NIVEAUX A BULLE D’AIR

surfaces de l’eau clans les fioles, suivant une ligne tangente intérieurement mn, la ligne de visée sera assurément horizontale. En tournant l’instrument sur son axe dans une autre direction, la nouvelle ligue de visée sera pareillement horizontale et dans le même plan que la première, pourvu que les diamètres des tubes de verre soient rigoureusement les mêmes. On peut donc ainsi déterminer des points de même niveau au-dessus du terrain, et, par une série d’opérations que nous n’avons pas à décrire ici, obtenir les diverses altitudes du sol.

Les niveaux à bulle d'air servent, comme les niveaux d’eau, à vérifier l’horizontalité cl’une ligne ou d’un plan; mais leur construction est basée sur un principe de physique différent.

Imaginez un tube de verre fermé de toutes parts, enchâssé dans une monture de métal qui laisse voir une partie du tube (fig. 20). Il est entièrement rempli d’un liquide, d’eau, d’alcool ou d’éther ( ces derniers sont FlG- 20- - Niveau ;'1 bulle d’air

' ou de vapeur.

préférables à l’eau, parce

qu’ils ne gèlent point), sauf un fort petit espace que remplit une bulle d’air ou de vapeur. En vertu de la loi d’équilibre des fluides de densité différente, la bulle gazeuse se trouvera toujours au point du tube cpii est verticalement le plus élevé. Le tube étant placé sur une platine métallique, si cette platine est inclinée à l’horizon, la bulle montera du coté le plus élevé du tube : elle ne resterait rigoureusement au point milieu que si le tube et la platine étaient dans un plan parfaitement horizontal ; mais comme la plus petite inclinaison dans un sens ou dans l’autre l’amènerait à l’ime ou à l’autre des extrémités du tube, pour obvier à cet inconvénient, le tube est légèrement convexe à sa partie supérieure, et l’on obtient plus facilement le mouvement de la bulle vers ce point. On est donc assuré de l’horizontalité du plan de la platine, quand, après quelques oscillations, on voit la bulle se loger de sorte que ses extrémités occupent les mêmes divisions

APPLICATIONS DLS LOIS DE LA PESANTEUR

de part et d’autre du sommet de la convexité du tube. Pour obtenir l'horizontalité d’une surface, on donne à cette surface la forme d’une platine triangulaire munie de vis calantes (fig. 21) : on dispose d’abord le niveau parallèlement à P une des bases du triangle, et en mouvant convenablement l une des deux vis, on obtient une première ligne horizontale. Plaçant alors le niveau dans la direction de la hauteur du triangle, on se sert de la troisième vis pour obtenir l’horizontalité de cette seconde ligne. Le plan de la surface est alors nécessairement horizontal, puisqu'il passe par deux lignes qui le sont elles-mêmes.

Fig. 21. — Horizontalité d’un plan obtenue à l’aide du niveau à bulle de vapeur.

Le niveau à bulle d’air donne des résultats plus précis que le niveau d’eau ; aussi est-il employé de préférence dans les opérations de géodésie ou même dans les travaux de nivellement d’une certaine importance. Tous les instruments de précision dont certaines parties doivent conserver, pendant les observations, une direction horizontale ou verticale rigoureuse, sont munis de niveaux à huile d’air. Tels sont, par exemple, la plupart des instruments de géodésie et d’astronomie.

§ l\ — Puits artésiens — Jets d’eau

C’est encore suc le principe de T égalité de hauteur des liquides dans les vases communiquants qu’est basée la construction des puits artésiens. 11 est bien entendu que cette condition n’est pas la seule et que la connaissance géologique des couches de terrain.

PUITS ARTESIENS

des nappes d’eau sous-jacentes, est indispensable. Mais nous nous bornerons à peu près, dans ce que nous avons à dire de cette importante application des sciences, au point qui touche au chapitre correspondant de la physique.

Bien avant que la science fût parvenue à ces connaissances, les fontaines jaillissantes ou puits artésiens existaient. Les anciens Egyptiens, les Chinois, savaient forer des puits d’où l’eau s’élevait et sortait sous forme de jets ou de ruisseaux abondants. En France, l’ancienne province d’Artois possédait depuis longtemps des puits de ce genre, et c’est là l’origine de la dénomination sous laquelle on les connaît aujourd’hui. Voici commeut la théorie rend compte du phénomène :

Si l’on prend un tube à deux branches recourbées en U, l’eau qu’on verse dans l’une des branches pénètre dans l’autre, et, dès que l’équilibre est établi, le niveau de l’eau est à égale hauteur en a et en b dans l’une et dans l’autre. Imaginons maintenant que l’une des branches soit plus courte que l 'autre et fermée d’abord par un robinet, que la branche la plus longue soit surmontée d’un réservoir plein d’eau. Si le niveau c de l’eau dans celui-ci surpasse de cd la hauteur du ni veau au sommet de la branche la plus courte, le liquide exercera sur le fond une pression équivalant au poids d’une colonne d’eau de hauteur cd ; de sorte que si, en ouvrant le robinet, on laisse cette pression s’exercer librement, elle fera jaillir le liquide à une hauteur qui serait égale à cd , sans la résistance qu’oppose à son mouvement le frottement contre les parois du tube et celle de la niasse d’air déplacée par le jet. Nous supposons d’ailleurs que le réservoir ait une capacité telle (s’il n’est pas alimenté par une source constante), que son niveau 11e varie pas lui-même d’une manière sensible pendant l’expérience.

On voit, d’ailleurs, qu’en se basant sur cette propriété de

Fig. 22. — Principe des jets d’eau et des puits artésiens.

APPLICATIONS DES LOIS DE LA PESANTEUR

l’équilibre des liquides dans les vases communiquants , on explique les jets d’eau artificiels qui ornent les parcs, jardins, places publiques, etc., ainsi que les bornes-fontaines.

Or , un puits artésien n’est autre chose qu’un trou de sonde foré à travers les couches supérieures du sol et allant, à des pro-

Fig. 23. — Jet d’eau.

fondeurs variables selon les terrains, rencontrer une nappe d’eau souterraine emprisonnée entre des couches imperméables. Ces nappes liquides suivent les sinuosités et inclinaisons des couches; Il suffit donc, pour que l’eau monte dans le puits, qu’il y ait,

Fig. 24. — Coupe/ géologique du bassin de la Seine/ entre Paris et Langres.

entre le point atteint par la sonde et le niveau de la nappe à une distance quelconque, une certaine différence de hauteur. On voit un exemple de ce fait dans la coupe géologique des terrains qui constituent le sol parisien, depuis Paris jusqu'au niveau