VII. — L'instabilite du ballon dans Pair
Nous voila done en possession de l'instrument.
Mais avant de nous confier a ce vehicule inusite, il sera necessaire d'etudier la maniere dont il se eomporte dans ses deplacements a travers l'atmosphere.
Le mouvement horizontal du ballon est absolument celui de Fair qui le baigne et qui Fentraine avec lui. L'aerostat est pour ainsi dire immobile au milieu du fluide qui l'entoure : e'est la terre qui se deplace et fuit sous sa nacelle, avec une vitesse parfois vertigineuse, tandis que 1'aeronaute est dans le calme absolu, sans qu'un souffle souleve son pavilion ou ses cordages.
Suivant Fexpression consacree, il n'y a pas de vent pour 1'aeronaute.
Mais tandis que les deplacements horizontaux sont absolument independants du ballon, il n'en est plus de meme pour le mouvement suivant la verticale, la densite essentiellement variable des couches traversees influant evidemment sur la force ascensionnelle et sur Fequilibre.
Un ballon abandonne a lui-meme et flottant au milieu de l'atmosphere peut bien etre en equilibre a un moment donne et a une hauteur determinee; mais cet equilibre ne saurait etre que momentane ; il est for cement instable, et cette instability dans le sens vertical dont nous alions chercher a nous rendre compte, est la veritable caracteristique du flotteur aerien.
Aussi a-t-on pu tres justement comparer ce flotteur aerien an navire sous-marin dont 1 equilibre est si facilement rompu.
Sous une influence quelconque, la densite du milieu fluide s'accroit-elle? le bateau sous-marin remonte jusqu'a la surface de Feau sans trouver de nouvelle position d'equilibre intermediate; sous une cause qui l'alourdit au contraire, il descend jusqu'au fond de l'eau.
Gette instability a ete la pierre d'achoppement de la navigation sous-marine ; c'est elle aussi qui s'est opposee si longtemps a la realisation cle la navigation aerienne. L'une fait prevoir Tautre : il n y a de difference que celle qui tient a la difference
meme desmilieux, a la compressibilite de Fair opposee a 1'incompressibilite de l'eau.
Pour bien montrer en quoi consiste 1'instabilite du ballon, supposons-le pour un moment en equilibre, a une certaine hauteur dans Fespace, et completement plein de gaz.
Les causes sont multiples qui menacent cet equilibre; ce sont toutes les influences accidentelles qui peuvent modifier le poids du ballon ou la poussee de Fair, la densite de Fair ou celle du gaz :
Alternatives de soleil et d'ombre ;
Les nuages qu'on traverse;
Le rayonnement de la terre, qui varie avec les
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cultures, les forets, les vallees, les centres habites, les cours d'eau,... etc.
Ces influences passage-res allegent ou alourdissent l'aerostat. Dans le premier cas, il monte; dans le second, il descend.
Supposons, par exemple, qu'un coup de soleil dilatant l'hydrogene, en fasse sortir une certaine quantite par la manche d'appendice : le poids de ce gaz perdu, si faible qu'il soit, suffit a rompre 1'equilibre; la poussee l'emporte : le ballon monte.
Montera-t-il indefiniment?
Non ; car il se trouve sur son parcours des couches d'air de moins en moins denses; la poussee qu'elles exercent sur cet aerostat, dont le volume ne varie pas, va toujours diminuant, et il arrive forcement un moment ou cette diminution equilibre exactement le faible allegement subi tout a l'heure par le ballon. Gelui-ci s'arrete : il a trouve sa zone d' equilibre actuelle.
Done :
Tout ballon qui monte trouve toujours au-dessus de lid une zone d'equilibre oil il s'arrete.
Et e'est fort heureux, car voyez-vous un aerostat s'en volant indefiniment dans le ciel ?
Supposons maintenant une influence inverse, un alourdissement fortuit aussi faible que Ton voudra. Immediatement Taerostat tend a descendre.
Descendra-t-il jusqu'a une nouvelle zone d equi-
libre situee au-dessous de sa premiere position, ou il pourra s'arreter et flotter de nouveau? Non.
Un ballon qui descend, descendra jusqu a terre, sans tr ouver de zone d'equilibre iniermediaire.
Et cela, parce que la force qui le fait tomber, Fexces-du poids de Faerostat sur la poussee de Fair, reste constante.
On peut se l'expliquer facilement.
Aussitot que commence la chute, le gaz qui remplit le ballon se contracte etprend un volume de plus en pi as petit, tout en conservant un poids constant. Quant a la poussee de Fair, elle augmente, il est vrai, a mesure que Les couches deviennent plus denses; mais elle s'exerce sur un volume qui va diminuant sans cesse. En definitive Fexces du poids de Faerostat se conserve, et la chute ne saurait s'arreter que lorsque le sol lui oppose un obstacle materiel invincible.
Un troisieme cas peut se presenter.
Qu'arrivera-t-il, en effet, si nous dotons d une certaine force ascensionnelle, un ballon flasque, c'est-a-dire incompletement rempli par le gaz?
II montera evidemment; dans ce mouvement, son gaz se dilatera peu a pen, mais tant qu'il ne remplit pas la capacite totale de Fenveloppe, la dilatation n'en fait pas echapper une molecule. Le poids de Faerostat reste danc parfaitement le meme; on dit
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que le ballon est lipoids constant et a volume variable.
C'est ce volume sur lequel agit la poussee de Fair : il augmente a mesure qu'on monte; mais Fintensite de la poussee elle-meme decroit en meme temps que la densite de Fair; ces deux facteurs de Feffet final se contrebalancent, el Fori peut enoncer cet axiome :
Tant qu'un ballon est flasque, sa force ascensionnelle reste constante.
Qu'en resulte-t-il?
Que sous Feffort de cette force constante le mouvement ascensionnel doit continuer forcement tant que le gaz ne remplit pas completement le ballon en se dilatant. ,
A ce moment-la meme, il possede encore cette meine force asce-isionneUe ;,il continue done a monter; mais nous avens vu que, son gaz sortant alors par la mancbe cl'appendice, son movement s'enraye rapidement : il s'arreto p^qu'auscitot.
En definitive :
Un ballon flasque doue d'une force ascensionnelle aussi faible qu'elle soi't, montera jusqud cequil soit completement gonfle par le gaz dilate, et depassera la position ainsi atteinte.
II est clairdu reste que plus un balion sera flasque, plus il devra monter haut, pour que le gaz dilate le remplisse.
Contre la perpetuelle instability que nous venons
de constater, quellessont lesarmesque possedeFaeronaute ?
Le lest et la sonpape.
La soupapepermet d'evacuer da gaz et, si la pression ne change pas, de reduire le volume du ballon, ce qui equivaut a une diminution de force ascensionnelle. La manoeuvre de cet appareil peut doncservir, soit a enrayer un mouvement d'ascension, soit meme a determiner la descente.
En realite les mouvements ascensionnelss'enrayent si rapidement d'eux-memes, comme nous venons de le voir, qu'on se garde bien d'y depenser son gaz en ouvrant la soupape : le gaz perdu ne se retrouve plus. C'est un principe qu'ebserve avee soin tout bon aeronaute.
Le lest, constitue par des sacs remplis de sable que Ton peut jeter au vent, pour ainsl dire grain a grain, est rauxiliaire constant et indispensable du voyageur aerien. C'est lui qui cermet d'arreter toute chute a son debut et de se maintenir en l'air; ilfaut done le menager precieusement.
Le lest est pour le ballon ce qu'estle charbon pour la locomotive : tant qu'il en reste, on est assure de prolonger le voyage ; aussitot qu'on a vide son dernier sac, on est a la merci du premier alourdissement, qui conduira 1'aerostat jusqu'a terre.
