CHAPITRE XIV

La mécanique de l'atinosphère.

L'air atmosphérique étantungaz, doit obéir à toutes les lois auxquelles sont soumis les autres gaz. En particulier^ il obéit aux lois de Mariotte et de Gay-Lussac ; on peut lui appliquer les principes de Pascal et d'Archimède ; il transmet dans tous les sens la pression qu'il reçoit ; quand il est emprisonné dans un récipient, il exerce une pression sur le vase qui renferme ; quand il circule dans des conduites, il subit des frottements contre les parois des tubes dans lesquels il voyage, et sa pression y subit les fluctuations qu'étudie la science spécialede l'Aérodynamique. Nous n'avons pas à entrer dans le détail de ces phénomènes : ceux-là seuls nous intéressent qui affectent l'atmosphère prise dans son enseimble.

Mais, dans cet ensemble, bien des points sont encore obscurs. Aujourd'hui que l'homme est arrivé à faire la conquête de l'atmosphère, non plus « statiquement » par l'aérostat, mais « dynamiquement » par l'aéroplane, il se trouve que ce sont les lois de la dynamique de Tair qui sont à la base du nouveau mode de locomotion et que précisément les coefficients numérimies qui figurent dans leurs formules sont insuffisamment déterminés. Les mouvements des masses d'air, mouvements qui peuvent être si dangereux pour

Taviateur se produisent souvent dans des conditions mal connues. Et il se passe, en matière de navigation aérienne, quelque chose d'analogue à ce qui s'est passé en matière de navigation maritime : la conquête de rOcéan a précédé la naissance de l'Océanographie tout comme la conquête de l'air sera venue avant que soit mûre la science de l'atmosphère.

Au premier rang des phénomènes mécaniques de l'atmosphère, il faut placer le vent. On nomme ainsi tout mouvement de translation de l'air d'un point à un autre du milieu atmosphérique. Le vent traduit la tendance à l'équilibre qui sollicite les molécules gazeuses à chaque instant. Y a-t-iî entre deux points de l'atmosphère une différence de densité, quelle qu'en soit la cause ? Aussitôt les masses d'air plus denses se précipitent vers l'endroit où la densité de l'air est plus faible, afin de rétablir l'équilibre : mais ce rétablissement est forcément précaire, car les masses qui se mettent ainsi en mouvement, en quittant la position qu'elles occupaient tout d'abord, y produisent une raréfaction causée pal* leur départ ; et ainsi, dès que l'équilibre aérien est rompu en un point, il se fait une série de mouvements qui ont tous entre eux des relations de cause à effet. Gomme, d'autre part, l'a densité ne saurait être la même en tous les points du globe à cause des inégalités de la température, on voit que l'équilibre statique de l'atmosphère n'est pas possible, qu'elle doit être en perpétuel mouvement : le « vent » est donc la manifestation permanente de son état général.

Causé par une différence de densité entre deux masses d^air, le vent dépend de tout ce qui peut occasionner cette différence, c'est-à-dire d'une différence ^e température ou d'une différence de pression. Dès que le mouvement de translation de l'air est commencé, il subit l'influence de la rotation de la Terre,

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se trouve dévié à droite de sa trajectoire initiale dans rhémisphère nord, à gauche dans Thémisphère sud, De plus, c'est une loi générale des fluides en mouvement que le mouvement même de leurs molécules en modifie la pression : un courant d'air occasionne une dépression sur l'axe de sa trajectoire. Donc, par un réflexe remarquable, causé par une différence de pression, les vents sont à leur tour la cause d'une diminution de pression. C'est un cas particulier de cette grande loi qu'on retrouve partout, en Physique, et que le professeur Le Ghâtelier a énoncée en lui donnant la forme la plus générale qu'elle puisse avoir : « La modification produite dans un système de corps en « équilibre par une variation de l'un des facteurs de « cet équilibre est de nature telle qu'elle tend à s'op- « poser à la variation qui la détermine ». On retrouve cette loi en électricité sous le nom de Loi de Lenz quand on étudie les courants d'induction.

Lèvent, s'il doit être étudié, doit pouvoir être mesure, et il faut avant tout en définir les caractéristiques. Ces caractéristiques sont sa direction et son intensité, La direction est le « nom » du vent, c'est-à-dire la désignation dn point de l'horizon d'où il vient. Quant à l'intensité du courant d'air, elle peut se mesurer, soit par la vitesse de translation des molécules d'air, soit par la pression qu'elles exercent sur une surface plane normale à la direction de leur déplacement.

Et c'est ici que commencent les ténèbres, c'est-àdire au début même de l'étude du vent. On « admet » que la pression exercée par un vent de vitesse donnée

f est proportionnelle au carré de cette vitesse, si la surface est normale à sa direction. Il y a donc à déterminer un « coefficient » de proportionnalité, et ce

1 coefficient est généralement désigné par le symbole K.

f Mais si l'on s'entend sur le symbole, l'ac^cord est loin <i'ètre parfait au sujet de sa valeur numérique. Les

marins, mettant à profit Texpérience* multiséculaire que leur ont donnée la construction et la manœuvre des navires à voiles, admettent pour Kla valeur 0,125, ce qui revient à dire qu'un yent animé d'une vitesse d'un mètre à la secoode exerce sur une surface normale d'uu mètre carré une pression égale à kg. 125 ou 125 grammes.

Voilà qui est simple. Mais les théoriciens de l'aviation ont eu à résoudre le même problème en sens inverse : les marins considèrent l'air en mouvement venant frapper une surface primitivement immobile, la voile d'un navire, tandis que les aviateurs considèrent une surface en mouvement venant rencontrer l'air supposé en repos. A-t-on le droit d'appliquer les mêmes raisonnements à ces deux cas qui diffèrent au point d'être contraires ?

Les expériences tentées semblent montrer que l'on ne peut pas indifféremment déterminer ce coefficient K par l'une ou par l'autre méthode. Alors que M. Eiffel, l'un des maîtres les plus autorisés de l'aérodynamique, mesurait K en faisant circuler, dans un long tunnel, de l'air qui venait heurter une plaque immobile perpendiculaire à la propagation, le duc de Guiche fixait à une rapide automobile la plaque sur laquelle il étudiait la pression que son mouvement y provoquait de la part de l'air extérieur en repos. L'automobile elle-même n'est-elle pas, dans ce cas, un facteur de perturbation d'autant plus grave que sa vitesse est plus grande et que la complexité de sa forme interdit tout calcul d'un terme correctif ? D'un côté, Cailletet avait fait, avec cette merveilleuse conscience expérimentale qui caractérise tous ses travaux, une série d'expériences, à la Tour Eiffel, pour déterminer la résistance de l'air sur les corps qui tombent en chute libre. Les résultats de toutes ces mesures ne sont pas le moins du monde concordants : ils le sont même si peu qu'ils varient du simple au double et sont com-

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pris entre 0,07 et 0,16* Cependant, à mesure que se multipliaient les déterminations, à mesure que les expériences, de mieux en mieux faites, sont aussi mieux discutées, les probabilités semblent se dessiner en faveur du nombre K = 0,08, qui est la moyenne des expériences du colonel Gh» Renard, de M. Eiffel, de MM. Caille te t et Golardeau.

Mais ce n'est pas tout d'avoir une valeur « probable» des coefficients: il y a autre chose encore à considérer. Quant un appareil d'aviation se meut dans l'atmosphère, ce n'est pas normalement qu'il y pénètre, c'est obliquement, pour qu'il y ait une résultante de sustentation appliquée de bas en haut, et empêchant ainsi l'appareil de tomber. Or, «l'angle d'attaque», c'est-àdire l'angle d'inclinaison des surfaces portantes avec la trajectoire, doit intervenir dans la formule qui exprime la loi, mais comment doit-t-il y figurer ?Estce par son sinus ? Est-ce par une fonction moins simple dans un des termes de laquelle intervient le carré de ce sinus ? Est-ce par une fonction complexe de la tangente ? La seule énumération de ces différentes « formes » posées montre que l'accord est loin d'être fait sur cette question qui est, pourtant, la partie fondamentale de la loi de la résistance de l'air, loi dont la connaissance est capitale pour l'aviation.

Quand des masses d'air sont en mouvement dans l'atmosphère, c'est-à-dire « quand il fait in vent », il est rare que les molécules se meuvent sur une surface parallèle à celle du géoïde, c'est-à-dire sur une surface de niveau : la surface sur laquelle elles se déplacent théoriquement est une surface isobare, inclinée par rapport aux surfaces de niveau. Le vent a donc, non seulement une composante horizontale, mais aussi une composante verticale, à l'étude de laquelle les météorologistes, confinés dans l'observation des phénomènes localisés dans les couches toutàfait basses

de l'atmosphère, n'ont attaché jusqu'ici que trop peu d'importance. Les Observatoires de Zi-Ka-Weï, en Chine et de Manille ont des enregistrements suivis de cette composante, et nous en avons parlé au chapitre qui traite des variations de la pression atmosphérique. 11 y a donc une composante verticale du mouvement de l'air, et cette composante a une importance qui n'échappe à aucun esprit réfléchi.

Mais l'étude de cette composante, encore qu'elle constitue un important progrès, ne remédie pas complètement à l'insuffisance de l'étude du vent horizontal dont se contentent la plupart des météorologistes : comme l'a dit si justement l'ingénieur de la marine Marbec au début de ses conférences sur l'Aérodynamique : « Croire un état dynamique de V atmosphère défini par le vent^ cesty en Océanographie^ connaître le Gulf-Stream ou le courant de marée et ignorer la houle ».

La constatation des faits les plus courants, les plus journellement familiers démontre nettement la nonuniformité du régime des vents. Regardez les ondulations des épis mûrs d'un champ de blé ? Sont-ils tous uniformément inclinés sur leurs tiges? Non ; et c'est cependant l'attitude qu'ils devraient avoir, sous le double effet de la pression du vent et de l'élasticité de la paille qui les supporte. Quand ce vent, par une journée de tempête souffle au-dessus de nos maisons, nous entendons celles-ci résonner d'une sorte de hululement, non pas continu comrtie cela devrait être si le vent était régulier dans sa violence, mais au contraire, saccadé, se renforçant par à-coups soudains, s'apaisant à d'autres moments; la discontinuité de leurs plaintes ne fait que traduire la discontinuité du vent qui les fait gémir.

Si de la Terrenous portons nos regards sur l'Océan, le même spectacle nous frappe lorsque la surface de la mer est tranquille et qu'une petite brise, se mettant

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à souffler vient à en ternir la surface jusqu'alors spéculaire. Cette altération du miroir liquide n*est pas uniforme : elle a lieu « par places » ; aux portions ridées de la plaine liquide succèdent des zones absolument calmes, et ainsi de suite. La, risée, cas particulier du vent, est donc, comme celui-ci, essentiellement discontinue et trahit cette discontinuité par celle de l'effet qu'elle produit sur la surface des eaux. Enfin, deux anémomètres, de précision placés à quelques mètres à côté ou ^u-dessus l'un de l'autre, n'indiquent pour ainsi dire jamais la même vitesse pour le vent qui fait tourner leurs ailettes.

Ainsi le vent uniforme, le mouvement de translation pur et simple, tel que le définissent les météorologistes, pour simplifier sans doute leurs études, ce « vent » à vitesse constante n'est qu'une fiction de l'esprit. Tout nous incite à penser, au contraire, que l'atmosphère, comme l'Océan, est le siège d'une véritable « houle aérienne », houle complexe à cause des multiples causes de perturbation qu'elle comporte, houle d'autant plus difficile à étudier que nous l'ignorons, parce qu'elle met en mouvement rythmique des molécules d'air transparentes, donc invisibles.

On peut se figurer avQC beaucoup de vraisemblance, l'état du milieu atmosphérique comme analogue à celui de la surface libre de l'Océan; parcouru sans trêve par des systèmes d'ondes obéissant à des lois rythmiques bien déterminées et dont la houle marine est la manifestation la plus courante et la plus simple. L'atmosphère serait ainsi le siège d'ondes aériennes analogues, communiquant aux masses gazeuses des mouvements de vibrations isochrones dont le régime serait d'autant plus régulier qu'on serait à une altitude plus considérable, c'est-à-dire plus éloigné du sol dont les aspérités, par les obstacles dont elles imposent

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l'assaut aux masses gazeuses en mouvement, troublent la régularité de propagation du mouvement ondulatoire. .

C'est de ces « vagiîes atmosphériques » que profite, selon toute probabilité, Toîseau dans la plupart des cas du «vol à voile». Avec un sens que nous n'avons pas mais que, sans nul doute, il possède, il «sent» l'arrivée de la vague aérienne et se laisse emporter par elle; ainsi élevé, il acquiert de l'énergie potentielle et peut ensuite redescendre contre le vent en utilisant à la fois, par l'inclinaison de ses ailes, son poids et la résistance de l'air.

Ces ondes aériennes deviennent cependant visibles pour nous dans certains cas, lorsque l'air dans lequel ' elles se propagent est chargé de gouttelettes liquides qui constituent les masses nuageuses. Ces nébulosités s'accumulent aux «nœuds» de vibration et ceux-ci sont rendus visibles par de longues files parallèles de nuages, dessinant dans le ciel de longues stratifications, comme les sillons gigantesques d'un immense champ labouré. Ce sont les « ondes stationnaires » du mouvement vibratoire. Nous avons vu, en parlant de la circulation générale de l'atmosphère, comment Helmholtz, faisant de ce problème une analyse magistrale, avait été amené à conclure que, précisément au sein des grands courants aériens éloignés du sol, doit se manifester cette double périodicité dans le temps et dans l'espace; et, à la surface de séparation des deux couches animées de tels mouvements doivent précisément se produire ces « ondes stationnaires », ces remous rythmés qui se traduisent à nos yeux par les alignements parallèles des strates nuageuses.

En Océanographie, quand on cherche la loi des mouvements rythmiques de la surface des mers, on observe et on étudie une houle théorique due au

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mouvement orbi taire des molécules d'eau. Chacune de celles-ci décrit une orbite sensiblement circulaire dans uDj plan vertical; cette orbite est décrite dans un mouvement dont la période est unique, dont l'amplitude varie du fond à la surface suivant une loi exponentielle et dont la phase est la même pour toutes les molécules situées sur un plan vertical perpendiculaire au plan orbitaire. Il en résulte que la surface de la mer prend le profil d'une trochoïde et, h^ien que la position moyenne d'une molécule liquide demeure invariable, le profil tout entier semble animé d'un mouvement de translation; c'est ce qu'exprimaient, au Moyen Age, les philosophes scolastiques quand ils disaient : Non materia ipsa^ sed forma maieriœ progreditur.

Une telle houle peut s'étudier matériellement : elle est caractérisée par son amplitude ou hauteur, c'està-dire par la distance verticale d'un creux à un sommet; par la longueur d'onde, c'est-à-dire par la distance horizontale entre deux crêtes, et enfin par la vitesse de propagation ou célérité, c'est-à-dire par la vitesse avec laquelle une crêto succède à une autre crête. Or, remarquons immédiatement combien la notion de la houle complique l'état dynamique de la mer : elle est indépendante des courants et son effet se superpose au leur; les grandes houles de l'Atlantique se propagent sur les eaux indépendamment du mouvement de translation dont celles-ci sont animées (Ju fait du Gulf-Stream.

Dans la considération des mouvements atmosphériques tels qu'on les a jusqu'à présent étudiés, on fait abstraction de la houle pour ne considérer que le courant, alors que les difficultés de la navigation proviennent surtout de la houle. Dans les gros temps de l'Atlantique, c'est à lutter contre les vagues que le marin doit employer son courage et son sang-froid et non pour lutter contre le paisible Gulf-Stream

qui promène toujours avec la même vitesse la masse de ses eaux attiédies à leur départ par le Soleil des tropiques.

Et la houle aérienne est, selon toute vraisemblance, un phénomène bien plus complexe que la houle océanique : dans celle-ci, en effet, il y a un plan horizontal directeur de la propagation et les orbites décrites par les molécules ont leurs axes toujours horizontaux, tandis que, dans les ondulations aériennes, il n'y a pas de plan horizontal directeur et les axes ne demeurent probablement pas horizontaux.

Pour souligner davantage encore la faute que Ton commet en cherchant à réaliser des avions capables de lutter contre un vent que Ton suppose uniquement être un mouvement de translation, alors qu'on n'a aucun souci des mouvements ondulatoires, nous reprendrons la comparaison avec les mouvements dé la mer. nous dirons, avec l'ingénieur Marbec, que, alors qu'on dit simplement, pour qualifier un avion, qu'il a «volé par un vent de n mètres », jamais, pour qualifier un bateau, on ne dirait : « il a tenu la mer par un courant de n nœuds ». Si, en effet, ce courant était seul en jeu, il suffirait que le moteur qui propulse le bateau fût assez puissant pour le remonter. Mais il y a la houle contre laquelle doit lutter le bateau, et c'est cette houle, ce sont les vagues qu'elle comporte qui sont l'objet de la constante attention du timonier.

L'aéroplane dans l'atmosphère est donc comme un canot, non pas sur un fleuve à courant constant, mais sur une mer houleuse, avec cette différence qu'il ne « voit » pas cette houle invisible, qui agite des molécules transparentes, et qu'il se trouve dans les conditions de lutte où serait ce canot sur la mer si son pilote, aveugle, ne voyait pas les lames qui le menacent. Houle et courant sont, sur mer, des phénomènes indépendants l'un de l'autre et entre lesquels

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on n'aperçoit pas de relation immédiate. Sans doute, en est-il de même dans l'atmosphère.

Pourra-t-on connaître un jour ces lois générales de la dynamique de l'air? Il faut l'espérer, sans quoi nos efforts seraient inutiles, et l'histoire de la science est là pour nous montrer, à coups de découvertes, qu'ils ne l'ont jamais été.

Cependant, on est obligé de reconnaître l'incertitude où nous sommes relativement à la connaissance, même qualitative, de ces lois. Malgré les précautions prises par les expérimentateurs de ces dernières années, malgré l'excellence de leurs méthodes et la précision de leurs appareils, les résultats auxquels ils arrivent sont si peu concordants que les divergences entre les nombres qui les traduisent dépassent de beaucoup les erreurs les plus grandes qu'il serait possible d'admettre.

Il est à peine besoin de rappeler ici que, devant l'incertitude des résultats , les expérimentateurs ont essayé de connaître, non plus seulement les effets du milieu en mouvement sur l'obstacle solide muni des appareils de mesure adéquats, mais l'état de ce milieu lui-même, et ils ont cherché à rendre visibles ces invisibles molécules d'air en leur incorporant des fumées dont l-es particules, diffusant la lumière, permettaient de photographier le phénomène aérodynamique soumis à l'étude. Or, ce qui frappe dans toutes ces recherches, dont quelques-unes sont des merveilles d'expérimentation aussi habile que consciencieuse, c^est l'existence permanente des remous et des oscillations de l'air : jamais on ne constate d'écoulement régulier.

Les expérimentateurs les plus sincères ont, d'ailleurs, tous la même tendance : prendre des moyennes qui éliminent les écarts accidentels. Or, si ces écarts sont l'exception dans un phénomène susceptible d'at-

teindre un régime pyermanent, ils sont, au contraire, la règle dans un phénomène à régime essentiellement variable. Il en est de même pour les valeurs extrêmes que déterminent les expériences en cette matière : elles ne donnent pas plus Tidée du phénomène que les positions extrêmes du pendule en oscillation, qui ne sont pas des positions d'équilibre, mais bien des positions limites, ne donnent une idée de la loi de son mouvement. Et la vieille habitude des hommes de laboratoire, de chercher à représenter un phénomène par une courbe qui passe à égale distance des points anormaux et que Ton trace « en se laissant guider par le sentiment de la continuité », n'est plus admissible en matière d'aérodynamique. De plus, comme le fait si justement remarquer l^.Alex. Sée dans les belles et très impartiales études qu'il a faites sur ce sujet, la définition même des « constantes (?) » aérodynamiq\ies suppose des conditions à peu près irréalisables. C'est ainsi que le fameux coefficient K se définit par la poussée de l'air sur un plan mince carré. Le plan est supposé infiniment mince, ce qui n'est pas réalisable. On est donc obligé de lui donner une certaine épaisseur. Or, jusqu'à présent, le rapport de cette épaisseur aux dimensions linéaires de la plaque ne figure dans aucune expression analytique- La définition du coefifcient K suppose des conditions qui ne • sont atteintes qu'à la limite des essais matériellement possibles; si donc on trouve une loi, ce ne sera qu'une loi asymptotique dans laquelle la courbe serait encore très éloignée de l'asymptote. Et rien ne dit même que, si l'on trouve cette loi, son expression ne variera pas suivant la manière dont on se sera approché de la limite en question. Dès lors, les phénomènes delà dynamique aérienne n'étant pas simples, ne sont pas susceptibles d'une détermination unique ; leurs « constantes » sont multiples et il n'est même pas démontré que chacune d'elles soit susceptible d'une

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détermination précise. Et suivant l'expression de M. A. Sée, il n'est pas certain, dans ces conditions, qu'en perfectionnant indéfiniment l'expérimentation, on améliore, dans la même proportion, la précision des résultats : la nature même des phénomènes semble devoir laisser planer une certaine dose d'inexactitude que l'on a le devoir de chercher à restreindre, mais qu'il serai bien difficile, je crois, de faire disparaître complètement.

Si j'insiste sur ces conclusions, ce n'est pas pour en souligner lecôtéun peu pessimiste. Au début d'une nouvelle conquête du génie humain, conquête qui va révolutionner les conditions, non seulement de la vie sociale, mais aussi des échanges entre les peuples, il faut agir vis-à-vis du conquérant comme on agirait en conscience vis-à-vis d'un nouveau chef : la flatterie n'est pas de mise et le vrai dévouement consiste à mettre en évidence les efforts qui restent à faire, bien plus qu'à s'arrêter complaisamment au spectacle des victoires déjà remportées.

Les difficultés que l'on rencontre dans l'étude de la dynamique aérienne sont grandes : nettement signalées, elles sont déjà moins insurmontables, puisque l'on peut, du moins, les attaquer de face. Quelque discordants que soient les résultats acquis jusqu'à présent, chacun d'eux a cependant son importance, du moment qu'il est le résultat d'expériences consciencieuses, faites et enregistrées sans parti pris, sans idée préconçue. 11 aura ainsi son intérêt dans la coordination d'ensemble que l'on arrivera certainement à faire quelque jour et ainsi contribuera pour sa part, à l'obtention du résultat cherché.

De tout cela résulte une nécessité absolue : faute de connaître avec précision la ou les lois des mouvements atmosphériques, il est indispensable de suppléer par l'expérience directe à l'incertitude où nous sommes à

leur sujet, et il est nécessaire de demander à l'atmosphère elle-même de nous renseigner sur son régime au moment même où nous nous disposons à Faffronter. Une science nouvelle vient de naître pour réaliser ce besoin : c'est VAérologie.

Les méthodes ordinaires de la météorologie sont, en effet d'une insuffisance complète. Que fait le météorologiste? il étudie l'atmosphère, non pas à l'altitude à laquelle voyage l'aviateur qui le consulte, mais à la surface de la Terre, non pas dans la région où volent les rapides oiseaux, mais sur le sol où rampent les tortues; ayant à étudier la forme des surfaces isobares il se contentera de peu et se bornera à en étudier les intersections avec la surface extérieure du globe, et à tracer ces lignes sur ses cartes quotidiennes.

Ainsi ferait un studieux qui, vivant à la manière des mollusques sur le fond de l'Océan qu'il serait condamné à ne jamais quitter, aurait cependant l'ambition de connaître les lois des courants, des marées et des vagues qui en agitent la surface. Dans ces conditions, les renseignements que la météorologie donne aux aviateurs ne sont guère utilisables qu'au départ et à l'atterrissage : ce n'est pas beaucoup, ce n'est sûrement pas assez.

Puisque la météorologie n'est pas actuellement en mesure de fournir à l'aviation les renseignements qui lui sont indispensables, puisque de plus les quelques établissements où l'on étudie les caractères de l'atmosphère inférieure sont clairsemés, il était nécessaire de combler cette lacune par une organisation immédiate, partant sur les seules méthodesetsurles instruments, pouvant, à l'aide d'observatoires essentiellement transportables, donner des observations, non pas faites à Paris pour un vol à effectuer en Camargue, mais faites sur le lieu même du départ de l'avion.

Cette organisation a été réalisée grâce à la science et à la persévérance d'un de nos officiers du génie, le

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capitaine Sacconey, ancien élève de TEcole Polytechnique et qui, depuis longtemps, étudie le moyen d'utiliser scientifiquement les cerfs-volants et les ballonssondes. Il' a eu ridée très heureuse de profiter des ressources inépuisables que le moteur à explosion nous fournit aujourd'hui, et il a réalisé, dans une voiture automobile, un véritable observatoire météorologique, mais un observatoire autrement complet et autrement utile que les observatoires fixes.

Cette « voiture d'aérologie », comme l'a justement dénommée le savant officier, possède naturellement un moteur; mais par des débrayages et des embrayages spéciaux, ce moteur non seulement sert à propulser la voiture pour l'amener sur le terrain d'expérience, mais encore, à l'arrêt du véhicule, peut actionner à volonté un treuil, un dynamo ou un compresseur d'air. Sur la voilure elle-même se trouve un laboratoire d'aérologie très complet contenant des ballons-sonxies et les tubes d'hydrogène comprimé nécessaires à leur gonflement; deux sortes de théodolites servent à déterminer par des mesures angulaires les hauteurs atteintes par les ballons-sondes, ainsi que la distance des points sur la verticale desquels ils se trouvent. La voiture comprend encore deux cerfsvolants avec leur treuil, 4.000 mètres de câble et un très ingénieux appareil de photographie, automatique appelé « perce-brume '» et, qui permet de connaître avec précision la hauteur à laquelle se trouve la brume, ainsi que son épaisseur. .

Mais ce n'est pas tout : un mât télescopique de 25 mètres de hauteur, qui se développe sous l'action de l'air comprimé par le compresseur peut être installé en quelques instants. A son sommet il porte un anémomètre, et sert en même temps d'antenne pour la réception des dépêches radiotélégraphiques ; la voiture contient en outre tous les instruments météorologiques nécessaires : baromètre, thermomètre,

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hygromètre, électromètre. Une dynamo fournissant Téclairage et l'énergie nécessaires; un tour de précision permettant les réparations d'urgence, et une table de travail complètent ce remarquable ensemble qui est un véritable observatoire météorologique mobile.

Pour faire, avec ce précieux engin, les déterminations de vitesse et de direction du vent aux diverses altitudes, on emploie des méthodes et des appareils différents suivant la vitesse du vent inférieur qui souffle à la surface du sol.

Si ce vent est très faible, c'est-à-dire si sa vitesse estimée à vue, n'atteint pas deux mètres par seconde, on obtient des renseignements immédiats par l'emploi d'un petit ballon captif : l'inclinaison de son fil de retenue, et l'effort qu'il exerce sur un dynamomètre fournissent la donnée relative à la vitesse du vent ; l'azimut du plan dans lequel se trouve le û\ donne sa direction.

Si Ton a affaire à un vent moyen, de vitesse comprise entre 2 à 15 mètres par seconde, on emploie un ballon-sonde libre en feuille de caoutchouc, gonflé à l'hydrogène. Grâce à l'élasticité de son enveloppe, ce ballon se dilate à mesure qu'il pénètre, en montant, dans des couches où la pression est moindre; il conserve ainsi une force ascensionnelle constante. Un ingénieux et simple appareil permet de faire, au départ, le « tarage » précis de chaque ballon, de façon à en connaître exactement la vitesse d'ascension : cette vitesse est de 200 mètres par minute, soit 100 mètres en 30 secondes. Les théodolites servent à viser le ballon et à déterminer les azimuts et les pentes de ses positions successives. La connaissance de la vitesse ascensionnelle permet de connaître, minute par minule la position du ballon et de projeter sa trajectoire, tant sur un plan vertical que sur le plan horizontal. Cette remarquable méthode avait déjà été employée par

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S. A. S. le Prince de Monaco au conrs de fses sondages aériens effectués il y a une dizaine d'années au-dessus de TAtlantique, dans la région des Açores.

Ces sondages, qui se font très rapidement grâce à la merveilleuse organisation de la voiture d'aérologie, sont poursuivis jusqu'à Téclatement du ballon qui, par beau temps, a lieu vers 8.000 mètres ou 10.000 mètres d'altitude; il se produit par 4.000 ou 5.000 mètres par temps d'orage, et la hauteur moyenne d'éclatement est 8.000 mètres. Ainsi, par la vitesse de translation horizontale du ballon, on est renseigné sur la vitesse des vents supérieurs; par l'azimut qu'il prend, on est renseigné sur leur direction; par les soubresauts qu'il peut manifester au cours de son ascension et que l'on observe à la lunette, on connaît les remous et les « vagues d'air w qui existent à l'altitude correspondante.

Il ne faut pas plus de vingt à trente minutes pour donner les renseignements jusqu'à 3.000 mètres de hauteur, ce qui est suffisant dans la plupart des cas. En deux heures, on fait le sondage aérien jusqu'à 10.000 mètres.

Enfin, par grands vents, c'est-à-dire par des vents soufflant à raison de plus de 15 mètres par seconde, et quand on veut explorer l'atmosphère à des altitudes inférieures à 1.000 mètres, on emploie des cerfs-volants qui donnent la vitesse du vent par la mesure de l'efî'ort de traction de leur fil de retenue sur un dynamomètre. D'ailleurs, grâce au treuil à moteur dont est munie la voiture, on peut lancer les cerfs-volants même s'il n'y a pas de vent du tout : il suffit, pour cela, de dérouler 1.000 ou 1.500 mètres de câble que l'on étend sur le sol et de mettre le treuil en mouvement à grande vitesse : l'enroulement rapide fournit ainsi le vent nécessaire au lancement du cerf-volant.

Ainsi, pour la première fois, grâce à la science

de nos officiers, les aviateurs seront renseignés d'une façon rapide et exacte sur i*état de l'atmosphère, et les renseignements qu'ils auront de la sorte seront véritablement utiles, puisqu'ils seront relatifs au lieu même d'où ils doivent s'envoler.

Les principaux travaux d'aérodynamique font toujours état important de cette notion des mouvements périodiques de l'atmosphère. Mouillard, en observant en Egypte le vol des oiseaux, avait affirmé que le faucon utilise les ondes aériennes; Soreau a étudié théoriquement la question et en a fait une analyse très complète ; il part du principe de l'indépendance du mouvement de vibration et du mouvement de translation d'ensemble, et arrive à exprimer le mouvement ondulatoire par une formule analogue à celle des vibrations lumineuses. Il conclut de ses calculs que les pulsations, plus irrégulières près du sol, s'atténuent à mesure qu'on s'élève. Ce qui est certain, c'est que, même en cas de mouvement de translation régulière à la surface de la Terre, toute aspérité de celle-ci renvoie verticalement le courant aérien, en trouble le régime et y crée un « remous» et un «vent vertical », ceci indépendamment du mouvement ondulatoire dont la masse en mouvement peut, en outre, être le siège.

A côté des beaux travaux théoriques de Soreau, il faut placer les recherches expérimentales de Langley et de Ghassériaud . Langley opérait avec des anémomètres d'une sensibilité extrême, Ghassériaud, avec un bolomètre qui accusait un courant d'air de quelques centimètres par seconde. Langley put montrer, par l'expérience, l'extrême irrégularité du vent : un courant d'air jugé régulier d'après les procédés ordinaires et animé d'une vitesse « moyenne » de 40 kilomètres â l'heure, a accusé, avec ses instru-

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ments, des vitesses variant de 16 à 77 kilomètres. On voit, d'après ces chiffres, combien est juste l'observation de M. Alex. Sée au sujet des moyennes dans de pareilles observations : les écarts de vitesses qu'un aviateur pouvait rencontrer dans ces conditions sont énormes, et la valeur de la vitesse moyenne de 40 kilomètres à l'heure n'a Hen de commun avec celle de 16 ou de 77 avec lesquelles il peut avoir à compter successivement en très peu de temps.

Ces pulsations de l'air sont, nous l'avons dit, mises à profit par l'oiseau dans le «vol à voile ». L'aviateur peut-il ou même pourra-t-il jamais les utiliser dans le même but? Nous allons examiner la chose de plus , près.

Quand un corps partant du repos terrestre se trouve dans un courant d'air, uniforme et sans pulsations, dont la vitesse de régime a une valeur déterminée et . constante V, il se trouve dans le même état que celui où, en air calme, il aurait une vitesse égale à — V. 11 dispose, au commencement, d'un potentiel cinétique égal à sa force vive, mais, cette réserve étant épuisée, il doit, en vertu du principe de relativité, forcément redescendre. Il est facile de démontrer que, au cours de cette descente nécessaire, toutes les trajectoires qu'il peut suivre d'un mouvement uniforme, quelles que soient les manœuvres qu'il effectue, sont comprises à l'intérieur d'un cône enveloppe à axe vertical, dont la base est sur le sol horizontal.

Dans ces conditions, si, au cours de sa descente en vol plané, il Vencontre un vent différent de celui dans lequel il se trouvait entraîné, en vertu de son inertie, il possède une différence de vitesse avec le vent et il bénéficie, en quelque sorte, d'un potentiel cinétique nouveau. Il lui est possible, dans ce cas, par des manœuvres appropriées, de s'élever, ou tout au moins de se maintenir. Les oiseaux, grâce à un sens spécial,

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perçoivent la différence de régime de l'air. L'aviateur pourra-t-il jamais accuser ces variations? C'est encore un mystère.

En tous cas, cette différence de vitesse avec le vent initial, qu'il peut rencontrer au cours de sa descente, peut être réalisée de plusieurs manières. Si le vent a une composante verticale ascendante, il est certain que l'aviateur, comme l'oiseau, peut l'utiliser pour s'élever : les oiseaux le savent et s'en servent, soit au voisinage des falaises sur lesquelles la réflexion du vent venant du large produit justement ce mouvement ascensionnel de l'air, soit en pleine mer, , au-dessus des grandes vagues dont les flancs inclinés jouent le même rôle pour renvoyer vers le haut les masses d'air qui viennent horizontalement les rencontrer. Récemment, M. Idrac a pu constater que le remous aérien produit à l'arrière des paquebots de la Manche donnait naissance à des mouvements verticaux dont la vitesse atteignait trois mètres, ce qui est suffisant pour le vol à voile de certains oiseaux. Si, dans un vent horizontal, le régime ondulatoire est très net, le passage des ondes successives pe^et une utilisation analogue ; si un vent horizontal est disposé par couches de directions ou d'intensités différentes, notre cas théorique se trouvera encore réalisé. Or, ce dernier cas se trouvera toujours au voisinage du sol terrestre, où la vitesse du vent est plus faible qu'à une certaine hauteur. Le vol à voile est donc théoriquement possible pour un aviateur, à condition qu'il ait la perception des changements de vitesse ou de direction du vent à mesure qu'il descend en vol plané vers la Terre.

On voit, par ce qui précède, que le « vol à voile », par vent constant ou par calme complet est absolument impossible. On voit, en outre, que la condition optima de stabilité pour un avion est un vent présentant le minimum possible de rafales, de risées, en

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un mot, de varîation brusques dans l'intensité et dans la direction. Au voisinage du sol, les accidents du relief terrestre ou les obstacles dus aux constructions provoquent toujours des vanations brusques et donnent aux courants d'air horizontaux des renvois dans le sens de la hauteur, qui peuvent retourner complètement un avion : trop près du sol, celui-ci n'aura pas le temps et l'espace nécessaires pour opérer une manœuvre de redressement, et sera infailliblement perdu.

La conséquence est que le vol de sécurité, pour un long parcours, doit forcément s'effectuer à grande hauteur : dans tous les grands raids aériens de ces derniers temps, les aviateurs ont toujours volé à 1.500 ou 2.000 mètres : ils n'ont alors à craindre que les pulsations de la houle atmosphérique; mais, le phénomène étant de caractère ondulatoire, est essentiellement périodique, et l'aviation peut arriver à en tenir compte.

Il est impossible de terminer ce chapitre sur la dynamique de l'atmosphère sans examiner la question de la sécurité du vol en aéroplane.

Le plus grand danger que puisse courir un avion est de rencontrer à tout moment des discontinuités dans le régime de l'air : l'avion s'accommodera plutôt d'un vent violent mais de vitesse à peu près constante, que d'un vent de vitesse modérée mais soufflant par rafales, faisant passer du simple au triple la vitesse du courant d'air local où se trouve à chaque instant l'aéroplane. Nous venons de voir que, à grande hauteur au-dessus du sol terrestre, au voisinage duquel abondent les « remous » les « tourbillons » et les « trous d'air d on avait chance de rencontrer des oourants d'air à régime régulier. Cependant, même au sein de ces courants, l'aviateur est toujours exposé aux vicissitudes provenant des pulsations de l'air, ces

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pulsations fussent-elles rythmiques et soumises à une loi ondulatoire.

Il est un moyen pour l'aéroplane de réduire au minimum Faction que peuvent exercer sur lui les remous atmosphériques et les fluctuations du vent : ce moyen, c'est d'augmenter sa force vive de façon à se rapprocher le plus possible des conditions du projectile qui passant, indifférent, au travers des masses d'air n'est, pour ainsi dire, pas affecté par les variations accidentelles de leur régime. Pour cela il lui faut augmenter sa vitesse qui intervient par son carré, et sa masse.

Or, il est difficile d'augmenter la vitesse sans augmenter la masse : car pour accroître la vitesse de l'avion il lui faut un moteur plus puissant, donc plus lourd ; il faut augmenter sa provision possible d'essence dont la consommation accrue du moteur demande une plus grande quantité. L'aéroplane plus rapide devra donc être de masse plus forte.

Doit-on le regretter? au contraire, et je crois que l'avenir de la conquête de l'atmosphère est de ce côté.

Deux exemples récents viennent à l'appui de cette thèse. Le premier est celui de l'aviateur Prévost qui, au circuit de Reims d'octobre 1913 a volé à la vitesse remarquable de 204 kilomètres à l'heure, avec un avion d'un type sensiblement normal. La grande vitesse est donc réalisable puisqu'elle est réalisée. Il faut d'abord remarquer qu'à cette vitesse, on pourrait aller de Brest à New- York en 24 heures.

Mais il est un autre cas à rapprocher de celui-ci, c'est le voyage aérien de Garros, de Fréjus à Tunis, par-dessus la Méditerranée. Dans ce voyage, l'aviateur est arrivé à Bizerte n'ayant plus que quelques litres d'essence dans son réservoir : un incident de route, une erreur qui l'eût écarté de son itinéraire en allongeant le chemin à parcourir, et c'était l'arrêt du moteur, donc la chute dans la Méditerranée, et. Tac-.