Chapitre XXIX

» Les règles construites pour la Commission du mètre sont d'une homogénéité physique et chimique qui ne laisse rien à désirer.

') Leur forme répond géométriquement au profil adopté.

>' Leur rigidité est précisément celle qui avait été prévue.

» En ce qui concerne la composition chimique, les procédés d'analyse ne pouvant encore fournir avec certitude celle d'un alliage de cette nature, il a été nécessaire de recourir à l'étude des propriétés physiques de cet alliage pour acquérir des données précises sur les proportions du ruthénium et du fer dont la présence y avait été signalée.

» La proportion du fer a été directement déterminée par des expériences sur l'action magnétique des alliages de platine. Exécutées par M. E. Becquerel, elles ont démontré que les règles renferment la même proportion de fer que le platine avec lequel l'alliage a été formé, et dont l'action est seulement double de celle du platine chimiquement pur, préparé par M. Deville pour l'étude des propriétés de ce métal à l'état de pureté. La proportion du fer dans les règles est, dans ces limites, pour ainsi dire inévitable et ne dépasse pas 3 millièmes et demi. Ce fer provient du platine primitif.

» Le ruthénium, s'il en existe, provient de l'iridium qui a été fondu avec le platine. L'étude à laquelle M. Fizeau s'est livré sur la recherche des coefficients de dilatation des alliages de platine et de celui du métal des règles démontre que la proportion du ruthénium, dans ces règles, ne peut être supérieure à 4 millièmes. La présence de ce métal, qui accompagne toujours l'iridium et qui a été confondu avec lui jusque dans ces derniers temps, notamment en 1872, n'aurait nui en rien à la qualité des règles si même la proportion en était notablement plus grande.

» Le platine et l'iridium se trouvent dans le métal des règles dans le rapport prescrit par la Commission.

» En conséquence, ces deux métaux en représentent le poids total à moins d'un centième près, ce qui montre combien on a pu rester au-dessous de la tolérance de 2 pour 100 qui avait été accordée.

» Ces indications ont été vérifiées par des expériences de synthèse. La composition qui vient d'être indiquée correspond exactement à la densité et au coefficient de dilatation des règles.

» Leur densité est 21,1 5, qui est celle indiquée à la Commission en

» Le coefficient de dilatation, 875.68 à 40°, correspond avec l'exactitude

Travaux de la Section française, iSyS-iSHo. 343

la plus satisfaisante au coefticient de la' règle de Borda à la même température. Dans l'opinion de la Commission, ce caractère principal était celui qu'il était le plus important de réaliser.

)) Le recuit des règles ne modifie pas leur coefficient de dilatation.

» Le métal refondu conserve ses mêmes caractères.

» En résumé, les règles construites sont absolument inaltérables et répondent, aussi exactement qu'il était permis de l'espérer, aux conditions posées par la Commission internationale. »

» Paris, le 37 février 1875. »

Dès lors les travaux de la Section fi ancaise furent stérilisés à peu près complètement par la scission qui venait de se produire, et les discussions qui en furent la suite remplissent en grande partie ses procès-verbaux de la période suivante.

Déjà, en octobre 1874, le Comité permanent avait eu connaissance des doutes qui s'étaient élevés au sujet de la composition des règles.

Le Comité international qui, en quelque sorte, le remplaça, informa la Section française (avril 1875) que le Bureau international, où devaient se faire les comparaisons et les vérifications des prototypes, ne pourrait être installé avant le printemps de 1877, et qu'en conséquence on pouvait disposer « de tout le temps nécessaire pour l'étude approfondie de la matière des prototypes, au point de vue de ses propriétés physiques et de sa composition chimique ». C'était là, sans doute, une invitation indirecte à purifier le métal fondu le i3 mai 1874; mais la Section française continua cependant le travail des règles, et elle chargea Peligot de poursuivre l'analyse de la matière.

L'année suivante (2g avril 1876) le Comité international

344 Chapitre XXIX.

invita la Section française à lui remettre, dans leur état actuel, deux règles avec des' échantillons du même métal, afin de pouvoir vérifier sa composition. En niéme temps il se mettait en mesure d'étudier lui-même les propriétés du platine iridié (') ( 1876, mai 8 et 12) : c'est ce qu'il fit avec le concours indispensable de Deville.

La Section française n'envoya d'abord que les échantillons; quant aux règles, disait-elle.

(*) Depuis 1872, époque où la Commission internationale avait adopté le platine iridié pour la construction des étalons, Deville et Debray avaient fait des recherches noiivelles et importantes sur la préparation, la densité, le dosage du platine et de l'iridium, ainsi que sur les propriétés de leurs alliages. Ces recherches, demeurées inédites, n'avaient donc pu être l'objet d'un contrôle public. En vue de sa mission, le Comité international décida de les vérifier, puis d'étudier les changements produits dans les alliages de platine et d'iridium par les opérations mécaniques (tréfilage, rabotage, etc.) auxquelles on les soumet. On se procura donc du platine pur, de l'iridium pur, des alliages purs de ces métaux à divers titres, ainsi que deux règles et deux kilogrammes en platine iridié au titre di^oit ( lo pour 100 d'iridium). Les kilogrammes avec leurs subdivisions lurent faits à Londres par Oertling; les règles, fondues à Londres par Matthey, furent dressées, polies et tracées à Paris par les frères Brunner. Primitivement une des règles devait être en X; mais comme l'étirage destiné à donner cette forme introduisait d'abord du fer, la construction de cette règle fut ajournée et l'on construisit deux règles à section rectangulaire ( n°s 1 et 2).

Les études furent faites, avec le concours de Matthey, par Broch, Deville et Stas, qui déposèrent leur Rapport le 8 octobre 1878. Ses principales conclusions sont les suivantes :

Les densités du platine pur, de l'iridium pur et du platine iridié à 10 pour lOO sont respectivement et au minimum: 21,463; — 22,38l', — 21,557.

La frappe, le laminage, le rabotage et surtout l'étirage du platine iridié, exécutés avec des outils d'acier, introduisent du fer; l'étirage notamment, après un grand nombre de passes, fait pénétrer ce fer très profondément ; par suite on devra préférer le rabotage.

Les tolérances admissibles paraissent être les suivantes :

Rapport de l'iridium au platine 25 dix-millièmes.

Rhodium 1 5 »

Ruthénium 5 »

Fer. 10 »

La composition des règles fournies par M. Matthey sera dans ces limites de tolérance;

Travaux de la Section française, iSyS-iSSo. 34b

» La Section française estime qu'en raison du nombre des demandes faites par les différentes nations et des difficultés de la misé en œuvre du métal, elle manquerait de prévoyance en distrayant deux des règles qui sont actuellement en cours de fabrication. Ces règles, qui pourraient être soumises à des épreuves isolées de celles que les autres auraient subies, n'offriraient plus les garanties d'identité les plus formelles qu'on nous a très justement imposées.... (') »

Cependant sur l'instance du Comité et du ministre de l'Agri-

et au besoin cet induslricl s'engagerait à fournir "iSo'^s à 3oo'>ï de platine iridié remplissant les mêmes conditions.

Les copeaux provenant du rabotage ou de la tournure peuvent être facilement régénérés, ce qui résout la question de l'exécution intluxtrieUe des étalons de règles et de kilogrammes.

La construction de la règle en X eut lieu un peu plus tard et fut confiée aussi à Matthey, avec le concours de la même Commission. Les études continuées à cette occasion montrèrent la possibilité d'obtenir industriellement ces règles à profil compliqué et confirmèrent encore que l'étirage, à travers des filières d'acier, introduit profondément dans le platine iridié des quantités notables de fer; le rabotage en introduit beaucoup moins et il àoh seul être employé pour amener les règles à leur forme définitive.

L'analyse de la règle construite par Matthey montre que les métaux étrangers (fer, ruthénium, rhodium) s'y trouvent en quantités bien inférieures aux tolérances fixées antérieurement. La densité du métal employé est 31,55. Le rabotage de cette règle exigea au total 448 heures.

Enfin l'expérience montra que par des fontes séparées on peut atteindre à une identité de composition à peu près complète.

(*) En même temps une autre cause de complication naissait de ce que certains Etats, adhérents à la Commission internationale de 1872, avaient demandé leurs prototypes à la Section française et, dans la suite, n'avaient pas accepté la Convention diplomatique de iSyS. Tel fut le cas de la Hollande qui persista à recevoir directement ses étalons de la Section française et qui reçut en effet les mètres à traits, en alliage du Conservatoire, portant les numéros 19 et 27.

Une Commission néerlandaise, nommée par décret royal du 12 mai 1876, et composée de MM. F. J. Stamkart, J. Bosscha et .l.-A.-C. Oudemans, se joignit à la Section française pour comparer ces mètres à celui des Archives, ce qui fut fait au Conservatoire en 1882.

Après diverses études sur la précision que comportent des pointés micrométriques sur un trait, on procéda aux comparaisons par la méthode optique de Fizeau : c'est dans ces comparaisons que l'on reconnut l'influence des changements de mise au point sur la longueur relative obtenue. Foir k ce sujet un Mémoire de M. J. Bosscha, 'inséré dans les ^nna^e* de l'École Polytechnique deDelft, t. L, p. 65-144, et t. II, p. 1-122, intitulé Relation desexpériences qui ont servi à la construction de deux mètres en platine iridié^ comparés directement avec le mètre des Archives. (Tirage à part, Leyde, 1886.)

346 Chapitre XXIX.

culture, elle remit les règles demandées (avril 1877); et comme il y avait aussi quelque difficulté sur le choix du lieu où devaient se faire les essais, le ministre décida que les analyses seraient faites à l'Hôtel des Monnaies, et les essais physiques à l'Ecole Normale supérieure.

Un peu plus tard, le Gouvernement français augmenta considérablement le nombre des membres de la Section française (^).

Après une discussion assez longue, cette Section, ainsi modifiée, adopta la proposition suivante, le 17 septembre 1877 (B vni, p. 25 j :

(( La Section française est d'avis que les mètres actuellement en construction doivent être continués jusqu'à complète terminaison, et qu'en même temps elle doit s'occuper d'exécuter trois mètres avec les métaux purifiés par les méthodes les pius récentes. »

En même temps (i3 septembre 1877), ^^ Comité international, alors réuni à Paris, recevait le Rapport de ses commissaires (Broch, Deville, Stas) chargés de l'analyse des règles construites en métal du Conservatoire. Ce Rapport, approuvé par Peligot (^) qui avait suivi les opérations au nom de la Section française, concluait (B viii, p. Sz) :

« 1° Que le poids spécifique à zéro (4 degrés pour l'eau) des règles et

(*) Un décret du 2i août 1877 porta de neuf à quinze le nombre des membres de la Section française et adjoignait MM. Boussingault, Dumas, Frémy, Lœwy, Mouchez, Phillips aux membres déjà nommés; en même temps Dumas était nommé président en remplacement de Mathieu, décédé. — Un autre décret, du 3o octobre 1877, remplaça Le Verrier, décédé, par J. Bertrand.

(') L'approbation de Peligot était strictement limitée à la composition chimique, car il croyait que, au point de vue métrologique, les règles en métal du Conservatoire remplissaient parfaitement toutes ies conditions voulues.

Travaux de la Section française, 1 876- 1880. 847

des échantillons qui nous ont été fournis varie de 21, 09 à 21 , 01, par suite que l'alliage n'est pas homogène;

)) 2° One. l'alliage de platine et d'iridium pur à y^ d'iridium présente un poids spécifique de 21, 25 au minimum;

» 3° Que l'alliage des règles renferme environ 3 pour 100 de métaux étrangers, dont 2,5 pour 100 de métaux oxydables et volatils; que, par suite, la composition de l'alliage n'est pas conforme aux prescriptions de la Commission internationale de 1872 et qu'il ne présente pas les conditions imposées dans l'article premier des dispositions transitoires de la Convention du mètre. »

En conséquence le Comité international prit la décision suivante (19 septembre 1877, Bviii, p. 26) :

« Le Bureau est chargé de faire connaître au Gouvernement français qu'il (le Comité) ne pourrait recevoir des règles et des cylindres destinés à devenir des mètres et des kilogrammes prototypes qui auraient été confectionnés avec l'alliage remis au Comité;

» En conséquence, le Comité international adresse au Gouvernement français la demande de faire suspendre la fabrication des mètres commencés par la Section française et de faire préparer des prototypes répondant aux conditions sanctionnées par la Convention du mètre. »

En présence de cette décision ('), il fut question d'en appeler à une Conférence générale.

Comme certains États (Angleterre, Hollande, ...1 acceptaient et même réclamaient les étalons qu'ils avaient demandés à la Section française, on pouvait craindre un véritable schisme scientifique, créant à côté du mètre des Archives, deux séries d'étalons différents, peut-être même de doubles étalons internationaux, de sorte qu'on serait revenu vers le point de départ.

( ^ ) Foù' B viil, p. 78 et I l3, les jugements portés sur cette décision par divers savants qui avaient fait partie de la Commission internationale de 1873.

348 • Chapitre XXIX.

Mais les décisions du Gouvernement français tranchèrent ces grosses difficultés :

Il reconnut d'abord qu'en signant la Convention diplomatique il avait renoncé au droit de distribuer à l'avenir des étalons métriques, sans la coopération du Comité international, à d'autres pays que l'Angleterre et la Hollande ; puis, en ce qui concerne la Section française, il décida (B viii, p. 28) :

« 1* Qu'au lieu d'achever complètement la totalité des mètres en cours d'exécution, on se bornerait, quant à présent, à terminer trois de ces mètres seulement; les autres mètres seront conservés dans leur état actuel;

» -i^ Que trois nouveaux mètres seraient fabriqués dans les conditions indiquées par la Section et conformément à la seconde partie de la délibération du Comité international. Ces trois mètres anciens et les trois mètres nouveaux seront ultérieurement soumis au Comité international.

» La Section française fera choix des trois mètres anciens à terminer ; elle dressera un état de situation (') des autres mètres en cours de fabrication; elle proposera les dispositions à prendre pour assurer la conservation de ces mètres.

» La Section déterminera elle-même les conditions de fabrication des mètres nouveaux; l'Administration passera, sur la proposition de la Section, les marchés nécessaires afin de se procurer les métaux dont la Section aura besoin pour la fabrication de ces mètres. »

La Section française, qui venait de consacrer près de cinq années à la fabrication de ses règles, n'entreprit pas elle-même la construction de celles en alliage pur que lui demandait le mi= nistre; et elle décida de les commander à Matthey, le fabricant dont le Comité international avait été si satisfait : le projet de

(') L'état de situation demandé par le ministre constate ( B vin, p. 69), qu'au l»'' octobre 1877 la Section française avait obtenu : 24 règles terminées, c'est-à-dire prêtes à recevoir les tracés, 5 règles à terminer, l règle à polir, l règle étirée, 8 barres forgées, 8 cylindres pour kilogrammes, et un grand nombre d'échantillons ayant servi à des déterminations chimiques et physiques.

Travaux de la Section française, 1875-1880. 849

traité, adopté par la Section le 28 décembre 1877, stipulait les tolérances déjà proposées par le Comité (voir p. 344, note), et la livraison était demandée pour le i^'" avril 1878; mais ce délai se trouva beaucoup trop court, car la Section ne reçut de Matthey la première règle qu'en janvier 1879.

Les autres se faisant attendre, en juillet 1879 le Comité proposa de faire porter les études comparatives des deux alliages (alliage pur et alliage de 1874) sur une seule règle de chaque espèce.

Peu après le Comité « désirant faciliter la solution des difficultés qui ont existé jusqu'à présent », décida, le 4 octobre 1879 (E 79, p. 49, 64, 81):

« 1° En ce qui concerne la composition de l'alliage destiné à servir à la confection des prototypes internationaux du mètre et du kilogramme, il n'y a pas lieu de déroger aux prescriptions de la Convention internationale de 1872. Ces prototypes doivent être en platine iridié pur à 10 pour 100 d'iridium.

» 2" Le Comité soumettra à un examen comparatif un mètre en alliage et un mètre construit avec l'alliage fondu le 1 5 ( ?;) mai 1 874 au Conservatoire des Arts et Métiers, dans le but de voir jusqu'à quel point il pourra recommander au choix des États, pour leurs prototypes nationaux du mètre qu'ils ont commandés ou commanderont, soit les mètres en alliage pur, soit les mètres en alliage fabriqués par la Section française, soit les deux à la fois. »

La Commission chargée de cet examen comparatif fut nommée aussitôt (^) et le Comité approuva immédiatement le programme des épreuves thermiques et mécaniques auxquelles les règles devaient être soumises.

(*) Composée primitivement de MM. Broch, Fœrster, Govi, Hirsch et Stas, elle fut réduite plus tard à MM. Broch, Fœrster et Stas.

35o Chapitre XXIX.

Retardée par diverses circonstances, la Section française ne remit les règles que le i 2 avril 1880; ces règles, à profil en X, sont ainsi mentionnées dans le procès-verbal de remise (E 80^ p. 85) :

(i 1" Un étalon du mètre en métal provenant de )a fonte faite au Conservatoire des Arts et Métiers et portant le n" 13;

» 2° Un étalon du mètre en platine iridié pur, fourni par M. Matthey, et portant le n" 2 ;

« Ces deux mètres tracés au Conservatoire des Arts et Métiers sur le mètre des Archives. »

En même temps on remit au Comité « un kilogramme étalon en platine iridié pur, ajusté sur le kilogramme des Archives et portant le n° 1 ».

Les essais auxquels furent soumises ces règles eurent pour but principal de rassurer le Comité sur ces deux points fondamentaux (E 80, p. I 5 j :

« 1° Des variations thermiques qui excéderaient notablement les écarts de température dans lesquels on se maintiendra en général au cours des comparaisons, n'amèneraient-elles pas des retards de dilatation persistant plus ou moins longtemps, de manière à altérer les distances des traits limitatifs des règles ramenées dans les conditions précédentes?

» 1" Des vibrations mécaniques ('), d'une durée et d'une énergie plus grandes que toutes celles auxquelles probablement les règles seront exposées dans les conditions pratiques, ne seraient-elles pas également suivies de changements sensibles dans la longueur des règles ? »

Ni les variations thermiques, ni les vibrations mécaniques ne changèrent en rien la longueur d'aucun des deux mètres.

On avait souvent reproché aux règles du Conservatoire de

(M Les vibrations mécaniques auxquelles furent soumises les règles fuient produites par un trembleur électrique.

Travaux de la Section française, iSyS-iSSo. 35i

contenir, notamment, du fer introduit mécaniquement par le tréfilage; et il est évident que ce fer pourrait avoir des effets désastreux sur les traits limitatifs, car en s'oxydant il les altérerait profondément. Les règles furent donc maintenues pendant six jours consécutifs dans un courant d'air chaud et saturé de vapeur d'eau : après cette épreuve on ne trouva aucune trace de rouille sur un linge propre et sec employé pour les essuyer; et les traits, examinés au microscope, n'avaient « souffert en aucune façon )) ; aussi, dit le Rapport (E 80, p. i8),

« Quant au tracé des deux espèces de règles, la Commission peut, d'après les résultats des épreuves spéciales et très énergiques subies par les étalons, affirmer avec sécurité que la surface de ces règles, dans leur état actuel, est tellement purifiée de fer libre que la rouille n'est pas à craindre pour leurs traits.

» Ce résultat, continue le Rapport, ajouté à celui des épreuves thermiques et mécaniques, paraît, d'après l'avis de votre Commission, suffire pour établir la conclusion pratique que le Comité sera justifié devant le monde scientifique, s'il admet désormais comme étalons nationaux des étalons fabriqués avec l'alliage de 1874, quoique les défauts chimiques de cet alliage ne permettent pas d'en faire usage pour la nouvelle base du système métrique elle-même, c'est-à-dire pour les prototypes internationaux du mètre et du kilogramme, pour lesquels l'identité chimique la plus parfaite qu'on puisse atteindre dans l'état actuel de la Science et, ce qui en dépend, la possibilité de la fabrication de copies d'une composition identique dans l'avenir, sont des conditions indispensables. »

Le tracé, trouvé très beau, appela également l'attention à un autre point de vue : chaque extrémité des deux règles portait un groupe de trois traits de 3^^ d'épaisseur chacun, et distants de 2of^ seulement; et ceux du milieu étaient les traits limitatifs. En outre, dans le mètre 13 (en alliage du Conservatoire) le tracé était fait sur poli spéculaire, tandis que dans le mètre 2, fourni

35-2 Chapitre XXIX. — Travaux de la Section française, 1 875-1880.

par Matlhey, le tracé était sur poli mat : on trouva que des traits latéraux ou témoins aussi voisins gênaient les pointés sur les traits centraux et l'on demanda à nouveau que leur distance fût portée à quelques dixièmes de millimètre. On émit aussi des craintes au sujet de la conservation des traits sur poli spéculaire; mais on n'insista pas cette fois sur. cette question qui devait se représenter. Voici finalement les conclusions du Rapport, approuvées par le Comité le 28 septembre 1880 :

« i» Eu égard aux qualités métrologiques présentées par ia règle confectionnée avec l'alliage coulé en 1874, et malgré ses défauts chimiques, des étalons du mètre construits avec cet alliage peuvent être acceptés pour servir de prototypes nationaux.

» 2" En réservant la question du tracé définitif des étalons du mètre, on peut laisser aux États le choix s'ils veulent des étalons du mètre soit en alliage pur, soit en alliage fabriqué en 1874, soit des deux espèces. »

En transmettant ces vœux au Gouvernement français, le Comité international le priait de prendre « les mesures les plus efficaces pour assurer désormais la fabrication, dans le plus bref délai possible, des prototypes demandés par les Gouvernements ».

C'est peut-être en partie dans ce but que fut alors décrétée la fondation d'un Bureau national français de quatorze membres, chargé, entre autres choses, d'aider la Section française (E 80, p. 94-96).