CHAPITRE XV L'utilisation de l'atmosplière

Dans un siècle pratique et utilitaire comme le une science se doit à elle-même, doit à sa dignité de justifier les sacritîces que l'on fait po étude par l'Importance de ses applications. Et, tenant que nous approchons de la fin de ce 1 est opportun de nous demander ce que l'tiomm tirer de cette atmosphère dont l'étude, si difflcil le passé, plus difficile peut-être dans l'aveoir à i qu'apparaîtront de nouvelles inconnues dans I blême à résoudre, exige tant d'efforts de sa tant d'intelligence et tant d'activité.

C'est donc à l'utilisation de l'atmosphër ^homme que nous allons consacrer ce chapitre

Naturellement, il est inutile»d'insister sur 1 delaconnaissancede ses lois : les conditions d( dépendent de la connaissance des climats ; bei d'entreprises exigent et esigerout de plus en pli prévision sérieuse du temps, sinon à longi moins à courte échéance. Ainsi l'étude de la Mt logie proprement dite, son étude «terre à terre à coups de moyennes et de statistiques, anri toujours son utilité, ne fût-ce que pour accnmu matériaux examinés avec assez de méthode p* rendre utilisables par ceux qui, avec des vue

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larges, chercheront à les relier entre eux et aux autres phénomènes de la nature par des lois que découvrira leur génie. Quand le monument est édifié, une part de gloire revient aux ouvriers qui ont amené à pied d'œuvre les pierres sans lesquelles la conception de l'architecte n'eût jamais pu être réalisée.

Mais je veux parler, dans ces pages, d'applications plus immédiatement tangibles. Je rappelais, il y a un instant, les tendances utilitaires qui caractérisent notre époque ; je voudrais insister sur les applications d'ordre industriel et par conséquent commercial auxquelles l'étude de l'atmosphère, poussée dans la direction pratique, a déjà donné lieu.

Est-il besoin d'insister sur cette prodigieuse découverte, à peine âgée de dix ans, qui s'appelle Yavia^ (ion? Autrefois l'Océan, l'Océan liquide, était considéré comme le vrai trait d'union entre les peuples. La maîtrise de la mer a, de tout temps, été l'ambition des nations fortes; mais aujourd'hui qu'est-ce que l'Océan liquide qui ne recouvre que les trois quaptsde la Terre auprès de l'Océan aérien qui l'enveloppe toutentière? Il a fallu cent ans de vapeur pour arriver à réaliser, à titre exceptionnel, la vitesse de 40 nœuds sur des navires de combat, d'un type et d'une destination spéciaux, comme les contre-torpilleurs, et après six ans d'aviation,* des aéroplanes ont marché pendant des journées entières à la vitesse soutenue de 170 kilomètres à l'heure ! Nous ne sommes donc pas loin de cette vitesse horaire de 200 kilomètres qui sera probablement réalisée dans le courant de l'année 1915. Nous nous faisons gloire de la vitesse de ces grands paquebots qui traversent l'Atlantique en 6 jours, au prix de nombreux millions engagés dans leur construction et dans leur marche : avec l'aéroplane volant à 200 kilomètres à l'heure, nous irons de Brest à New-York > en ; 24 heures ; nous

l'utilisation de l'atmosphère 309

pourrons aller déjeuner à Marseille et rentrer à Paris le même soir pour dîner.

Est-il besoin de dire que toute la vie individuelle et sociale va être révolutionnée, modifiée, transformée par cette conquête de Tatmosphère ? On le conçoit, de reste. Les voyages, abrégés d'une façon inattendue, permettront aux hommes une meilleure utilisation du répit que leur accorde la Mort, et, pouvant faire plus de chemin pendant un même nombre de jours, diminuant le «déchet », les instants perdus par des voyages qui condamnent à Tinaction, ils pourront augmenter les périodes d'activité efficace ; ainsi, dans îa durée de leur existence, ils auront accompli ce qui aurait exigé une existence plus longue. La conquête de l'atmosphère aura donc eu le même effet que si l'on avait réussi à prolonger la vie humaine.

Mais demandons-nous si cette conquête, dont on entrevoit de si belles applications au bien-être de tous, ne sera pas employée au mieux des instincts belliqueux des hommes, et si, d'une part équivalent à prolonger leur vie, elle ne sera pas, d'autre part, un terrible instrument de guerre qui permettra de détruire plus vite de plus nombreuses existences ? Ne peut-il donc pas y avoir de médailles sans revers et de bonheur sans larmes ?

Cette conquête de l'atmosphère réjouira les impatients, ceux qui ont mal de rester en place; elle fera le bonheur des voyageurs, et résoudra les dernières énigmes géographiques. Les explorateurs polaires, les héros des glaces, ont bien fait de se hâter de poser le pied aux pôles de la Terre, car nous ne serons pas longtemps sans voir les avions voler au-dessus des blanches banquises de l'océan Arctique, au-dessus du^ continent glacé de l'Antarctique, et nous rapporter de ces régions d'accès difficile des cartes géographiques, complètes faites par la photographie.

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Mais il est d'autres applications de la science de l'atmosphère qui réjouiront les « sédentaires »,ceux dont l'activité se dépense sur place, d'une façon moins agitée, mais au moins aussi utile pour le bien général. Au premier rang de ces applications industrielles, il faut placer l'admirable technique qui a permis de forcer l'air à changer d'état ; en un mot, la découverte et les applications de /'air liquide.

C'est à Faraday que revient Thonneur d'avoir le premier liquéfié les gaz ; il en liquéfia dix-sept, monû^mt ainsi la généralité absolue du phénomène des changements d'état de la matière. Et, si l'on se reporte par la pensée à l'époque où ces travaux furent accomplis, c'est leur entreprise même plus encore que leur réussite qui illustre le nom de leur auteur. La plus grande gloire de Christophe Colomb, ce n'est pas d'être arrivé, c'est d'être parti.

Faraday liquéfia donc la plupart des gaz connus à son époque ; mais justement les plus abondants dans la nature, l'oxygène et l'azote, constituants de l'air atmosphérique, l'hydrogène, élément de Teau, résistèrent à toutes ses tentatives ; la notion du point critique, que la science doit à Andrevsrs, n'était pas encore donnée, et tous ces gaz étaient comprimés à une température supérieure à la valeur de ce point pour chacun d'eux : ils ne pouvaient donc se liquéfier.

C'est Louis Cailletet qui eut la gloire, en liquéfiant l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, de faire tomber la dernière barrière existant entre l'état liquide et l'état gazeux, et de signer d'un nom français une des plus belles pages de la Physique. Il eut l'idée de demander à la détente brusque des gaz comprimés le froid nécessaire pour les amener au-dessous de leurs températures critiques, et il réussit simplement là où tant d'autres avaient échoué.

Quand les éléments de l'air eurent été liquéfiés

l'utilisation de L'ATM<^PtièRE .311

séparément, il était tout naturel que Ton cherchât à liquéfier Pair «en bloc)». En mettant à profit Tidée féconde de Cailletet, on y est arrivé aujourd'hui, et Ton a fait actuellement de la liquéfaction de l'air atmosphérique une opération courante et industrielle. On commence par comprimer Tair puisé dans l'atmosphère, avec une série de pompes, jusqu'à 200 atmosphères environ. Cet air, amené déjà à basse température par un mélange frigorifique, circule dans un réseau de tubes concentriques dont chacun sert de manteau à celui qu'il contient, pour le protéger contre le réchauffement. A une phase déterminée de cette circulation en tubes, on fait détendre Tair en abaissant sa pression de 200 à 50 atmosphères : cette détente abaisse la température de la masse gazeuse à 130 degrés au-dessous de zéro. Une deuxième détente abaisse la température à un point suffisant pour que la liquéfaction commence : Tair liquidé tombe en gouttelettes dans des récipients en verre, à double paroi, entre les deux parois desquels on a fait le vide, ce que nous devons, en France, à l'ingéniosité inépuisable du professeur d'Arsonval. Le vide des parois protège le contenu des vases contre tout refroidissement, et l'on peut ainsi conserver l'air liquéfié. On sait les applications que l'on a faites de ces récipients athermanesqui sont vendus commercialement sous les noms variés de bouteille «Thermos», «Majic», «Unie», etc.

L'air qui n'a pas été liquéfié dans la première phase de l'opération que nous avons décrite retourne, par le jeu même 4e la • machine, dans le réseau des tubes où il circule à nouveau : le cycle continue, et le jet d'air liquide est produit d'une façon régulière, sans interruption aucune, tant que fonctionnent les pompes qui aspirent l'air et le compriment dans le réseau.

Ainsi l'air est liquéfié : il représente, sous cette forme, une accumulation d'énergie considérable. On

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Ta déjà employé à faire marcher des machioes en utilisant la force élastique du gax dû à son évaporation . Mais là n'est pas sa grande application : elle est dans la «distillation fractionnée» de Tair ainsi rendu liquide, distillation qui permet d'en séparer sans difficulté les éléments constitutifs.

Nous aTons tu que, seule, cette distillation avait permis à sir W. Ramsay d'obtenir les gaz rares : xénon, knrpton, néon. Déjà, entre les mains de Georges Claude, ceux-ci sortent des laboratoires : les « tubes à néon • inondent nos grands magasins de cette magnifique lumière à teinte aurorale, que l'on pourait justementappeler la « lumière atmosphérique m . Mais l'industrie moderne est allée plus loin encore. C'est aux travaux de Geoi^s Claude que l'on doit les plus grands progrès réalisés dans cette voie.

Le savant ingénieur a eu l'idée, pour obtenir roxjgène par évaporation de l'air liquide, de faire ce que font les géomètres : de « supposer le problème résolu». Il lui fallait de l'air liquide en abondance ? il a commencé par en prendre une certaine quantité, produite par une autre machine, et il l'a utilisée si bien qu'elle devient une source d'air liquéfié. Ainsi fait-on pour les moteurs à explosion : il faut commencer par les faire tourner à la main pour qu'ils tournent seuls ensuite ; «un tour de manivelle, et l'on part », disent les chauffeurs d'automobiles.

Pour cela, on immerge un réseau de tubes dans de l'air liquide qui s'évapore, et l'azote, plus volatil, s'en va le premier: nous pouvons, si bon nous semble, ou le recueillir ouïe laisser s'échapper dans l'air ambiant. L'oxygène reste à l'état liquide et ne commence à se volatiliser qu'après évaporation de l'azote. Ens'évaporan t , il produit un froid assez intense pour que l'air, comprimé dans le réseau de tubes qui y est immergé, ne demande qu'une compression assez faible pour se liquéfier à son tour, tant et si bien, que théori-

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quemént, on pourrait, moyennant une légère surpression, récupérer dans les tubes Toxygène évaporé dans le récipient extérieur et soigneusement recueilli dans des gazomètres. Dans la pratique, ily ades pertes, tout comme dans le condenseur d'une machine marine où Ton ne retrouve pas intégralement Teau vaporisée dans la chaudière : il y a des fuites qu'il faut combler par additions périodiques d'un peu d'eau douce nouvelle dans la chaudière. Mais ces pertes, dans le cas de l'air liquide, sont faibles et ne s'élèvent pas à plus de 5 %.

Ainsi, moyennant une dépense de froid initiale, faite pour liquéfier la première masse d'air, celle qui doit s'évaporer dans le récipient extérieur et refroidir les tubes où circule l'air à liquéfier ensuite, on amorce un cycle continu, où, sauf une perte de 5 %, l'évaporation de l'oxygène déjà liquéfié permet d'en liquéfier de nouveau une quantité sensiblement égale, moyennant une petite compression. C'est ainsi que, dans la machine électrostatique de Hoitz, une petite charge électrique communiquée, au début, à l'un des secteurs métalliques, permet le fonctionnement de la machine, aussi longtemps qu'on dépensera, pour la faire tourner, un peu d'énergie mécanique.

Cette méthode si remarquable, due à l'ingéniosité et à la persévérance de notre compatriote, permet donc, en définitive, d'extraire l'oxygène de l'air, c'està-dire d'utiliser l'un des éléments de l'atmosphère. La dépense de force motrice est la seule qui intervienne, après achat et amortissement des appareils. Georges Claude est arrivé, dans le cas où la force motrice serait gratuite (ce qui est le cas près des hauts fourneaux où les gaz d'échappement peu^Tent alimenter des moteurs à explosion ou à combustion interne), à établir pour l'oxygène ainsi extrait de l'air, un prix de revient de trois centimes le mètre cube, soit

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28 frases 1» tonne : c'est le prix des matériaux de constniction. Bt «tois, l'oxygène, préparé à bas prix, aocomalé dans de vaslfis gazomètres, peut être envoyé par des souffleries poissantee^dans les hauts fourneaux où, au lieu de produire les comlmstionsparle mélange d'oxygène dilué de quatre foisson volume d'azote, on les produit par de l'oxygène pur, ce qui les rend plus complètes et plus rapides. Et sans doute, l'industrie chimique, en général, aura-t-elle intérêt à utiliser ainsi l'oxygène pur au lieu de l'oxygène dilué. Ce sera une nouvelle utilisation des chutes d'eau, de cette « houille blanche» encore si peu exploitée.

Voilà pour l'oxygène dont on voit de suite les grandioses et nombreuses applications. Mais l'azote ? va-t-il continuera ne servira rien qu'à modérer, par sa haute dose dans l'air, les ardeurs de l'oxygène, son compagnon de travail ? Ou^ par ces temps de solidarité, ne va-t-il pas tenter avec lui une alliance, un consortium d'où pourraient sortir des progrès nouveaux ?

C'est cette dernière hypothèse qui est actuellement en voie de réalisation, et nous allons assister sans doute à la naissance d'une nouvelle industrie résultant de la combinaison directe des éléments de l'air, azote et oxjgène, sous l'influence de la chaleur formidable de l'arc électrique, dont le courant générateur est produit par l'énergie transformée àes chutes d'eau de la Scandinavie. On réalise ainsi la combinaison directe de l'azote et de l'oxygène, en présence de la chaux, et le résultat est du nitrate de chaux. Avec le prix de revient de l'énergie électrique provenant des chutes d'eau, la tonne de nitrate ainsi fabriqué revient li 135 francs, alors que le même nitrate, provenant des gisements du Chili et amené en Europe, même par le fret économique des grands voiliers modernes, revient à plus de 200 francs. C'est donc une

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belle utilisation de Tazote et de Toxygêne atmosphérique que cette fabrication électro-synthétique du nitrate de chaux.

Ce nitrate est un produit dont les progrès de Tagriculture scientifique, comme elle se pratique aujourd'hui, rendent chaque jour la consommantion plus abondante et le besoin plus impérieux. Jusqu'à présent, c'est le nitrate du Chili qui était la seule ressource des « rustiques » pour donner à leur sol l'azote indispensable. Mais ces gisements, comme ceux de houille, ne sont pas inépuisables, et de même qu'on commence à chercher à utiliser au mieux les forces naturelles disponibles pour parer à l'épuisement des houillères, de même, comme nous venons de le voir, on commence à fabriquer artifiçiellerfient le nitrate nécessaire à la culture de la terre.

Nous venons d'éveiller, en parlant de cette industrie des nitrates deux idées. La première est celle du transfert des nitrates chiliens par le fret « économique » de nos grands voiliers.

Je voudrais insister sur cette navigation à voiles, aujourd'hui si perfectionnée. On parle souvent de l'utilisation de vent comme force motrice, et on le range volontiers au nombre des « forces perdues ». Or, les statistiques du Bureau Veritas pour la période 1910- 1911 nous apprennent qu'il y a actuellement, dans les flottes de commerce des divers Etats du monde, un nombre de voiliers dont le tonnage total est de 6.496.000 tonnes. Si l'on estime à 1 cheval 1/2 par tonne la force nécessaire pour faire marcher ces bâtiments, on voit que l'utilisation du vent par la voilure de ces navires représente plus de neuf millions sept cent quarante mille chevaux^vapeur. Rien qu'en France, il y a un tonnage total de voiliers de 604.000 tonnes, ce qui représente une puissance motrice de neuf cent mille chevaux que leur fournit gratuitement le vent :

voilà la meilleure réponse à donner à ceux qui se lamentent sur Tinutilisation du vent.

Aujourd'hui, les navires à voiles, plus grands que jadis, ont couramment 3 ou 4,000 tonnes de portée et réalisent, dans les alizés, pour leurs traversées régulières, des vitesses de 10 à 12 nœuds. D'autre part, le régime des vents, mieux connu, a permis aux voiliers d'avoir des itinéraires fixes et de suivre des traversées à peu près constantes. Ajoutons que dans les statistiques ci-dessus ne sont pas compris les bateaux de pèche qui représentent un tonnage total au moins égal au précédent. Nous n'avons pas parlé non plus de l'utilisation directe de la force motrice du vent pour faire tourner les innombrables « moulins à vent » que l'on voit sur les côtes, tant chez nous qu'en Hollande.

Le vent n'est donc pas une force perdue et les mouvements de l'atmosphère sont utilement observés. Irat-on plus loin encore ? c'est possible et même probable.

La seconde idée qu'a éveillée cette combinaison directe de l'azote et de l'oxygènede l'air sous l'action de l'électricité produite en utilisant Ténergie des chutes d'eau est celle de ces chutes d'eau elles-mêmes, c'està-dire « des forces naturelles ». Or, c'est encore une utilisation de l'atmosphère que nous trouvons là, non plus, il est vrai, l'utilisation de ses éléments fondamentaux ou de ses déplacements, mais celle d'un corps gazeux qui y entre pour une bien modeste part : je veux parler de la vapeur d'eau.

Qu'est-ce, en effet, qu'une chute d'eau ? c'est une discontinuité dans la descente d'un cours d'eau parti de la montagne pour descendre vers la mer, cours d'eau qui, au lieu de suivre la pente régulière, trouve devant lui un obstacle qu'il est obligé de franchir pour tomber, de là, au niveau plus bas qui se trouve de

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l'autre côté. Il y a là une énergie mécanique souvent considérable, comme au Niagara ou aux chutes de Victoria, en Australie, ou à celles de Kaieteur, dans la Guinée anglaise, où les eaux du Potaro se précipitent en masses colossales, d'une hauteur de 275 mètres, soit deux fois la hauteur des chutes de Victoria et cinq fois celle du Niagara. On y estime à un million trois cent mille chevaux-vapeur l'énergie disponible.

Or, qu'est-ce qui fournit l'eau à ces chutes ? tout simplement l'atmosphère, par la condensation de la vapeur d'eau qu'elle contient, condensation qui se fait par le mécanisme delà pluie. Ainsi voici l'atmosphère source directe d'énergie.

On peut, d'ailleurs, calculer en gros cette somme d'énergie : cela nous permettra de rassurer les timides qui se demandent ce qu'il adviendra quand seront épuisés, dans un avenir heureusement lointain, les gisements de pétrole et de houille.

Faisons d'abord le calcul pour la France. Il tombe sur notre sol une hauteur de pluie « moyenne » de 800 millimètres par an. Gela donne pour la superficie totale de la France, qui est de 500.000 kilomètres carrés, 400 milliards de mètres cubes, et ces 400 milliards de mètres cubes d'eau sont précipités sur un sol dont l'altitude moyenne est de trois cents mètres.

Ils doivent donc, pour arriver à la mer, « tomber » de trois cents mètres de hauteur.

Evidemment, il y a du déchet ; évidemment, toute l'eau tombée n'arrive pas jusqu'à l'Océan qui la guette. Si toute cette eau arrivait, sans déperdition, jusqu'à la la grande mer qui en est le réceptacle connu, elle développerait, au cours de l'année, douze millions de milliards de kilogrammètres, soit trois milliards septcents millions de kilogrames,par seconde. La puissance théorique » correspondant à la descente des eaux de pluie en France est donc, en chiffres ronds, de cinquante millions de chevaux-vapeur.

Mais, comme nous l'avons dit, il y a des « fuites » pendant le parcours. Une partie de cette eau entre dans le sol par imbibition, pour être absorbée par les plantes; une autre s'évapore en cours de route. Malgré cela, on peut admettre sans risque que la cinquième partie de cette eau va jusqu'à la mer. C'est donc une disponibilité de 10 millions et demi de chevaux- vapeur que nous fournit l'atmosphère en arrosant de sa pluie nos plaines et nos monts.

Voilà pour la France. Et maintenant, paulo majora canamtts : passons à la Terre entière.

La moyenne de pluie qui tombe sur la Terre entière est environ de 850 millimètres par an. La superficie totale des continents étant 144 millions de kilomètres carrés, on voit que l'eau ' tombée du ciel sur notre écorce émergée au-dessus des flots forme le volume total de 122.500.000.000.000 de mètres cubes ou 122.500 millions de milliards de kilogrammes.

L'altitude moyenne des terres émergées étant 700 mètres, c'est de cette hauteur que cette masse colossale d'eau va tomber à la mer sous forme de torrents, de ruisseaux, de rivières et de fleuves. Cette chute représente, pour un an, 85.750 millions de milliards de kilogrammètres, soit, à raison de 31.536.000 secondes par an, 2.900 milliards de kilogrammètres par seconde ou 38 milliards de chevauxvapeur. Admettons, avec les géologues, que la cinquième partie de cette eau, seule, arrive à l'Océan, cela nous fait tout de même une énergie disponible de près de 8 milliards de chevaux-vapeur! Les hommes peuvent donc être tranquilles : l'atmosphère leur fournira de quoi faire tourner leurs^ machines^ sans compter l'appoint colossal que leur fournira l'Océan quand on utilisera ses vagues et ses marées.

L'air ne nous donne pas seulement l?i force motrice par la condensation de l'eau qu'il contient ou par l'utilisation directe de la pression qu'il exerce, quand

il est en mouvement, sur les ailes de nos n sur les voiles de nos navires; il sert encor porter l'énergie, à l'état d'air comprimé, i mule dans des réservoirs, soit quand il cii des canalisations spéciales, il sert ainsi à nos horloges et c'est grâce à son admirable qui transmet dans tous les sens les presf subit, que l'automobile, roulant sur des ba caoutchouc remplis d'air comprimé, sur ses en un mot, a pu triompher des cahots de 1 atteindre les vitesses avec lesquelles ell aujourd'hui. Raréfié dans des tubes soui transporte nos correspondances h pneum; chaulTé, il assure dans toutes les pièces d'ui la chaleur produite par un « calorifère » ce

L'atmosphère est donc bien utilisée par qui l'asservit, sous toutes les formes possibl les besoins de la civilisation. Je n'ai pas dire qu'elle est utilisée couramment, tous sous des formes tellement usuelles que l'on pas garde : c'est grâce à l'oxygène de l'air vivons, que nous respirons, que nos fourni vent brûler, que nos chaudières, par le les échauffe, produisent de la vapeur, que no d'automobiles réalisent le mélange gazeu:»

est nécessaire. Toute l'industrie l'emploie souvent sans s'en douter. Quand à l'azote, n'est pas moin4re dans l'économie génér nature.

L'air qui nous emprisonne est donc u magnifique, et ce n'est que justice de lui passant le tribut de la reconnaissance que devons.