudiés à Taide de nos seuls sens, dont rinsuffisance n'en avait pas moins été reconnue dès longtemps, incapables qu'ils sont de fournir les mesures numériques sans lesquelles nos connaissances, relativement à un phénomène naturel quelconque, ne peuvent franchir les limites d'un stade purement descriptif inapte aux comparaisons exactes et aux déductions qui permettraient de remonter aux causes, véritable but d'une science comme la séismologie. Aussi l'ère des appareils destinés à renseigner numériquement sur les particularités des tremblements de terre et à fixer pour toujours les éléments chiffrés du mouvement séismique correspondant, si fugitif qu'il soit, remonte-t-elle loin dans le passé. Mais les efforts, dans cette voie féconde, n'ont abouti qu'à la fin du xix« siècle, lorsque les progrès de la physique et de la mécanique ont permis d'aborder le problème très complexe de mesurer des vibrations très rapides, imprévues à l'avance et qui, surtout, autour de l'observateur, ébranlent tout et ne lui laissent

aucun point de repère fixe, auquel il puisse rapporter le mouvement séismique d*une particule terrestre.

La grandeur de la difficulté se mesure bien au nombre presque illimité des appareils inventés, souvent immédiatement tombés dans Toubli, et de ceux concurremment en usage à une même époque, preuve que tous ont leurs avantages et leurs inconvénients, leurs partisans et leurs détracteurs, preuve aussi qu'aucun d'eux ne remplit exactement les conditions exigées pour la détermination des éléments du mouvement séismique. Aussi la bibliographie en estelle considérable, et si Agamennone ' n'en a décrit qu'un nombre relativement restreint, c'est qu'il s'est borné à un court historique et aux principaux appareils usités en Italie, tandis qu'Ehlert * a établi, en 1897, la théorie succincte de plus de 200, nombre qui serait bien dépassé maintenant, et encore ne s'est-il occupé que des plus importants de ceux qui ont été ou sont encore en usage, ou de ceux qui ont nécessité des principes particuliers et des dispositions mécaniques spéciales.

Une étude détaillée des appareils séismographiques serait évidemment déplacée dans un ouvrage dont le but est de décrire les tremblements de terre sous tous leurs aspects et d'utiliser les observations dans tout ce qui peut conduire, de près ou de loin, à la recherche de leurs causes géologiques et à l'étude du mouvement séismique ; elle n'aurait de véritable intérêt que pour les professionnels des stations séismologiques, qui ont chacun des préférences ou des préventions à l'égard des instruments dont ils se servent journellement, et ce serait tout un traité technique qu'il faudrait entreprendre sur une question encore ouverte et loin encore d'être close, si elle Test jamais. Ce n'est d'ailleurs point amoindrir l'importance des résultats obtenus au moyen des appareils que de se contenter d'exposer, d'une façon générale et succincte, les principes sur lesquels ils sont basés, cela tout juste dans les limites nécessaires pour en faire comprendre l'usage et estimer à sa vraie valeur le degré de confiance que Ton peut avoir dans les données numériques fournies par eux. Quand on va jusqu'à l'exécution pratique, ces principes ressortissent à la mécanique rationnelle et à la physique mathématique dans ce que ces sciences ont de plus élevé, et les théories elles-mêmes sont tellement approximatives que, jusqu'à pré-

^ La registrazione dei lerremoli (Roma, 1906).

< Zusammenstellung, ErlaûteruDgen und kritische Beurtheilung der wichtigsten Seismometer, mit besonderer Berûcksichtinung ihrer prakfischen Verwendbarkeit (BeibUge zur Geophysik, 1891, III, p. 350).

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sent, on ne sait pas d*une manière exacte et absolue quel rapport réel existe entre le mouvement séismique et celui que les appareils donnent comme sa représentation. En réalité, le problème séismographique général n'est pas encore abordable théoriquement, il n'y a pour s'en convaincre qu'à lire les travaux mathématiques de Poincaré *, Lippmann *, Galitzin ' et Pomerantzeff *, etc.

On ne saurait d'ailleurs méconnaître que les progrès de la séismologie ne se développeront que par la comparaison des résultats obtenus par les géologues et les physiciens, et l'on peut être certain que, tout désaccord sérieux entre les uns et les autres résulte d'une erreur, ou d'une mauvaise interprétation des faits, que l'avenir se chargera d'expliquer.

Les appareils employés pour l'étude des tremblements de terre se divisent en séismoscopes, séismomètres et séismographes ; les dénominations de ces instruments s'expliquent d'elles-mêmes et l'on a dit avec raison qu'ils sont aussi nécessaires au séismologue que le télescope à l'astronome.

Les séismoscopes avertissent seulement des tremblements de terre, et les plus perfectionnés conservent la trace du moment de leur production. On peut les faire dériver d'un très grand nombre de phénomènes consécutifs au mouvement séismique : l'agitation d'un liquide, le balancement d'un objet suspendu quelconque, lampe, tableau, etc., la chute ou la projection d'un corps en état d'équilibre facile à déranger; l'ouverture ou la fermeture d'un courant électrique, la détente d'un ressort, les dommages à un édifice, l'impression des sens ; tout ce que peut produire un tremblement de terre est, pour ainsi dire, matière à séismoscope.

Si ces appareils fixent bien le temps de l'ébranlement séismique, c'est à peu près sans aucun succès qu'on a voulu leur faire indiquer d'autres éléments du mouvement séismique, tels que la direction. Cet insuccès irrémédiable a précisément mis sur la voie d'un important et récent résultat de l'observation, à savoir que la notion de la direction du mouvement séismique n'a pas de sens, puisqu'au lieu

* Cf. Fouqué. Les tremblements de leiTe (Paris, 1888).

2 Sur la théorie et le mode d'emploi des appareils séismographiques (C. R, Ac. Se, 1890» ex, p. 440). — Sur l'entretien du mouvement du pendule sans perturbations (/cf., 1896, GXXII, p. 104).

3 Ueber seismometrische Beobachtungen (C. R, des séances de la comm. sismique per» manente de VAc. imp. des Se. de Saint-Pétersbourg, 1902, p. 101).

^ Recherches concernant le sismogramme tracé à Strasbourg le 24 juin 1900 (Jd., p. 185. En russe; résumé en français).

282 LA SGIExNGE SÉISMOLOGIQUE

d'émaner du point qu'on appelait épicentre, il se propage h la fois de tous les points de la surface d'un compartiment, de dimensions souvent considérables, de ce que de Lapparent a si bien appelé la marqueterie terrestre. C'est là le nouveau point de vue de la séismologie moderne, on ne saurait se lasser de le répéter en profitant de tous les phénomènes qui convergent vers la démonstration de cette vérité, comme le désaccord des 'séismoscopes voisins quant à la direction d'un même séisme.

Pratiquement, les séismomètres et les séismographes ne diffèrent en rien, car le meilleur moyen de mesurer un élément quelconque du mouvement séismique correspondant sera toujours son enregistrement automatique par l'appareil lui-même. Et, une fois fixée dans l'espace, ou mieux par ses projections sur certains plans, la trajectoire d'un point du sol ébranlé par le tremblement de terre, on pourra mesurer à loisir, et avec toute l'exactitude compatible avec la sensibilité propre à l'appareil, les diverses circonstances de son mouvement, quelque compliqué qu'il soit. La distinction entre séismomètres et séismographes est donc parfaitement oiseuse et toute d'école, et l'on considérera comme une partie intégrante des appareils le dispositif d'enregistrement qui des séismomètres fait des séismographes.

Un mouvement, quel qu'il soit, ne peut être étudié, mesuré, que relativement à un autre mouvement connu, ou absolument par rapport à un point fixe. En séismologie, la première solution est inapplicable, puisque tous les objets environnant l'observateur participent à l'ébranlement séismique. C'est dans cette voie que l'on a cherché tout d'abord, mais on n'en a rien tiré, ce qui était à prévoir. Le repère fixe manque totalement aussi, et on ne peut non plus songera le prendre à grande distance comme l'astronome, parce que l'amplitude du mouvement séismique est infiniment petite par rapport aux distances des corps extra-terrestres, en un mot des astres. Ainsi le problème fondamental à résoudre tout d'abord, en séismologie, consiste à maintenir au repos un point convenablement choisi, en trouvant le moyen de le soustraire, dans la limite du possible, au mouvement séismique qui agite tout autour de lui.

Le point fixe obtenu sera muni d'un index, d'une pointe traçante, ou même d'une plume, qui reproduiront sur une surface convenablement disposée, et solidaire du sol ébranlé par le tremblement de terre, le mouvement relatif de celui-ci par rapport au point fixe. Mais, comme les oscillations ou les vibrations séismiques sont, en général, de faible amplitude et qu'elles se répètent un grand nombre

APPAREILS SÉISMOGRAPHIQUES 283

de fois, ce tracé sera toujours très confus et véritablement indéchiffrable. On est, par conséquent, amené à donner mécaniquement à la surface enregistrice un mouvement propre, mais simple, une translation ou une rotation de vitesse uniforme, de sorte que les divers éléments successifs de la trajectoire relative du point de cette surface qui est au contact de Tappareil traçant, par rapport à l'extrémité rendue fixe à ce dernier, se sépareront les uns des autres grâce à cette translation ou à cette rotation, d'une longueur ou d'un angle faciles à calculer par unité de temps, la seconde par exemple. Le tracé pourra maintenant être étudié et mesuré à loisir dans tous ses détails les plus délicats, en tenant compte de ce mouvement accessoire introduit. On s'arrange, en outre, de façon que les intervalles successifs de temps, heures, minutes, secondes, soient enregistrés automatiquement sur Tappareil enregistreur et, dès lors, le séismogramme est prêt à fournir tous les renseignements désirables sur le mouvement séismique réel auquel il correspond.

Le mouvement séismique d'un point de la surface terrestre est souvent d'une extrême petitesse, en particulier pour les microséismes, qui échappent aux sens de l'observateur, et pour les téléséismes, qui sont le prolongement aux plus lointaines distances à la surface de la terre des tremblements de terre sensibles, ou destructeurs, qui n'ébranlent jamais que de faibles aires eu égard aux dimensions de la planète. Les séismogrammes seraient aussi bien souvent microscopiques, ce qui les rendrait à peu près inutilisables, ou en tout cas introduirait de nombreuses causes d'erreur dans les mesures que l'on voudrait effectuer. Il faut donc les amplifier, ou les multiplier, au moyen de leviers, de panlographes ou de dispositifs optiques, dont on munit le point fixe. Mais ce sont là des détails techniques qu'il suffit de mentionner, malgré le très réel intérêt que présente leur description et qu'augmente l'admirable ingéniosité mise en œuvre pour leur invention et leur réalisation pratique. Ici, ce ne sont que des moyens à signaler, non à exposer dans cet ouvrage.

Ainsi, toute la séismographie consiste à obtenir un point fixe échappant à l'ébranlement séismique et à lui faire tracer sur une surface appropriée le mouvement du point correspondant de la surface terrestre ; le premier problème est de beaucoup le plus difficile à résoudre et, pour y parvenir, deux procédés principaux se sont présentés à l'esprit : imprimer à chaque instant au point choisi et au moyen du tremblement de terre lui-même un mouvement égal, mais de sens contraire, à l'impulsion séismique ; ou

donner à un pendule une inertie, ou, si Ton veut, une paresse considérable à obéir à Tébranlement du sol communiqué à son point de suspension. Le premier procédé peut, au moins théoriquement, fournir une masse stationnaire, tandis que le second n'y parvient qu'approximativement ; ce dernier a cependant conduit à rétablissement d'un bien plus grand nombre de séismographes. On va exposer succinctement, l'une après l'autre, ces deux méthodes. La méthode qui consiste à neutraliser le mouvement d'un point

en lui imprimant une amplitude égale et de sens contraire, à chaque instant, a donné naissance aux pendules doubles, par exemple à celui d'Ewing, que Milne a perfectionné à plusieurs reprises dans ses détails, tout en en conservant le principe. W est un pendule formé d'un disque de plomb suspendu par des fils attachés à sa périphérie. En son centre 0, une tige à genou porte l'index qui tracera le séismogramme sur la plaque /. Le bras B 0 entoure cette tige au moyen d'un anneau et est elle-même solidaire du bâti de l'appareil. Un autre pendule, renversé celui-là, se compose d'une tige reposant en z sur le bftti et d'un disque w\ cette tige se prolonge par un bouton entrant dans une cavité ad hoc de la masse du premier pendule. Survienne un tremblement de terre, et que W soit poussé vers la gauche par exemple, le point r recevra une égale impulsion qui tendra à faire tomber w au contraire vers la droite, ce qui neutralisera le mouvement de W vers la droite, si les poids des deux pendules sont entre eux comme leurs longueurs. Le point 0, étant lié au point B du bâti, participe comme ce dernier au mouvement terrestre que la tige p agrandit sur la plaque d'enregistrement ^^ à laquelle on peut imprimer une translation ou une rotation uniformes. 11 s'agit de savoir dans quelle mesure est réalisée la neutralisation du mouvement du pendule supérieur par celui du pendule inférieur, ou, en d'autres termes, avec quelle approximation est obtenue la fixité d'un.point. A cet effet, Milne ' a installé un double pendule

Fig. 87. — Schéma du principe du double pendule.

' Modern forms of pendulum seismometers. Their development and tests [Ti^ns. aeism. soc, of Japan, 1888, XII, p. 21),

APPAREILS SÉISMOGRAPHIQUES 285

sur une table à laquelle on donnait un choc supposé représenter un tremblement de terre. D'autre part, un dispositif particulier permettait d'enregistrer le mouvement de la table elle-même par rapport au sol, qui cette fois est bien fixe. Les deux tracés doivent être identiques, si le double pendule répond exactement aux exigences qui lui ont été imposées, et ce résultat semble assez sensiblement obtenu. On notera cependant que les diagrammes du séismographe sont un peu plus compliqués que ceux de la table ; c'est que dans les premiers se sont visiblement introduites les oscillations propres au double pendule, preuve que Ja neutralisation des

Fig. 88. — Diagrammes de contrôle de la fixité d'un double pendule Ewing-Milne

(d'après Mllne).

S. Tracé du sol. — T. Tracé de la table.

deux mouvements lun par l'autre n'est qu'imparfaitement obtenue.

Les séismogrammes se présentent invariablement sous la forme de courbes sinusoïdales, dont les dentelures successives varient de hauteur et d'écartement. Cette forme n'a rien d'essentiel relativement au mouvement séismique, et résulte uniquement de ce qu'on a l'habitude de décomposer le mouvement réel d'un point du sol suivant deux axes horizontaux, perpendiculaires entre eux, et qui correspondent chacun à des plans verticaux suivant lesquels peuvent uniquement osciller les pendules des deux séismographes identiques, disposés à angle droit, arrangement qui s'emploie tout aussi bien avec les doubles pendules qu'avec ceux d'autres systèmes dont on parlera plus loin. Soit A la pointe traçante supposée fixe et ABCDEF un élément quelconque de la trajectoire du point du sol qui, ébranlé

LA SCIENCE S£lSMOLOGIQUE

séismiquement, est en contact avec cette même pointe. Le pendule est supposé ne pouvoir osciller que dans le plan vertical N-S, puisque, avons-nous dit, la neutralisation cherchée n'est qu'approximative. Supposons que Ni S„N,S8,N3 S,.. . soient les positions successives, équidistantes, de Taxe N-S entraîné dans la direction NN5 par une translation uniforme de la plaque enregistrice. Soient A', B', C, D', E',F',.-- etc., les positions successives du point de la plaque ainsi entraînée, Tare de sinusoïde AB'C'D'E'F' représentera la

Fig. 89. — Décomposition du mouvement séismique suivant deux axes rectangulaires.

trajectoire de la projection sur Taxe des N-S du point A du sol.

De la même façon, un autre séismographe, disposé perpendiculairement au premier dans le plan du parallèle E-W, donnera la composante correspondante si le point traçant ne peut se mouvoir que dans le plan vertical de ce parallèle. 11 en serait exactement de même si la plaque enregistrice recevait un mouvement de rotation au lieu d'une translation.

C'est cette décomposition du mouvement séismique suivant deux axes perpendiculaires entre eux qui donne aux séismogrammes des deux composantes leur forme sinusoïdale si caractéristique, forme qui résulte seulement de ce que, dans le mouvement du tremblement de terre, la particule A du sol ne fait que décrire une série

APPAREILS SÉISMOGRAPHIQUES

(le divagations autour de sa position d*équiiibre, et suivant les deux axes, une série d'oscillations d'amplitudes et d'écartements plus ou moins réguliers. Ces composantes permettent de remonter à la projection sur le plan horizontal de la trajectoire du point 0, et la composante verticale obtenue au moyen d'un troisième séismographe donnera finalement la trajectoire réelle dans l'espace dont la forme ne rappelle en rien les courbes sinusoïdes qu'on est habitué à rencontrer, comme Sekyia l'a montré.

Si au lieu de donner à la plaque une translation, c'est une rotation uniforme qui lui est imprimée, les oscillations du point 0 ne se feront plus de part et d'autre de l'axe des y, mais bien de chaque côté de la circonférence que décrira le point 0. La forme générale sinusoïdale n'en sera pas. altérée pour cela .

Ces résultats sont absolument indépendants du système séismographique employé.

Le pendule ordinaire donne aussi le moyen d'obtenir un point fixe, ou une masse stationnaire, ce qui permettra de lui rapporter, comme à un repère, le mouvement d'un point du sol ébranlé par un tremblement de terre. Si le point de suspension S d'un pendule vertical ordinaire subit du fait d'un séisme un brusque déplacement SS', sa masse M sera légèrement soulevée, puisque S'M > SM, et celle-ci prendra, sous l'action de son poids, un mouvement d'oscillation qui, à la longue, lui permettrait de revenir à sa position d'équilibre S'M'. Mais le déplacement séismique ne s'arrête pas à SS', il continue suivant S'S", et la masse M est immédiatement soumise à l'action d'un nouveau mouvement oscillatoire qui tendrait à la ramener à la nouvelle position d'équilibre S" M", qui se combine avec le premier mouvement oscillatoire à peine entraîné, et non terminé, et ainsi de suite. Le mouvement de M est donc bien plus compliqué que celui d'un point du sol, ou du point de suspension S, puisque constamment vient s'ajouter à ce dernier celui qui tendrait à ramener sa masse au repos par des oscillations successives d'amplitude décroissante. Mais, heureusement, les oscillations d'un pendule sont d'autant plus lentes que sa longueur et sa masse sont plus considérables. On peut donc concevoir un pendule assez long et assez lourd pour que ses oscillations soient tellement lentes, par rapport aux déplace-

Fig. 90. — Positions successives d'un pendule déplacé par un tremblement de terre.

288 LA SCIENCE SÉISMOLOGIQLE

ments séismiques du point de suspension, que sa masse puisse être considérée comme pratiquement stationnaire, c'est-à-dire que par sa grande inertie il n'obéisse pas au tremblement de terre. Un index fixé à M et une plaque enregistrice mobile mettront ainsi le pendule dans les mêmes conditions que précédemment.

C'est le pendule vertical qui a été le plus anciennement utilisé comme séismomètre, ou séismographe, et c'est de lui que dérivent encore les principaux appareils employés en Italie, malgré les grandes longueurs, les masses pesantes et les frais que nécessite leur installation. Il faut aller jusqu'à des 15, 20 mètres et plus et des poids de plusieurs centaines de kilogrammes, une tonne et plus. Mais, de même que précédemment, la masse n'est qu'approximativement stationnaire, comme l'a montré Agamennone^ au moyen d'expériences tout à fait analogues à celles de Milne mentionnées précédemment. On voit pour chaque composante ^ ettrès distinctement deux séries d'oscillations, celle du pendule et celle du mouvement séismique. Ainsi, la solution n'est que très grossièrement atteinte de sorte qu'il vaut mieux accepter cet inconvénient sans même chercher, par un amortissement plus ou moins facile à obtenir, à faire disparaître complètement les oscillations pendulaires propres. On se contentera de les rendre aussi différentes que possible de celle des ébranlements séismiques-, et leur distinction deviendra facile. Enfin de compte, c'est la mesure d'un mouvement relatif et non plus absolu, ce qui, dans les conditions actuelles des appareils, n'est pas revenir en arrière, comme on l'a prétendu. Les séismes diffèrent grandement quant aux périodes des oscillations de leurs composantes, tantôt lentes et tantôt rapides. La condition de leur non-synchronisme avec celles propres des pendules exige donc, dans chaque observatoire, l'emploi simultané de pendules diflérents, appropriés aux divers genres d'ébranlements séismiques. Cette complication, qui semblait absolument inévitable, a été généralement acceptée dans les stations importantes jusqu'à ces derniers temps.

Telle était la situation, il y a peu d'années encore, sous l'influence des séismologues italiens surtout. Actuellement, au contraire, on cherche, par un amortissement plus ou moins parfait, à éliminer entièrement les mouvements propres des pendules, et la solution de ce problème difficile parait être obtenue dans les nou-

1 Suila pretesa insufflcienza degli apparati pendolari in sismometria (BolL Soc. sism, liai., 1902, Vill, p. 49).

* Omori. Ueber Eigenschwingungen der Erdbebenmassen {Die Etxlbebenwarle, 1901, 1, p. 37). — On seismic instruments (C. R. de la première conférence sismologique interna^ iionale de Strasbourg^ p. 236. Leipzig, 1902).

Fig, 91. — Conscn'alion des o3<^illations pendulaires pro[)i'( dans un séismogramme (d'après Agamennone),

veaux modèles Wiechert et von Rebeur-Ehlert-Bosch, dont l'emploi généralisé promet les résultats les plus féconds et semble devoir faire entrer l'expérimentation dans une ère nouvelle, si pleine de promesses que plusieurs ne craignent pas de vouloir rayer de la science positive tout ce qui a été fait jusqu'à présent, opinion peutêtre exagérée. C'est ainsi que l'on considère comme sans intérêt les comparaisons entre les diagrammes qu'ont exécutées Milne et Agamennone, et comme tout aussi dénuées de valeur les interprétations géométriques des particularités des séismogrammes, au moyen des perturbations pendulaires étudiées par Cecchi, qui ont été rapportées à propos de la direction du mouvement séismique.

Il est une autre classe de pendules qui ne présentent pas au même degré ces inconvénients ; ce sont ceux qui oscillent autour d'un axe vertical, ou si légèrement incliné qu'on a pu leur conserver aussi la dénomination d'horizontaux, au lieu de celle de coniques qui serait plus exacte. Une porte, une grue, un derrick en sont les modèles pratiques et usuels les plus ordinaires, et en général tout corps mobile autour d'un axe incliné ou dont la verticalité n'est jamais qu'approximativement réalisée. Si, en effet, on considère un de ces corps, leur équilibre exige qu'ils soient dans le plan vertical passant par leur axe. Pour peu qu'on les en écarte, ils tendent à y revenir par une série d'oscillations, d'autant plus lentes que plus petit sera l'angle de leur axe avec la verticale. Si l'axe est vertical, ces oscillations demanderont un temps infini; cela signifie que dans n'importe quel azimuth, le pendule est en état d'équilibre indifférent. Dans ce dernier cas, il ne pourrait servir à constituer un séismographe, mais comme on peut rendre les oscillations propres aussi lentes qu'on le désire en diminuant suffisamment l'angle de l'axe avec la verticale, il en résulte le moyen d'obtenir un système séismographique dont les oscillations perturberont aussi peu qu'on voudra la représentation graphique du mouvement séismique réel d'un point du sol. Deux de ces pendules orientés perpendiculairement l'un à l'autre fourniront les deux composantes.

Les pendules horizontaux, puisqu'il est convenu de leur conserver cette dénomination, se divisent en lourds et légers; ces deux types correspondent à des exigences séismologiques diverses, et le plus grand nombre des séismographes modernes en service actuellement en dérivent. Les premiers sont constitués au moyen d'une masse portée par une tige horizontale rigide, appuyée par son extrémité opposée à une colonne verticale et soutenue par un fil oblique en liaison avec le sommet de celle-ci. Les pendules légers sont formés d'un cadre

APPAREILS SÉISMOGRAPHIQUES ÏDl

métallique triangulaire, accroché par le haut à la colonne et simplement appuyé sur elle par le bas; la masse est flxée au sommet du triangle opposé à la colonne. L'immense avantage des pendules horizontaux est que la lenteur de leure oscillations ne dépend en aucune façon de leurs dimensions, comme pour les pendules verticaux, et qu'on peut déterminer celles-ci par des considérations ressortis-

Fig. 92. — Principe du pendule horizontal léger.

sant seulement aux conditions techniques de l'emploi de ces séismographes.

Les pendules précédemment indiqués servent exclusivement ïL la détermination des composantes horizontales. Quant à la composante verticale, il faut des pendules oscillant dans la même direction et, par conséquent, formés soit d'un ressort spiral ou à boudin, soit d'une tige élastique inclinée portant li son extrémité la masse à rendre aussi stationnaire que possible. Pour amortir les oscillations propres, on se sert de liquides, ou de ressorts opposés, dont l'un est débandé et l'autre tendu parle mouvement de l'appareil; mais ce sont là des détails techniques dont la description ne rentre pas dans le cadre de cet ouvrage. Cet amortissement des oscillations propres du pendule vertical est entré dans la pratique, et Melzi ' a voulu généraliser cette méthode, en l'appliquant à tous les pendules séismographiques, en supprimant radicalement leurs oscillations, c'est-àdire en les rendant apériodiques. Jusqu'à présent, cette intéressante proposition n'a pas été couronnée de succès.

L'infinie variété des services que le pendule rend à la séismographieest loin d'être encore épuisée, et il reste encore à indiquer plusieurs applications spéciales d'un principe dont la fécondité n^i

I Pendoli aperiodicl [BoU. soc. sism. ital., t!)02, VIII, p. 181).

LA, SCIKNGK SÉISMOLOGIQUE

—Séismographe vertical de Wiechert à masse slationnaira de 1300 kilogramiueï (Cliclit SpiiMllcr«t Hoysr, eonatracteuri & CattiogcD).

APPAREILS SEISMOGIIAPHIQUES -203

pour ainsi dire pas de limites dans l'étude des tremblements de terre. C'est le pendule renversé de Wiechert, dont la sensibilité est

i'ig. 93. — Petil pendule asiatique de Wiechert t masse stationnaire lie 125 kilogrammes.

(Cliché SpinaUr *t llojer, coDslrucWuri à Gfli^ngen).

cxtrârae et dont l'équilibre tout à fait instable lui a mérité le nom d'asiatique. Un léger miroir, suspendu par deux fils inégaux attachés

^yt LA SCIENCE SËISMOLOGIQUE

à son diamètre, obéit avec la plus grande facilité aux moindres perturbations séismiqucs du sol, qu'accusent les divagations d'un rayon lumineux réfléchi h la surface. Cet appareil, dû à G.-H. Darwin ', et destiné surtout à déceler les moindres variations de la direction de la verticale, possède une sensibilité extrême, capable de lui permettre d'accuser des variations de 1/300 de seconde d'arc et même, pense-t-on, de un millième. Mais c'est là un appareil bien plutôt

Fig. 96, — Peudule horjioatal OmOri.

destiné à des mesures géodésiques qu'à des recherches purement séismologiques.

Un problème capital de la séismologie consiste à savoir si le mouvement séismîque comporte, en général, un changement dans l'inclinaison du sol ; et, à vrai dire, on ne peut affirmer que l'observation ait encore définitivement prononcé, malgré toutes les probabilités en faveur de l'affirmative. Cette incertitude résulte de ce que tous les appareils séismographiques sont également mis en branle par les mouvements de translation, aussi bien que par les variations de l'inclinaison du sol, au moment de l'ébranlement séismique. H y

■ Od an iastrument Tor delecling and measuriag small changes in Ihe direction of Ihe force of gravity {Second lleporl of Ihe Commitlee of l/ie Briliik Aisociatioa appoinletl for tht meaguifinenl of Ihe lunar ditlurbance ofgravili/. London, 1S81}.

APPAKEILS SÈISMOGRAPHIQUES 293

avait donc un grand intérêt à séparer et à distinguer ces effets différents, et c'est ce qu'a tenté de faire Schlûter' au moyen de son clinographe, destiné à mesurer les variations de la verticale, ou l'incUnaison du sol, au moment du passage des ondes sëismiques. L'appareil est un levier de balance, c'est-à-dire, en somme, un pendule horizontal en équilibre. Son emploi a seulement prouvé que si

Fig. 91. — Pendule lourd de Bosch.

(CUch« J. st A. Boscb, coastmcleuri à Slrasbonrg).

ces variations existent, elles sont incapables d'être manifestées de cette façon, et Galitzine pense que la cause de cet insuccès doit être attribuée à sa construction même, de sorte que la question reste encore non résolue expérimentalement par ce moyen. Le pendule de Davison * à double suspension au moyen de deux fîls verticaux inégaux a été établi dans le même but, mais nous ignorons s'il a été expérimenté.

Malgré l'infinie variété des ressources que le pendule a mises à la disposition des séismologues, on a cherché à s'affranchir de l'inconvénient de ses oscillations propres qui, en tout état de cause,

1 SchwinguDgsart und Weg der Erdbebenvellen. Inaugural-Dissertation (GOttingen. 1901, et BeUrage lur Geophyiik, 190i,V, p. 31*.)

■ Biâlar Pendulum for measuring Earth-tilla {Nature, 1894, L, p. 246, London-

ramènent la recherche du mouvement séismique absolu à celle du mouvement relatif. Les tentatives dans cette voie ont été nombreuses et n'ont, jusqu'à présent, donné aucun résultat réel et important, il s'est, d'ailleurs, souvent agi seulement de propositions, no» suivies d'exécution dans le domaine de la pratique. C'est ainsi qu'Alippi ' a proposé de profiter de la propriété du gyroscope

dorientei son axe de rol^ilion parallèlement à celui de la terre. Il est toutefois douteux que l'impulsion séismique ne lui ferait pas décrire des oscillations propres perturbatrices, tout comme un pendule ordinaire, si toutefois on arrivait àluidunncr une disposition appropriée aux observations séismographiques. Bien d'autres phénomènes* ont été mis en avant comme principes de séismographes, mais il faut réserver aux ti-aités spéciaux leur description et l'emploi qu'on en a fait; aucun cependant n'a pu supplanter le pendule, qui

> Di una possibjle applicaziuoc ileU'asse permanente di rolaiione alla sismonielrtn {BoU. soc. »Um. Ual.. 1906, XI. p, IV.

) Odilone. Iticerche slrumentali in sisinumctrio. con npparati non pendolari {lloll, loc. siem. Ual., 1900, VI, p. IliX .

APPAREILS SÉISMOGRAPHIQUES 297

reste, malgré ses inconvénients, la base fondamentale des mesures à faire sur les tremblements de terre ; et rien ne peut faire supposer que ce rôle soit près de lui échapper.

L'emploi des séismographes n'est pas exclusivement limité à Tétude des tremblements de terre sensibles ou non, il peut s'étendre sans distinction à tous les mouvements rapides et d'allure périodique, qu'ils soient d'origine naturelle ou artificielle. C'est en élargir singulièrement le champ d'action. Dans la troisième partie, on aura l'occasion de signaler l'utilisation de ces appareils à l'étude de l'état des voies ferrées et de leurs ouvrages d'art. Mais ici, pour montrer l'intérêt considérable que peuvent présenter les recherches séismographiques dans le domaine de la géophysique, on se reportera aux travaux de Honda et de Terada * sur le geyser japonais d'Atami. On sait le nombre considérable d'hypothèses que ces curieux appareils naturels ont suscitées, sans qu'il ait été le plus souvent possible de vérifier leur vraisemblance. Ces deux savants ont inauguré une méthode toute nouvelle. Pour cela ils ont imaginé un dispositif thermique artificiel et l'ont modifié jusqu'à ce qu'il donnât des tracés séismographiques identiques à ceux obtenus au voisinage du geyser. A partir du moment où l'identité des tracés était obtenue, ils étaient en droit d'affirmer que le dispositif artificiel représentait exactement l'appareil geysérien naturel.

» On the geyser in Atanit {Publ. of Ihe earlhq. invesL Comm. in for, lang.^ 1906, n» 22, B, p. 51).