CHAPITRE VIII

Importance des instruments enregistreurs. — Baromètres et thermomètres photographiques. — L'enregistrement des oscillations de l'aiguille aimantée par la photographie. — Photo-électrogra* phe de Ronald. — La photométrie photographique.

Parmi les sciences physiques, il en est dont les progrès, pour ainsi dire intermittents, se révèlent par de véritables révolutions qui les transforment tout à coup, il en est d'autres où les grands événements sont rares, où la patience continue de Tobservateur supplée en quelque sorte à l'inspiration née fortuitement dans le cerveau d'un inventeur de génie. La chimie a eu son Lavoisier, qui, par la théorie de la combustion, par l'analyse de l'air, a tout à coup marqué une ère nouvelle dans l'histoire de cette branche si féconde du savoir humain; la physique a eu son Volta qui a su lui ouvrir d'immenses horizons, en donnant naissance à la pile électrique. Mais il est d'autres sciences où de sem-

blables progrès ne peuvent se manifester tout à coup.

La météorologie, par exemple, qui a pour but d'étudier les lois du mécanisme de l'atmosphère,, doit déterminer chaque jour la température, l'humidité de l'air, noter les variations barométriques, les oscillations de l'aiguille aimantée ; le domaine où elle se meut ne comporte pas des conquêtes rapides ; science d'observation, elle ne peut rien attendre des hasards heureux de l'expérience. Le rôle de ceux qui s'y consacrent consiste essentiellement à recueillir, chaque jour, à toutes les heures, des chiffres exacts et rigoureux ; l'espérance qui les anime, c'est de voir se multiplier les stations d'observations sur toute la surface des continents; ils laisseront à leurs successeurs les patientes investigations de leur existence, heureux si la corrélation, la comparaison de leurs résultats conduisent à découvrir quelquesunes des lois fondamentales qui président aux mouvements atmosphériques.

En présence de la nécessité de consulter le plus fréquemment possible, et dans un nombre de stations météorologiques multiplié, les divers instruments au moyen desquels on interroge l'atmosphère, on n'a pas tardé à s'apercevoir qu'il y aurait un intérêt immense à substituer au travail de l'homme celui des machines. Comment condamner un observateur, si consciencieux qu'il soit, à lire plusieurs fois, par heures et pendant des journées entières, le degré du thermomètre, la hauteur du baromètre, à consi-

dérer, pour les noter, les mouvements de Taiguille aimantée et la rotation de la girouette ? Cependant il importe pour le progrès de la météorologie, que ces observations journalières soient exécutées avec la précision qui doit caractériser tout document véritablement scientifique. Ce que l'homme ne peut faire, la machine l'accomplit. Pour obtenir cette mécanique ingénieuse, capable de laisser sur un papier les traces du mouvement du mercure dans le thermomètre et dans le baromètre,, à toute heure du jour et de la nuit; pour indiquer la moindre perturbation survenue dans les organes les plus délicats de nos instruments les plus précis, les savants ont eu recours à l'auxiliaire précieux de la photographie ; ils utilisent l'art de Daguerre dans la construcviondeces instruments de météorologie qui écrivent eux-mêmes leurs variations de tous les instants, et que l'on nomme enregistreurs.

L'idée d'employer, pour l'étude des phénomènes météorologiques, des appareils disposés de manière à marquer eux-mêmes les traces des influences qu'ils subissent, est assez ancienne; elle remonte à l'illustre Magellan, qui avait construit, en 1782, des thermomètres et des baromètres qui enregistraient tous les états par lesquels les faisaient passer les variations atmosphériques.

L'enregistrement par la photographie, tel qu'il s'exécute aujourd'hui dans un grand nombre d'observatoires, offre l'avantage de supprimer des organes de transmission compliqués que nécessiterait tout

autre moyen mécanique ou électro-magnétique.

Cet enregistrement est surtout utilisé pour les variations du thermomètre, du baromètre, et pour l'étude des oscillations de l'aiguille aimantée.

On sait qu'à la partie supérieure de la colonne barométrique, il y a un espace vide, connu sous le nom de vide deTorricelli. Si Ton place une lumière, celle du gaz par exemple, ou encore celle d'une lampe à pétrole, derrière le baromètre, à l'aide d'une lentille par devant, on pourra projeter sur un papier sensibilisé l'image de l'espace éclairé qui surmonte la colonne de mercure; celte image photographique variera à chaque instant avec le niveau du mercure dans le baromètre.

Le thermomètre enregistreur ou thermographe est à peu près disposé de la même manière ; seulement il est indispensable que la lampe à gaz soit placée loin de l'appareil, afin que la chaleur qu'elle émet n'agisse pas sur l'instrument ; en outre, sa lumière ne passe plus par l'espace vide situé audessus du mercure, mais bien . à travers une petite bulle d'air qui a été introduite à l'avance dans la mince colonne mercurielle, et qui joue ici le rôle de pinnule. La lumière, ainsi transmise, produit sur le papier une marque qui offre l'aspect d'un point.

Dans ces deux instruments, le papier sensibilisé est tendu sur un tambour que fait régulièrement tourner un mouvement d'horlogerie ; il accomplit lui-môme un mouvement de rotation continue, et la

trace des variations de niveau de mercure, dans le thermomètre, et le baromètre, s'y trouve marquée par une ligne continue, quand on a retiré le papier et qu'on lui a fait subir les opérations propres à la fixation de l'image.

La disposition du mécanisme varie selon l'enregistrement qui doit s'appliquer à tel ou tel appareil. Pour que la photographie puisse noter les variations du baromètre, M.Ronalds, et plus tard M. Sàlleron, ont pris de^ dispositions ingénieuses que nous allons décrire. Le baromètre enregistreur a pri^ le nom de barométrographe photographique.

Un baromètre à cuvette ordinaire est suspendu verticalement par un collier métallique. Au-devant de cet instrument, est une lentille convexe qui concentre, à sa partie supérieure, la lumière d'une lampe d'Argant ou d'un bec de gaz. Le haut du tube barométrique est muni d'une échelle transparente en verre, divisée en demi-millimètres.

Le rayon lumineux traverse celte échelle, passe au-dessus du ménisque mercuriel, et pénètre dans un objectif achromatique pour projeter sur une feuille de papier sensibilisé l'image de la graduation fixe et de la surface mobile du mercure.

Le papier photographique est adapté à un cadre qui se meut sur un chariot dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'objectif. Un mouvement d'horlogerie imprime le mouvement au cadre de telle façon qu'il parcourt seulement toute sa longueur en vingtquatre heures.

« Il résulte de l'ensemble de ces dispositions, dit M. Poiiriau, à qui l'on doit un excellent travail sur les instruments enregistreurs S que la lumière projetée sur le tube barométrique se trouve arrêtée par la colonne mercurielle formant écran, et dont l'ombre est projetée, à travers un diaphragme, sur un papier sensibilisé.

« La silhouette du ménisque de mercure et les divisions de l'échelle tracées sur le tube barométrique sont en même temps projetées siîr la feuille de papier qui reçoit leur image à travers la fente qui donne accès au rayon lumineux. Cette feuille de papier, fixée au chariot, participe à son mouvement ; il en résulte que toutes ses parties viennent successivement s'impressionner devant la fente.

c< A la fin de la journée, la *feuille de papier est détachée du cadre, on fixe l'épreuve par le procédé ordinaire de la photographie ; la partie impressionnée par le rayon lumineux forme tïne courbe dessinée par le sommet du ménisque; sa hauteur se mesure facilement au moyen des divisions de l'échelle imprimée en même temps. ' ;

«On applique sur le papier une fois fixé une glace divisée en vingt-quatre parties égales, représentant les lignes horaires, et si l'on connaît l'heure à laquelle a commencé l'impression, il est facile de déterminer avec l'exactitude la plus rigoureuse l'heure correspondante à tous les points de la courije. »

* Annuaire scientifique f de M. PP. Dehérain.

Quand on veut établir un thermomètre .photographique, on substitue un thermomètre divisé sur verre au tube barométrique dont nous venons de parler. Le niveau supérieur du mercure et les divisions de l'échelle se trouvent photographiés en même temps. Le thermomètre est courbé à la lampe, de telle façon que le réservoir traverse une ouverture pratiquée dans une cloison, et puisse subir l'influence de la température extérieure qu'il s'agit de mesurer.

M. Salleron a récemment construit pour l'observatoire de Kiew un très-^bel appareil d'enregistrenient photographique pour les oscillations barométriques et thermométriques tout à la fois.

D'après ce que nous venons de dire, on en comprendra facilement la description.

Les dispositions de cet appareil sont représentées à gauche et à droite de la gravure 55. Le baromètre à mercure est au milieu de la table ; son niveau est représenté en L est l'objectif photographique, H le mouvement d'horlogerie qui met en marche, par l'intermédiaire de la tige P, P, le châssis servant de support au papier photographique. Ce magnifique appareil laisse derrière lui, les systèmes antérieurs, car non-seulement il joue le rôle de barométrographe, mai il enregistre encore les températures et les variations hygrométriques.

, Le thermométrographe est représenté à la droite de notre gravure. Il est fondé sur un système dif-

férent de celui dont nous avons parlé plus haut. Le réservoir métallique a est enfoui dans le sol à une température, constante, il est creux et communique par un tube à une des branches d'un tube en U, rempli de mercure. L'autre branche du tube en U est en relation avec un second réservoir à air fc, qui reste plongé dans l'atmosphère ambiante. La différence de température des deux réservoirs se traduit par un mouvement du mercure dans le tube enll; la lumière passe à la surface du métal liquide, et impressionne le papier photographique en pénétrant dans le second objectif 0'; elle trace sur le papier photographique en mouvement une courbe qui représente les oscillations du mercure dans le tube en U, et par suite les températures de l'air. Un autre système semblable, o', fr' sert de psychromètre enregistreur : le réservoir a' est enfoui dans le sol, l'autre réservoir ft', humecté d'eau, reste exposé à l'atmosphère. Tous deux communiquent encore, par l'intermédiaire d'un tube, aux deux branches d'un tube en U contenant du mercure à la surface duquel passe le rayon lumineux.

La photographie ne s'applique pas seulement aux variations du baromètre et dit thermomètre, elle peut servir à enregistrer l'inclinaison de l'aiguille aimantée, comme le savant docteur Brooke l'a prouvé par la construction d'un appareil aussi ingénieux que précis, et qui est constamment en usage à l'Observatoirç de Greenwich.

d'or sont fortement éclairées par une lampe, comme on le voit sur notre gravure ; elles jouent le rôle de deux miroirs qui réfléchissent la lumière et projettent leur double image sur un papier sensibilisé, qui se déroule régulièrement de haut en bas, sous l'influence d'un mécanisme d'horlogerie.

On obtient ainsi deux courbes sinueuses qui se rapprochent ou s'écartent à toute heure du jour, accusant avec une exactitude absolue l'état électrique de l'atmosphère à tout moment de la journée (fîg. 57).

C'est à Francis Ronaldsqu' appartient l'honneur d'avoir imaginé cet admirable système d'enregistrement. Son photoélectrographe , comme nous l'avons dit, fonctionne à Kiew.

Ouvrier infatigable, il inscrit nuit et jour, pendant le cours Fie 57 - Courbes tracées ^es années, les moiodrcs variasur le curseur de léiec- tjons électnques dcs phascs

irographe. . . -

"Su,. atmosphériques.

Une autrejjranche delà physique, laphotométrie, a trouvé dar» les opérations photographiques de puissants auxiliaires d'expérimentation. Quand les physiciens veulent mesurerl'intensité de deux foyers lumineux, ils les font briller simultanément, et en

mesurent la puissance par la valeur comparative de leurs ombres. Mais comment opérer une telle mesure quand les deux sources de lumière ne peuvent briller ensemble? Si la comparaison est facile entre l'inlensilé lumineuse d'une bougie et celle d'une lampe, que l'expérimentateur allume en même temps, comment pourrait-il agir s'il voulait mesurer la puissance relative de la lumière solaire et de la lumière des étoiles ou de la lune? Les moyens photographiques ont seuls permis de résoudre des problèmes aussi délicats. Que l'on expose un papier sensibilisé à l'influence de l'image formée au foyer d'une lentille par une source lumineuse, le degré d'altérations plus ou moins sensible, de la surface impres- .sionnable ne servira-t-il pas à mesurer l'intensité da la Jumière émise? La trace du foyer lumineux n'est plus fugitive, comme l'ombre qu'elle projette en éclairant la règle du photomètre ordinaire, elle est durable et permanente ; elle pourra se comparer avec celle fournie par une source de lumière qui J>l^illera à d'autres moments.

La photométrie photographique a permis à la sciencede comparer l'intensité lumineuse des rayons solaires à celle des rayons lunaires. L'astre du jour donne une lumière qui est trois cent mille fois plus considérable que celle de l'astre des nuits !

Grâce à ces procédés, la physique a pu se tracer une voie nouvelle dans des domaines qu'elle considérait comme inaccessibles, avant l'apparition de la photographie. MM. Herschel, Edmond Becquerel

ont pu étudier avec eiEBcacité les caractères propres aux rayons solaires, à différentes heures du jour; grâce à l'emploi des papiers photographiques, l'étude de l'action chimique de la lumière, à laquelle se sont consacrés ces savants émérites, a pris rang parmi les chapitres les plus intéressants de la science moderne.

On voit, par la description succincte des admirables instruments que quelques-uns de nos grands observatoires mettent en action, combien l'enregistrement photographique est précieux, puisqu'il permet d'obtenir des indications précises et continues. Mais ces appareils sont à peine nés d'hier, leur usage n'est pas encore très-répandu; ils sont certainement appelés à se modifier rapidement, pour céder la place à d'autres systèmes plus complets et plus ingénieux encore. En outre, l'enregistrement photographique peut s'appliquer à d'autres appareils d'observation. Rien n'empêche, par exemple, de munir le pluviomètre d'un système qui accuserait les variations de son niveau par l'intermédiaire d'un tube faisant fonction de vase communiquant; l'avenir prouvera que l'enregistrement est la base fondamentale de la météorologie, qui ne peut formuler ses lois qu'en les étayant sur des observations continues. Un jour viendra où les observatoires fonctionneront d'eux-mêmes ; le rayon lumineux écrira en silence la marche et la variation de tous les appareils , l'observateur n'aura plus qu'à venir, une

fois par jour, consulter les registres sensibilisés, où la nature aura, pour ainsi dire, marqué de son propre sceau les changements périodiques ou intermittents dont elle subit sans cesse la mystérieuse influence.

Il ne faudrait pas supposer, d'après ce que nous venons de dire, que le système photographique est le seul que l'observateur puisse employer pour l'enregistrement ; nous avons uniquement parlé de celui-là parce que seul il rentre dans notre cadre ; il abonde au reste, comme on l'a vu, en appareils nouveaux et ingénieux. Il n'est pas superflu d'ajouter, pour donner au lecteur une idée plus complète de l'enregistrement météorologique, qu'en dehors du système photographique, la science a souvent recours à deux autres systèmes : celui qui est basé sur les procédés mécaniques et celui qui repose sur des méthodes électro-magnétiques.

Le premier consiste à trouver, dans les variations qu'éprouvent les appareils, la force nécessairie à mettre en mouvement les styles enregistreurs, de telle façon qu'il soit possible de leur faire laisser des traces. Ce système est le plus ancien, mais il •est difficilement applicable, en raison du peu d'intensité de la force dont on dispose. Le second, comme son nom l'indique, est basé sur l'emploi de l'électricité dynamique.

L'emploi de l'enregistrement par la photographie offre, dans un grand nombre de cas, de très-sérieux avantages, mais il y a en France une opposition

assez manifeste contre ce système, qui n'est pas rcr présenté dans notre pays, comme il serait digne de rêlre.

L'exemple donné par nos voisins d'outre-Manchc, qui ont multiplié à l'observatoire de Kiew, les instruments enregistreurs photographiques, et qui utilisent chaque jour avec succès et profit ces beaux appareils, devrait cependant décider nos savants à y recourir plus fréquemment.