LES APPLICATIONS DES AÉROSTATS. — L'EXPLORATION DE

l'atmosphère et l'étude de la constitution physique de l'air. — ascension de mm. barral et bixio, en 1850. — ascension de m. welsh en angleterre, eh 1852. — expérience de glaisheb sur la décrois- SANCE DE LA TEMPÉRATURE DE L'AIR, SUR LES VARIA- TIONS DE L'HUMIDITÉ ATMOSPHÉRIQUE, ET SUR LÉ SPEC- TROSCOPE, FAITES DANS L* AÉROSTAT DE M. COXWELL EN 1863 ET 1864.

Pour terminer cette Notice, déjà longue, nous avons à parler des principales applications qu'on a faites jusqu'à ce jour, des aérostats, pour l'étude de certaines questions scientifiques ou autres.

Nous rappellerons d'abord les principaux résultats, dont la physique générale et la physique du globe se sont enrichies, grâce aux expériences faites en ballon.

La célèbre ascension de Biot et de Gay- Lussac, faite dans les premières années de notre siècle, a servi de prélude à un certain nombre d'expériences du même genre, entre-

prises de nos jours et ayant pour but d'étudier la constitution physique de l'atmosphère . Ce n'est toutefois qu'aprèsun bien long intervalle, que les physiciens se sont engagés dans la carrière tracée par Biot et Gay-Lussac. Depuis l'ascension aérostatique exécutée par ces deux savants, quarante ans s'écoulèrent sans amener aucune ascension exécutée dans l'intérêt de l'étude physique de l'atmosphère. Ce n'est qu'en 1850 que MM. Barrai et Bixio donnèrent le signal de la reprise de ces expériences utiles.

MM. Barralet Bixio, l'un, ancien élèvedel'Ecole polytechnique, l'autre, médecin, homme politique et directeur d'une librairie agricole^ conçurent le projet de s'élever en ballon à une grande hauteur, pour étudier, avec les instruments perfectionnés que nous possédons, plusieurs phénomènes météorologiques encore imparfaitement observés. Les appareils et les instruments nécessaires à cette expédition aérienne, avaient été construits par M. Regnault ; Dupuis-Delcourt avait fourni le ballon qui devait emporter les expérimentateurs dans les régions de l'air.

L'ascension eut lieu devant la cour de l'Observatoire, le 29 juin 1850, à 10 heures et demie du matin. Le ballon était rempli d'hydrogène pur, préparé au moyen de la réaction de l'acide chlorhydrique sur le fer. Tous les instruments, baromètres, thermomètres, hygromètres, ballons destinés à recueillir de l'air, etc., étaient rangés, suspendus à un cercle, au-dessus delà nacelle où se placèrent les voyageurs.

Cependant, au moment de partir, on reconnut que plusieurs dispositions de l'appareil aérostatique étaient loin d'être convenables, et faisaient craindre pour l'expédition un dénotaient fâcheux. Le ballon de Dupuis- Delcourt était vieux et d'une étoffe usée, le filet trop étroit ; les cordes qui supportaient la nacelle étaient trop courtes : aussi, au lieu de rester suspendue, comme à l'ordinaire, à quelques mètres au-dessous de l'aérostat, la

nacelle se trouvait-elle presque en contact avec lui. Enfin, une pluie torrentielle vint à tomber ; sous l'action des rafales, l'étoffe du ballon se déchira en plusieurs points, et l'on fut obligé de la raccommoder, à grand'peine et en toute hâte. Les conditions étaient donc de tout point défavorables, et la prudence commandait de différer le départ. Mais les voyageurs ne voulurent rien entendre ; Tordre fut donné de lâcher les cordes, et le ballon, dont la force ascensionnelle n'avait pas même été mesurée, s'élança avec la rapidité d'une flèche. On le suivit d'un œil inquiet, jusqu'au moment où on le vit disparaître dans un nuage.

Ensevelis dans un brouillard obscur et épais, MM. Barrai et Bixio restèrent près d'un quart d'heure avant de revoir le jour. Sortant enfin de ce nuage, ils s'élancèrent vers le ciel, et n'eurent au-dessus de leurs têtes qu'une voûte bleue étincelante de lumière. Ils commencèrent alors leurs observations. La colonne du baromètre ne présentait que 45 centimètres, ce qui indiquait une élévation de 4,242 mètres au-dessus du niveau de la mer. Le thermomètre, qui à terre marquait 20 degrés, était tombé à 7 degrés.

Pendant qu'ils se livraient à ces premières observations, le baromètre continuait de baisser, et la vitesse d'ascension ne faisait que s'accroître. En effet, le ballon avait quitté la terre, gorgé d'humidité ; en arrivant dans la région supérieure aux nuages, dans un espace sec, raréfié, directement exposé aux rayons solaires, il se délestait spontanément par Tévaporation de l'humidité, et sa force ascensionnelle allait toujours croissant. Cependant les voyageurs, tout entiers au soin de leurs expériences, songeaient à peine à donner un regard a la machine qui les emportait, et ne s'apercevaient aucunement de l'allure dangereuse qu'elle commençait à prendre. La chaleur du soleil, agissant sur le gaz, le ' dilatait considérablement, et comme nos aé-

ronautes inexpérimentés ne songeaient pas à ouvrir la soupape, pour lui donner issue, les parois du ballon, violemment distendues, faisaient effort comme pour éclater : MM. Barrai et Bixio ne pensaient qu'à relever les indications de leurs instruments.

lis avaient déjà fait Fessai du polarimètre d'Àrago ; ils notèrent la hauteur du baromètre qui indiquait une élévation de 5,893 mètres. Enfin ils se disposaient . à observer le thermomètre, et comme l'instrument s'était chargé d'une légère couche de glace, l'un d'eux s'occupait à l'essuyer, pour reconnaître la hauteur de la colonne, lorsqu'il s'avisa par hasard de lever la tête*., il demeura stupéfait du spectacle qui s'offrit à lui. Le ballon, gonflé outre mesure, était descendu jusque sur la nacelle, et la couvrait comme d'un immense manteau.

Que s'était-il donc passé? Un fait bien simple et bien facile à prévoir. La soupape n'ayant pas été ouverte, pour donner issue à l'excès du gaz dilaté par la chaleur solaire, le ballon s'était peu à peu enflé et distendu de toutes parts. Comme le filet était trop petit,- comme les cordes qui supportaient la nacelle étaient trop courtes, le ballon, en se distendant, commença par peser sur le cercle qui porte la nacelle ; puis, son volume augmentant toujours, il avait fini par pénétrer dans ce cercle. En ce moment, il faisait hernie à travers sa circonférence, et couvrait les expérimentateurs comme d'un vaste chapeau. En quelques minutes, tout mouvement leur devint impossible. Ils essayèrent* de donner issue à l'excédant du gaz en faisant jouer la soupape; mais il était trop tard, la soupape était condamnée : sa corde, pressée entre le cercle de suspension et la tumeur proéminente de l'aérostat, ne transmettait plus Faction de la main.

M. Barrai prit alors le parti auquel le duc de Chartres avait eu recours en pareille occasion, et qui lui avait valu tant de méchantes épigrammes : il plongea son couteau dans les

flancs de l'aérostat. Le gaz, s'échappant aussitôt, vint inonder la nacelle et l'envelopper d'une atmosphère irrespirable. Les aéronautes en furent l'un et l'autre à demi asphyxiés, et se trouvèrent pris de vomissements abondants. En même temps, le ballon commença à descendre à toute vitesse. En revenant à eux, ils aperçurent dans Fenyeloppe du ballon une déchirure de plus d'un mètre et demi, provenant du coup de couteau, et par laquelle le gaz, s'échappant à grands flots, provoquait leur chute précipitée. La rapidité de celte descente leur sauva la vie, car elle les débarrassa du gaz irrespirable qui se dégageait au-dessus de leur têtes.

Dans cette situation, MM. Barrai et Bixio ne durent plus songer qu'à préserver leur existence. 11 fallait pour cela, amortir, en arrivant à terre, l'accélération de la chute. M. Barrai montra, dans cette manœuvre, toute l'habileté et tout le sang-froid d'un aéronaute consommé. Il rassemble son lest et tous les objets autres que les instruments qui chargent la nacelle, il mesure du regard la distance qui les sépare de la terre, et qui diminue avec une rapidité effrayante ; dès qu'il se croit assez rapproché du sol, il jette la cargaison par-dessus le bord : neuf sacs de sable, les couvertures de laine, les bottes fourrées, tout, excepté les précieux instruments qu'il tient à honneur de rapporter intacts. La manœuvre réussit aussi bien que possible; le ballon tomba sans trop de violence au milieu d'une vigne du territoire de Lagny, dans le département de Seine-et- Marne.

M. Bixio sortit sain et sauf; M. Barrai en fut quitte pour une égratignure et une contusion au visage. Cette périlleuse expédition n'avait duré que quarante-sept minutés, et la descente s'était effectuée en sept minutes.

Un voyage exécuté dans des conditions pareilles, ne pouvait rapporter à la science un bien riche contingent. Cependant les deux physiciens reconnurent que la lumière des

nuages n'est pas polarisée, ainsi que Favait présumé Arago. Ils constatèrent que la décroissance de température s* était montrée à peu près semblable à celle que Gay-Lussac avait notée dans son ascension. Enfin on put déduire de leurs mesures barométriques, comparées à celles mises à l'Observatoire au même moment, que, dans la région où le ballon se déchira, les voyageurs étaient déjà parvenus à la hauteur de 5,200 mètres.

Le mauvais résultat de cette première tentative ne découragea pas les deux intrépides explorateurs. Un mois après, ils exécutaient une nouvelle ascension. Seulement, on sera peut-être surpris d'apprendre qu'en dépit des mauvais services que leur avait rendus la vicieuse machine de Dupuis-Delcourt, ils osèrent se confier encore à la même nacelle, suspendue au même ballon. Il était facile de prévoir que les accidents qui les avaient assaillis la première fois, se reproduiraient encore, et l'événement justifia ces craintes.

Cette seconde ascension eut lieu le 27 juillet 4 850. Les aéronautes partirent de l'Observatoire, en présence d' Arago. On voyait disposés dans leur nacelle, deux baromètres à siphon, gradués sur verre ; trois thermomètres, dont les réservoirs présentaient des états de surface différents. L'un rayonnait par sa surface naturelle de verre ; le second était recouvert de noir de fumée, et le troisième'était protégé par une enveloppe d'argent poli ; tous trois étaient destinés à être impressionnés directement par le rayonnement solaire. Un quatrième thermomètre, entouré de plusieurs enveloppes concentriques et espacées, était destiné à donner la température à l'ombre. Il y avait enfin deux autres thermomètres, dont la boule était entourée d'un linge mouillé. Les aéronautes emportaient des ballons vides, des tubes pleins de potasse caustique et de fragments de pierre ponce imbibée d'acide sulfurique, destinés à s'emparer de l'acide carbonique de l'air injecté par des corps de

pompe d'une capacité connue, et qui devaient servir à déterminer la richesse en acide carbonique de l'air pris à de grandes hauteurs. Le thermomètre à minima de M. Walferdin, qui fonctionne tout seul, et un baromètre imaginé par M. Regnault , qui agit d'après le même principe, étaient enfermés dans des boîtes métalliques à jour, et protégés par un cachet qu'on ne devait briser qu'au retour. La plupart de ces instruments portaient des échelles arbitraires, afin de laisser les observateurs à l'abri de toute préoccupation de leur part, qui aurait pu réagir involontairement sur les résultats. Pour étudier la nature de la lumière des espaces célestes, on emporta le petit polariscope d' Arago.

Entre 2,000 et 2,500 mètres, les aéronautes entrèrent dans un nuage d'au moins 5 kilomètres d'épaisseur; car, à 7,000 mètres, ils n'en étaient pas encore sortis. Il se forma à cette hauteur, une éclaircie qui laissait voir le bleu du ciel. La lumière, à cette hauteur, était fortement polarisée, tandis que la lumière transmise par les nuages ne l'était point. Le soleil se montrait alors faiblement à travers la brume congelée, et en même temps une seconde image apparut au-dessous de la nacelle, symétrique par rapport à l'image directe. C'était évidemment une image réfléchie.

Arrivés à 3,750 mètres, nos aéronautes lâchent du lest pour s'élever davantage. Les thermomètres marquaient déjà 0°. Mais, par suite de l'expansion du gaz à cette hauteur, le ballon se déchire. Cet accident ne les arrête pas : ils jettent encore de leur lest.

A 6,000 mètres, on rencontra de petits glaçons, en forme d'aiguilles extrêmement fines, qui couvraient tous les objets. La présence de ces aiguilles de glace, à une telle hauteur, et en plein été, prouva la vérité de l'hypothèse qui sert à expliquer les halos, parhêliesi etc.

A la hauteur de 7,004 mètres les attendait un phénomène météorologique si ex-

LES AEROSTATS.

Fig. 330. — Ascension de MM. Darral et Bixio, départ de l'Observatoire le 27 juillet 1850.

traordinaire, qu'il valait à lui seul le voyage dans ces régions.

Le thermomètre s'abaissa sous leurs yeux à la température, extraordinaire, de — 39°, du point voisin de la congélation du mercure.

On s'attendait si peu à cet abaissement de température, que les instruments étaient impuissants à l'accuser, leur graduation n'étant pas prolongée assez bas, et presque toutes les colonnes étaient rentrées dans les cuvettes! Deux degrés de moins encore et le mercure

des thermomètres et du baromètre se congelait, en brisant tous les tubes.

Ce froid s'était fait sentir, d'ailleurs, trèsbrusquement. C'est à partir seulement des 600 derniers mètres que la loi du décroissement de température fut ainsi troublée inopinément. Il est probable que le nuage que les observateurs traversaient, était le théâtre particulier de cette température anormale. Il est certain du moins qu'un froid rigoureux n'est point propre à cette hauteur, car Gay-Lussac, en s'élevant à 7,016 mètres, n'avait rencontré que

— 9 degrés et demi. On voit par la différence de ces résultats combien il est difficile de procéder à des expériences de ce genre, et à quelles divergences contradictoires on peut s'attendre.

Ce froid extraordinaire congelait l'humidité du nuage, en formant une multitude de petites aiguilles de glace aux arêtes vives et aux facettes polies. Ces aiguilles se montraient en telle abondance qu'elles tombaient comme un sable fin, et se déposaient sur le carnet des observateurs.

Les effets physiologiques ne présentèrent rien de particulier à nos observateurs. MM. Barrai et Bixio n'eurent ni douleurs d'oreilles, in hémorrhagie, ni gêne de la respiration.

Par ce froid extraordinaire de — 39° , ils n'étaient pas fort à l'aise, assis dans une nacelle où ils ne s'étaient pas prémunis contre un abaissement si considérable de la température. Leurs doigts engourdis finirent par les fort mal servir, à tel point qu'un des thermomètres à rayonnement se brisa entre leurs mains. Au même moment ils perdirent,, en voulant l'ouvrir, un des ballons vides qu'ils avaient emportés, dans l'intention d'y recueillir de l'air.

Cependant la déchirure de leur ballon devait les forcer à descendre assez promptement. Il fallut, bon gré, malgré, regagner la terre. La chute fut même assez violente.

En touchant terre au hameau de Peux, dans l'arrondissement de Goulommiers (Seine-et- Marne), MM. Bixio et Barrai avaient complètement épuisé leur lest ; ils avaient même jeté comme tel, tout ce qui, hors les instruments, leur avait paru capable de soulager la nacelle.

Partis à 4 heures, ils arrivèrent à ï> heures 30 minutes, après avoir parcouru une distance de 69 kilomètres. La manœuvre délicate du débarquement s'elfectua sans accident.

line restait plus qu'à gagner le chemin de

fer, et à prendre au passage le train venant de Strasbourg. Un accident aussi contrariant que vulgaire vint encore signaler cette partie du voyage qu'il fallut faire en charrette. Le chemin était mauvais, le cheval s'abattit, et le choc entraîna la perte de deux instruments, d'un baromètre, et du seul ballon qui restât rempli d'air pour être soumis à l'analyse.

Pour compléter le récit qui précède, nous croyons devoir donner un extrait du Journal du voyage de MM. Barrai et Bixio.

« Les instruments divisés que nous avons emportés, disent MM. Barrai et Bixio, ont été construits par M. Fastré, sous la direction de M. Regnault. Les tables de graduation ont été dressées dans le laboratoire du Collège de France ; elle n'étaient connues que de M. Regnault.

k Le ballon est celui de M. Dupuis-Delcourt, qui a servi à notre première ascension ; il est formé de deux demi-sphères ayant poux rayon 4m, 08, séparées par un cylindre ayant pour hauteur 3m,08) et pour base un grand cercle de la sphëre. Son volume total est de 729 mètres cubes. Un orifice inférieur, destiné à donner issue .au gaz pendant sa dilatation, se termine par un appendice cylindrique en soie, de 7 mètres de longueur, qui reste ouvert pour laisser sortir librement le gaz pendant la période ascendante. La nacelle se trouve suspendue à 4 mètres environ au-dessous de l'orifice de l'appendice, de manière que le ballon complètement gonflé est resté distant de la nacelle de \ \ mètres et qu'il n'a pu gêner en rien les observations. Les instruments sont fixés autour d'un large anneau en tôle qui s'attache au cerceau ordinaire en bois portant les cordes de la nacelle. La forme de cet anneau est telle que les instruments sont placés à une distance convenable des observateurs,

« Notre projet était de partir vers 10 heures du matin; toutes les dispositions avaient été prises pour que le remplissage dé l'aérostat commençât à 6 heures. MM. Véron et Fontaine étaient chargés de cette opération.

« Malheureusement, des circonstances indépendantes de notre volonté, et provenant delà nécessité de bien laver le gaz, pour qu'il n'attaquât pas le tissu de l'aérostat, ont occasionné des retards, et le balïon ne fut prêt qu'à 1 heure. Le ciel, qui avait été trôs-pur jusqu'à midi, se couvrit de nuages, et bientôt une pluie torrentielle s'abattit sur Paris. La pluie ne cessa qu'à 3 heures, la journée était trop avancée, et les circonstances atmosphériques trop défavorables, pour que nous pussions avoir l'espoir de remplir le programme que nous nous étions proposé. Mais l'aérostat était prêt, de grandes

dépenses avaient été faites, et des observations, dans cette atmosphère troublée, pouvaient conduire à des résultats utiles. Nous nous décidâmes à partir. Le départ eut lieu à 4 heures; il présenta quelque difficulté à cause de l'espace, trôs-rétréci, que le jardin de l'Observatoire laissait à la manœuvre. Le ballon était très-éloigné de la nacelle, comme on vient de le voir, et emporté par le vent, il prit le devant sur le frôle esquif dans lequel nous étions montés; ce ne fut que par une série d'oscillations à une assez grande distance de chaque côté de la verticale, que nous finîmes par être tranquillement suspendus à l'aérostat. Nous allâmes frapper contre des arbres et contre un mât; il en résulta qu'un; des baromètres fut cassé et laissé à (erre. Le môme accident arriva au thermomètre à surface noircie.

« Nous transcrivons ici les notes que nous avons prises pendant notre ascension.

« 4h 3m. Départ. Le ballon s'élève d'abord très-lentement, en se dirigeant vers l'est; il prend un mouvement ascendant plus rapide, après la projection de quelques kilogrammes de lest. Le ciel est complètement couvert de nuages, et nous nous trouvons bientôt dans une brume légère.

Heures.

Baromètre. Thermomèlre.

4 8 674 96 4 9 3» 655 57 4 ii 636 68

Hauteur.

« Au-dessus de nous s'étend une couche continue de nuages ; au-dessous, nous apercevons çà et là des nuages détachés qui semblent rouler sur Paris. Nous sentons un yent frais.

Heures.

Baromètre.

[>97mm,73 558 70

Thermomètre.

Hauteur.

,« Le nuage dans lequel nous pénétrons présente l'apparence d'un brouillard ordinaire très-épais; nous cessons de voir la terre.

Baromètre.

405bm,4i

Thermomètre.

Hauteur.

« Quelques rayons solaires deviennent perceptibles à travers les nuages.

«■ Le baromètre oscille de 366min,99 à 3S6mm,42; le thermomètre marque 9°,0; le calcul donne de 5,911 à 5,492 pour la hauteur à laquelle nous sommes parvenus en ce moment.

« Le ballon est entièrement gonflé; l'appendice, jusqu'ici resté aplati sous la pression de l'atmosphère, esLmaintenant distendu, et le . gaz s'échappe par son orifice inférieur sous forme d'une traînée blanchâtre; nous sentons très-distinctement son odeur. Qn aperçoit une . déchirure dans le ballon à une

distance de tm,05 environ de l'origine de l'appendice ; cette déchirure augmente seulement l'étendue de l'issue donnée au gaz; comme elle est à la partie inférieure, elle ne diminue que faiblement la force ascensionnelle de l'aérostat.

« Une éclaircie se manifeste et laisse voir vaguement la position du soleil.

« Le ballon reprend sa marche ascendante, après un nouvel abandon de lest.

« 4h 25m. Des oscillations du baromètre entre 347miV75 et 367mm,04 indiquent une nouvelle station de l'aérostat; le thermomètre varie de 10°,5 à 9°,8; la Kauteur à laquelle nous sommes parvenus varie de 6,330 à 5,902 mètres.

« Le brouillard, beaucoup moins intense, laisse apercevoir une image blanche et affaiblie du soleil.

« Un nouvel abandon de lest déterminé une nouvelle ascension du ballon qui arrive à une nouvelle position stationnaire indiquée par de nouvelles oscillations du baromètre. Nous sommes couverts de petits glaçons, en aiguilles extrêmement fines, qui s'accumulent dans les plis de nos vêtements. Dans la période descendante de l'oscillation barométrique, par conséquent pendant le mouvement ascendant du ballon, le carnet ouvert devant nous Jes ramasse de telle façon qu'ils semblent tomber sur lui avec une sorte de crépitation . Rien de semblable ne se manifeste dans la période ascendante du baromètre, c'est-à-dire pendant la descente de l'aérostat .

Le thermomètre horizontal vitreux marque. 4°,69 Le thermomètre argenté 8°,95

« Nous voyons distinctement le disque du soleil à travers la brume congelée; mais, en même temps, dans le même plan vertical, nous apercevons une seconde image du soleil, presque aussi intense que la première; les deux nuages paraissent disposés symétriquement au-dessus et au-dessous du plan horizontal de la nacelle, en faisant chacune avec ce plan un angle d'environ 30 degrés. Ce phénomène s'observe pendant plus de dix minutes.

« La température baisse très-rapidement; nous nous disposons à faire une série complète d'observations sur les thermomètres à rayonnement et sur les thermomètres du psychromètre ; mais les colonnes mercurielles sont cachées par les bouchons, parce que l'on n'avait pas prévu un abaissement aussi brusque de la température. Le thermomètre des enveloppes concentriques en fer-blanc marque 23°,79.

« Nous ouvrons une cage où se trouvant deux pigeons; ils refusent de s'échapper ; nous les lançons dans l'espace; ils étendent les ailes,, tombent en tournoyant et en décrivant de grands cercles et disparaissent bientôt dans le brouillard qui nous entoure. Nous n'apercevons pas au-dessous de nous

Fancre qui est attachée à l'extrémité d'une corde de 50 mètres de long que nous avons déroulée.

« 4h 32m. Nous jetons du lest et nous nous élevons davantage. Les nuages s'écartent au-dessus de nous, et nous voyons dans le ciel une place d'un bleu d'azur clair, semblable à celui que l'on voit de la terre par un temps serein. Le polariscope n'indique de polarisation dans aucune direction, sur les nuages en contact avec nous ou plus éloignés. Le bleu du ciel est, au contraire, fortement polarisé.

Fig. 331. — M. Barrai.

« Les oscillations du baromètre indiquent que nous cessons de monter, nous jetons du lest, ce qui détermine un nouveau mouvement ascendant. »

Heures. Baromètre. Thermomètre. Hauteur.

3h45m 338mm,05 — 35° 6,512m

« Nos doigts sont roidis par le froid, mais nous n'éprouvons aucune douleur d'oreilles et la respiration n'est nullement gênée. Le ciel est de nouveau couvert de nuages, mais laisse encore apercevoir le soleil voilé et son image. Nous pensons qu'il y a intérêt à voir si le froid augmentera si nous parvenons à nous élever davantage. Nous jetons du lest, ce qui détermine une nouvelle ascension.

« 4h 50m. Le baromètre marque 315mm,02. L'extrémité de la colonne du thermomètre du baromètre est inférieure, de 2 degrés environ, à la dernière division tracée sur l'instrument. Cette division est 37 degrés; la température était donc de 39 degrés

environ ; la hauteur à laquelle nous sommes arrivés est de 7,039 mètres.

« Le baromètre oscille de 315ram,02 à 326mm,20; ainsi l'aérostat oscille de 7,039 mètres à 6,798. Il ne nous reste plus que 4 kilogrammes de lest, que nous jugeons prudent de conserver pour la descente. D'ailleurs il est inutile de chercher à monter davantage avec des instruments désormais usuels; le mercure se congèle. Tout au plus pouvons-nous chercher à nous maintenir quelque temps à cette hauteur, mais, bien que l'appendice soit relevé pour éviter la sortie du gaz par son orifice, le ballon commence son mouvement descendant. Nous faisons nos prises d'air. Le tube de l'un de nos ballons se casse sous les efforts que nous faisons pour tourner le robinet, le second se remplit d'air sans accident. Mais le froid paralyse tous nos efforts; les observations sont , devenues impossibles; nos doigts sont inhabiles à j toute opération. Nous nous laissons descendre.

! Heures. Baromètre. Température. Hauteur.

oh2m 436mm,4° — 90 4,502m

« Nous rencontrons encore les petites aiguilles de

glace .

Heures.

Baromètre.

Température,.

Hauteur.

4S3mm,16

Le thermomètre marque -j- 2°,50

Le thermomètre argenté -j- i ,9 1

« 5h lt>ra. Le baromètre oscille de 598mm,05 à 618ram,0, parce que nous jetons notre lest, ce qui arrête notre descente; la température est de t°,8; la hauteur varie de 1 ,973 à 1,707 mètres.

« Les oscillations sont prolongées par les dernières portions de lest que nous jetons. Nous ne nous occupons plus que de modérer la descente, en sacrifiant tout ce que nous avons de disponiblej hors les instruments, et nous mettons les thermomètres dans leurs étuis.

« 5h30m. Nous touchons à terre au hameau de Deuse, commune de Saint-Denis-lez-Rebais, arrondissement de Coulommiers (Seine-et-Marne), à quelques pas de la demeure de M. Brulfert, maire de cette commune, située à 70 kilomètres de Paris. ►>

« Nous avons eu le bonheur de ne casser aucun instrument à la descente. Nous ne trouvons au village qu'une charrette pour nous transporter à la station la plus voisine du chemin de fer de Strasbourg, éloignée de 18 kilomètres. Le trajet fut pénible dans les chemins de traverse, par un ouragan violent et des pluies continuelles; le cheval s'abattit. Deux des appareils que nous tenions le plus à rapporter intacls à Paris furent brisés ou mis hors de service : le ballon

LES AÉROSTATS

Fig. 332. — MM. Glaïsher et Coxwell procèdent, dans la

à air et l'instrument indicateur du minimum de pression barométrique. Heureusement le thermomètre à minima de M. Walferdin fut rapporté intact, avec son cachet, au Collège de France. '

« Le cachet a été enlevé par MM. Regnault et Walferdin, et le minimum de température, déterminé par des expériences directes, a été trouvé de —39°, 67, par conséquent très-peu différent de la plus basse température que nous avions observée nous-mêmes sur le thermomètre du baromètre. »

Arago assura devant l'Académie des sciences, que la constatation de la présence

T. II

nacelle.de l'aérostat, à des observations météorologiques,

d'un nuage composé de petits glaçons, ayant une température d'environ 40°, en plein été , à une hauteur de 6,000 mètres audessus du sol de l'Europe, était la plus grande découverte que la météorologie eût encore enregistrée. Elle expliquait, selon lui, comment de petits glaçons peuvent devenir le noyau de- grêlons d'un volume considérable, car on comprend, disait-il, comment ils peuvent condenser autour d'eux et . amener à l'état solide, les vapeurs aqueuses contenues

dans les couches atmosphériques dans lesquelles ils voyagent. Arago ajoute que la même observation fait connaître la vérité de l'hypothèse de Mari otte, qui attribuait à des cristaux de glace suspendus dans l'air les halos, les parhélies et les parasélènes.

La présence de ce nuage, si étendu et si froid, permit à MM. Barrai et Bixio d'expliquer le refroidissement subit auquel furent en proie, à cette époque, plusieurs régions de l'Europe, qui se trouvaient dans la sphère de ces vapeurs glacées.

En 1852, M. Welsh, accompagné de M. Green, exécuta quatre ascensions dans un but scientifique. Les hauteurs auxquelles il parvint, sont de 5,950, 6,096, 3,850 et 6,990 mètres. La plus basse température observée par M. Welsh, fut de 24° au-dessous de zéro.

Comme résultat général de ses observations, M. Welsh a trouvé que la température de l'air décroît uniformément jusqu'à une certaine hauteur, laquelle varie d'un jour à l'autre; cette hauteur se maintient constante sur un espace de 600 à 900 mètres, après quoi la diminution reprend assez régulièrement. D'après les expériences de M. Welsh, la température atmosphérique décroîtrait, en général, d'environ 1 degré centigrade pour 165 mètres d'élévation, sans toutefois que cette règle soit constante.

Arago a donné dans le volume de ses Œuvres consacré aux Voyages scientifiques, quelques détails sur les expériences aéronautiques de M. Welsh. L'illustre physicien s'exprime en ces termes :

f En juillet 1852, le comité de direction de l'Ob- .ervatoire de Kew, près de Londres, résolut de faire faire une série d'ascensions aéronautiques, dans le but d'étudier les phénomènes météorologiques et physiques qui se produisent dans les régions les plus élevées de l'atmosphère terrestre. Cette résolution fut approuvée par le Conseil de l'Association britannique pour l'avancement des sciences. Les instruments furent immédiatement préparés : ce furent un

baromètre de Gay-Lussac, des thermomètres secs et mouillés, un aspirateur, un hygromètre condensateur de M. Regnault, un hygromètre de Daniell, un polariscope et des tubes en verre pour recueillir l'air. Le ballon employé fut celui de M. Green, qui accompagna constamment M. John Welsh, chargé des observations; il fut rempli de gaz d'éclairage. Quatre ascensions furent exécutées le 17 et le 26 août, le 21 octobre, le 10 novembre 1852. Dans les deux premiers voyages, M. Nicklin accompagna aussi M. Welsh. Le point du départ fut le jardin royal du WauxhalK

« Dans la première ascension, du 17 août, les voyageurs partirent à 3h 49 ra du soir, et touchèrent terre à 5h 20m , à vingt-trois lieues au nord de Londres. Ils s' élevèrent jusqu'à une hauteur de 5,947 mètres; la plus basse pression qu'ils obtinrent fut de 364mffl,5> et la température de — 13°,2. À terre, le baromètre marquait 755mm) t , et le thermomètre -f 21 °,8 . Un nuage couvrait l'horizon; sa limite inférieure fut atteinte à 762 mètres environ, et sa limite supérieure à 3,963 mètres au delà. Le ballon fut alors plongé dans un air pur, mais il régnait au-dessus, à une grande hauteur, une masse nuageuse épaisse. Une neige, formée de flocons étoilés, tomba de temps à autre sur le ballon;

« La seconde ascension, du 26 août, commença à 4h 43* du soir, et fut terminée à 7h 35m ; la descente eut lieu à dix lieues à l'ouest -nord-ouest de Londres. Le ballon s'éleva à une hauteur de 6,096 mètres, et la température la plus basse observée fut de — 10<>,3. A terre, la pression était de 760mia, 9,- et la température de-f- 19°,1* Quelques nuages étaient suspendus dans l'atmosphère, à une hauteur de 900 mètres environ; au delà, le ciel était pur et d'un beau bleu.

« La troisième ascension eut lieu, le 21 octobre, à 2h45m; les voyageurs descendirent à4h 20m, à douze lieues environ à l'est de Londres. Ils ne s'élevèrent qu'aune hauteur de 3,853 m. ; la plus basse pression observée a été de 475mm, 5, et la plus basse température de 3°,8. A terre, le baromètre marquait 759mm, 2, et le thermomètre 4- 1 4°,2. Entre 254 et 853 mètres, le ballon rencontra des nuages détachés et irréguliers ; à environ 915 mètres, il pénétra dans une couche nuageuse continue, dont la partie supérieure se terminait à 1,093 mètres. A sa sortie des nuages, le ballon projeta sur leur surface peu irrégulière une ombre entourée de franges. La lumière, directement réfléchie par le nuage, ayant été étudiée avec le polariscope, ne présenta aucune trace de polarisation.

« La plus grande hauteur à laquelle M- Welsh est parvenu a été atteinte dans le quatrième voyage, exécuté le 10 novembre. Lo départ eut lieu à2h21m, etla descente à 3h43m, près de Folkstone, à vingt-trois lieues à l'est-sud-est de Londres. Le ballon s'éleva jusqu'à 6,989 mètres, et la température minimum observée

LES AEROSTATS.

fut de — 23°,6; le baromètre indiqua une pression minimum de 310mBÛ, 9. À terre, le baromètre marquait 7 6iram, 1, et le thermomètre -f-9°,6. Un premier nuage fut rencontré à 152 mètres de hauteur ; sa surface supérieure se terminait à 600 mètres. Venait ensuite un espace de 620 mètres de hauteur, libre de tout brouillard. A 1,220 mètres, se trouvait un nuage qui se terminait à 1^494 mètres. Au delà, il n'y avait plus que quelques cirrhus placés à une trèsgrande hauteur.

« On voit que, dans leurs voyages, les aéronautes anglais n'ont pu qu'une seule fois approcher, mais sans l'atteindre, de la hauteur de 7,000 mètres, à laquelle sont parvenus Gay-Lussac et MM. Barrai et Bixio. La température très-basse de — 23°,6, observée par M. Welsh dans l'ascension du 10 novembre 1852, eût paru certainement extraordinaire si l'expédition faite par nos compatriotes, le 27 juillet 1850, n'avait montré un nuage ayant une température beaucoup plus basse.

« L'air rapporté par M. Welsh a été analysé par M. Milles, qui lui a trouvé la composition de l'air normal.

« Enfin, les observations hygrométriques, faites avec soin et en grand nombre par M, Welsh, à l'aide du psychromètre et de l'hygromètre de M. Régnault, n'ont pas indiqué d'extrême sécheresse ; au contraire, même dans les plus hautes régions, l'humidité atmosphérique relative s'approchait beaucoup dé la saturation Cl). »

En 1861 , Y Association britannique pour V avancement des sciences, assigna des fonds considérables, pour exécuter une série d'ascensions aérostatiques dans un but scientifique. M. Glaisher, chef du Bureau météorologique de Greenwich, se chargea d'effectuer lui-même ces hardis voyages d'exploration. M. Coxwell, aéronaute expérimenté, accompagna toujours M* Glaisher.

C'est au mois de juin 1861, que commencèrent leurs ascensions scientifiques.

La plus grande hauteur à laquelle les aéronautes anglais soient parvenus, est de 10,000 mètres. Dans cette ascension mémorable, qui eut lieu le 5 septembre 1862, le thermomètre descendit à 21 degrés au-dessous de zéro, vers 8 kilomètres d'élévation. A cette prodigieuse hauteur, le froid était si in-

(1) Àrago, Œuvres complètes, t. IX, pages 529-632. (Voyages scientifiques.)

tense, que M. Coxwell perdit l'usage de ses mains. Il ne put ouvrir la soupape, pour redescendre, en donnant issue au gaz, qu'en tirant la corde avec ses dents. Depuis la hauteur de 8,850 mètres, M. Glaisher était déjà sans connaissance, et bien peu s'en fallut que les deux voyageurs ne restassent morts et gelés dans l'atmosphère.

La marche des températures, dans les diverses ascensions de M. Glaisher, s'est montrée, d'ailleurs, fort irrégulière ; le mercure s'est maintenu au même niveau pendant un certain temps, lorsqu'on traversait un courant d'air chaud, et a même monté quelquefois de plusieurs degrés pendant que le ballon s'élevait. Ainsi, le 17 juillet 1862, la température resta à — 3° jusqu'à 4 kilomètres de hauteur; elle se maintint à + 5°,6 vers 6 kilomètres; et tomba ensuite rapidement jusqu'à — 9°, à 8 kilomètres de hauteur. Des irrégularités analogues furent observées les 18 août, 5 septembre, etc.

M. Glaisher a pu néanmoins, en prenant les moyennes d'un grand nombre d'observations, former un tableau qui donne la variation ordinaire de la tempéralure atmosphérique avec l'élévation. Il résulte de ce tableau que la quantité dont il faut s'élever pour avoir un abaissement de 1 degré centigrade, augmente constamment avec la hauteur que l'on occupe dans l'atmosphère. S'il faut, par exemple, s'élever de 50 à 100 mètres près du sol pour constater un abaissement de température d'un degré, pour obtenir le même abaissement, il faut s'élever de 550 mètres à 8 kilomètres de hauteur dans l'air. Par conséquent, le décroissement est devenu dix fois moins rapide qu'à la surface de la terre. Quand le ciel est couvert de nuages, le décroissement de la température, dans le premier kilomètre, est moindre que lorsque le temps est serein; ce qui se comprend facilement, si l'on réfléchit que les nuages jouent le rôle d'une sorte d'écran contre le rayonnement de la chaleur terrestre.

L'humidité diminue assez vite à mesure qu'on s'élève dans les hautes régions de l'air. A 6 ou 7 kilomètres de hauteur, elle n'est plus que les 12 ou 16 centièmes de ce qu'elle est quand l'air est saturé de vapeurs d'eau.

Fig. 333. — M. Glaisher.

L'électricité de l'air est positive, elle diminue avec la hauteur, comme l'humidité ; à 700 mètres, l'électroscope n'en acccuse presque plus de traces.

Les expériences ozonométriques n'ont fourni aucun résultat décisif.

En ce qui concerne les observations physiologiques, on a trouvé, en général, que les mouvements du pouls sont accélérés ; mais ce phénomène est peu constant, et diffère d'une personne à Fautre. Les mains et les levers de M. Glaisher bleuirent plusieurs fois entre 6,000 et7,<>00 mètres de hauteur.

M. Glaisher a fait, sur la propagation des sons, plusieurs expériences intéressantes. On entendait, à une hauteur de 3 kilomètres, l'aboiement d'un chien. Le sifflet d'une loco-

motive fut perçu à la même hauteur; on l'entendit même un jour que l'atmosphère était extrêmement humide, à une hauteur de six kilomètres et demi dans l'air. C'est la plus grande hauteur à laquelle l'oreille ait pu percevoir des bruits partis de la surface terrestre.

Dans la même ascension exécutée à la fin du mois de juin 1862, M. Glaisher entendit le vent gémir sous lui, lorsqu'il se trouvait à 3 kilomètres d'élévation. Le 31 mars de la même année, le sourd murmure de Londres s'entendait encore à 2 kilomètres de hauteur. Un autre jour, au contraire, les cris de plusieurs milliers de personnes n'étaient plus perceptibles au-dessus de 1,500 mètres.

Il n'est pas sans intérêt de rappeler, à ce propos, une expérience faite en 1784 par Boulton, l'associé de James Watt. Boulton lança un ballon plein de gaz hydrogène, muni d'une mèche à poudre destinée à enflammer le ballon à une certaine hauteur, afin de savoir si le bruit du tonnerre est dû à une seule détonation répercutée par les échos des nuages, ou à une série de détonations successives. Quand l'aérostat prit feu et éclata dans les airs, on crut remarquer une certaine ressemblance entre son explosion et le bruit du tonnerre ; mais les cris de la foule qui assistait à cette curieuse expérience, empêchèrent d'apprécier nettement la nature du bruit que produisit l'explosion.

Le 31 mars et le 18 avril 1863, M. Glaisher fît des observations très-intéressantes sur le spectroscope^ c'est-à-dire l'instrument d'optique qui permet d'examiner la nature de la lumière décomposée, et d'observer les raies obscures qui existent dans ce spectre.

Le 31 mars 1863, M. Glaisher partait du palais de Sydenham, à 4 heures du soir, par une température de ~f- 10 degrés. A plus de 2 kilomètres de hauteur, il entendait encore le murmure lointain de Londres. A I S kilomètres la vue était admirable : la grande

ville, avec ses faubourgs et les campagnes qui l'environnent, se développait en un panorama magnifique. On distinguait Brighton, Yarmouth, Douvres et la falaise de Margate. Au nord, le ciel était voilé de nuages. Au sud et sous le ballon même, on apercevait quelques cumulus semblables à des flocons de coton épars sur la terre. On voyait ailleurs des nuages solitaires entourés d'un ciel bleu et serein.

Le but de cette ascension était l'étude des raies noires de Frauenhofer dans le spectre solaire et dans le spectre provenant de la lumière diffuse de l'atmosphère. M. Glaisher avait emporté avec lui un spectroscope, composé d'un tube muni d'un prisme, d'un objectif et d'une lunette dirigée sur le prisme. C'esJ le même appareil qui avait déjà servi dans l'expédition astronomique envoyée au pic de Ténériffe.

Comme on ne pouvait faire dans un aérostat, des mesures micrométriques, on dut se borner à constater l'aspect du spectre à différentes hauteurs. Au niveau du sol, on s'assura que la raie noire B dans l'extrême rouge et la raie G dans le violet, étaient les limites visibles du spectre de la lumière diffuse du ciel. Le spectre solaire direct s'étendait à peu près jusqu'à la raie H, dans le violet. On y distinguait, en outre, les raies G, D, F, G, et beaucoup de lignes intermédiaires.

Voici maintenant les altérations qui furent constatées dans le spectre solaire, par M. Glaisher, à mesure qu'il s'élevait. A 800 mètres de hauteur, les raies extrêmes B et G semblèrent un peu affaiblies. A 1,600 mètres (un mille anglais), le spectre était raccourci aux deux extrémités ; la raie B était invisible, G douteuse. A 3,200 mètres, la raie G disparut aussi, et la région violette du spectre se ternit; on ne vit rien au delà des deux raies D et F. A 4,800 mètres d'élévation, le violet s'effaça avec la raie F. Dès lors, le spectre se raccourcit de plus en plus ; à la hauteur de 6,400 mètres, il n'en restait plus

qu'une petite nuance jaune. A 7,240 mètres (quatre milles et demi), on ne vit plus rien. En descendant de nouveau à la hauteur de 4,800 mètres, où l'on arriva à S heures 43 minutes, après l'avoir atteinte pour la première fois une heure auparavant, on ne vit pas do spectre ; M. Glaisher ouvrit la fente du spectroscope, et il aperçut alors une faible trace de couleur. Ce dernier fait suggéra l'idée que le spectre se raccourcissait à mesure que le soleil se rapprochait de l'horizon, et que le jour baissait, On toucha terre à 6 heures et demie, juste au coucher du soleil.

Les observations de M. Glaisher ne décidaient donc pas la question de savoir si la hauteur à laquelle on s'élève, influe beaucoup sur la forme du spectre solaire. Une nouvelle ascension dans l'air était indispensable : elle eut lieu le 18 avril 1863, à i heure de l'après-midi. M. Glaisher emporta le même appareil, etil le couvrit de drap noir, pour éviter la lumière diffuse latérale. Au bout de deux minutes, on s'était élevé de 1 kilomètre;

à 2 heures et demie , on atteignit la plus grande hauteur, 4 milles et demi (7,250 mètres). Quelque temps avant d'atteindre le quatrième mille, M. Glaisher perdit toute trace du spectre en observant la région nord du ciel; le soleil n'était pas visible à cause de la position du ballon. Il conçut alors des inquiétudes, croyant d'abord qu'il y avait quelque chose de dérangé dans le spectroscope. Mais tout était en bon état. Il était évident que la lumière diffuse du ciel sans nuage est trop faible pour donner un spectre, excepté dans le voisinage du soleil. Quand le tournoiement du ballon permettait d'approcher le tube de l'astre radieux, le spectre reparaissait ; enfin, un rayon direct de lumière solaire frappa la fente du spectroscope, et M. Glaisher vit immédiatement le spectre dans tout son éclat, depuis la raie À jusqu'au delà de H* Il distinguait d'innombrables raies noires, beaucoup plus que lorsqu'il se trouvait au niveau du sol ; tandis qu'on aurait dû s'attendre à voir s*effacer peu à peu un certain nombre de raies telluriques, dues à l'absorption de l'atmosphère terrestre.

M. Glaisher tire, de ce fait, la conclusion, prématurée, selon jious, qu'il n'y a pas de raies telluriques ; . il aurait fallu, pour décider cette question, faire quelques observations.

La descente de l'aérostat fui très-périlleuse* M. Coxwell, qui dirigeait ses regards vers la terre, s'aperçut tout à coup, qu'on s'approchait de la côte de la Manche. Pour ne pas tomber à la mer, il résolut de redescendre à toute vitesse. On donna donc issue au gaz, et le ballon s'abattit avec une effrayante rapidité. Heureusement la nacelle était construite en forme de parachute, et l'on put ralentir la vitesse en jetant du lest. Néanmoins les trois derniers kilomètres furent franchis en quatre minutes seulement, et le choc fut si violent que la plupart des instruments furent brisés. On ne conserva

que quelques ballons d'air recueilli dans les plus hautes régions. C'est à 2 heures 50 minutes que nos aéronautes touchaient terre, près de la station de Newhaven.

Un résultat important des dernières ascensions scientifiques de M. Glaisher, c'est la détermination de la loi de décroissance des températures selon la hauteur. Les résultats que nous avons rapportés plus haut (page 611) laissaient indécis le véritable chiffre de cette décroissance. Dans ces dernières observations M. Glaisher obtint des chiffres plus positifs. Selon lui, quand le ciel est serein, la température s'abaisse d'abord de 1 degré centigrade par 55 mètres ; mais vers 9 ou 10 kilomètres d'élévation, la décroissance se ralentit considérablement ; elle n'est que de 1 degré pour 550 mètres.

Ainsi, ce rapport varie beaucoup, et l'on a eu tort de le supposer constant (on avait admis jusqu'à un abaissement régulier d'un degré par 165 mètres).

Dans son ascension du 31 mars 1863 , M. Glaisher trouva la température de l'air à 48 degrés au-dessous de zéro, vers 7,250 mètres d'altitude. Quel froid énorme doit régner, d'après cela, dans les régions planétaires !

Dans une ascension faite au mois de juillet suivant, M. Glaisher entra dans un nuage, à 600 mètres d'élévation. Il entendit à 3 kilomètres, une sorte de gémissement qui venait des régions inférieures et semblait annoncer un orage. A 3 kilomètres et demi, il rencontra une petite pluie. Il entra ensuite de nouveau dans les nuages. La température oscillait autour du point zéro ; à 5,200 mètres, elle était monté à 2 degrés ; vers 5,600 mètres, elle était tombée à 5 degrés. Vers 6,800 mètres, elle atteignit son minimum : 8 degrés au-dessous de zéro. Le ciel, à cette hauteur, était couvert de cirrhus, et il était d'un bleu pâle dans les éclaircies. On planait au-dessus des nuages, mais tout alentour on ne voyait qu'une immense mer de

LES AÉROSTATS

brouillards, sans formes nettement accusées.

Dans la descente, de grosses gouttes d'eau tombaient sur le ballon, lorsqu'on était encore à 5 kilomètres du sol. Depuis 4 jusqu'à 3 kilomètres de la terre, on traversait une tourmente de neige. Seulement, au lieu de tomber, la neige semblait s'élever autour du ballon, qui descendait plus rapidement. On ne voyait guère de flocons neigeux, mais beaucoup de cristaux aciculaires. La neige cessa à 3 kilomètres de hauteur; les couches inférieures de l'air offraient alors une teinte brune, excessivement foncée et sombre. A 1,500 mètres, les aéronautes avaient épuisé leur lest, et le ballon tomba comme un corps inerte. Il arriva à terre en produisant un choc terrible qui brisa plusieurs instruments.

Tel est le résumé des observations faites par le physicien anglais pendant ses dernières ascensions aérostatiques, faites en 1863. Elles ont fourni sur plusieurs points de la physique du globe, des éclaircissements utiles. La décroissance de la température, celle de l'humidité et de l'électricité, selon la hauteur, sont les faits météorologiques sur lesquels M. Glaisher a réuni le plus de renseignements nouveaux, sans qu'il soit permis néanmoins de regarder comme définitifs les rapports qu'il a notés entre l'abaissement de température et la diminution de l'humidité, selon la hauteur. De nouvelles expériences sont nécessaires pour fixer avec précision ces lois météorologiques.