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te dtni le Goun de vingt-ciiiq ascensïona sérostatiques de 0° à

Cristaux et aiguilles de glace aériens. — Girrhus.

Les halos solaires et lunaires et les phénomènes qui accompagnent ces météores ont, depuis longtempS) fait supposer aux physiciens que les hautes régions de notre atmosphère peuvent tenir en suspension des aiguilles de glace cristallisées, dont Faction sur les rayons lumineux est susceptible de fournir la. cause de ces apparitions. Huyghens le premier, en essayant de rendre compte des halos, supposa qu'il se trouvait dans l'air des globules de glace entourés d'eau. Mais cette théorie, que nul fait connu n'accrédite, ne tarda pas à être abandonnée. C'est Mario tte, vers le milieu du xviii® siècle, et , un peu plus tard Venturi , qui furent conduits à rechercher la cause des halos et des parhélies dans la présence au sein de l'atmosphère de prismes de glace à angles réfringents de 60". Cette théorie a été reprise par Brewster et par Arago, puis adoptée par tous les physiciens, parmi lesquels nous mentionnerons spécialement Fraunhofer, Young, Brandes, Galle, Babinet et Bravais.

Quoique, d'autre part, lés météorologistes aient admis depuis longtemps que les cirrhus sont con-^ stitués par des aiguilles d'eau solidifiée, il reste bien des incertitudes à l'égard de ces nuages et des autres amas de cristaux de glace aériens.

Leur formation au sein de l'atmosphère n'exerce

pas seulement son influence sur l'apparition de phénomènes lumineux, elle se traduit par des mouvements calorifiques considérables; elle doit jouer un rôle d'une haute importance dans le mécanisme aérien : leur étude offre donc un intérêt de premier ordre. Les aéronautes seuls jusqu'ici ont pu l'entreprendre directement et apporter à la Météorologie, non pas le fruit de conceptions ou de théories plus ou moins ingénieuses, mais le résultat de faits incontestables et précis.

Avant de décrire les observations qui nous sont personnelles, nous croyons utile de rappeler succinctement les faits antérieurement signalés par nos prédécesseurs dans les études aériennes aéronautiques.

Le 27 juillet i85o, MM. Barrai et Bixio, lors de leur ascension aérostatique devenue célèbre, traversèrent un nuage de glace à l'altitude de 6000™.

(( Nous sommes couverts, disent les voyageurs, de petits flocons 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 les ramasse de telle façon, qu'ils semblent tomber sur lui avec une sorte de crépitation. »

Le 17 août 1802, c'est-à-dire au milieu de l'été, comme dans l'ascension précédente, Welsh et Nicklin, partis de Londres en ballon à 3^49™ ^^ soir,

rencontrèrent, à 3ooo"* d'altitude, une neige formée de cristaux étoiles qui tomba de temps à autre sur le ballon.

Le dimanche 8 novembre 1868, mon frère et moi nous avons exécuté, à Tusine à gaz de la Villette, une ascension aérostatique au moment où une neige abondante tombait à gros flocons; grâce à une abondante provision de lest, nous avons pu nous élever lentement jusqu'à l'altitude de 1800"* au milieu de flocons de neige qui voltigeaient autour de la nacelle. A mesure que nous nous élevions dans l'atmosphère, les flocons diminuaient de volume; on les voyait s'accroître en tombant et grossir très sensiblement. A 2100"*, maximum de hauteur que nous ayons pu atteindre, nous nous trouvions pour ainsi dire au lieu même de la production de la neige. L'air était translucide, et, tout autour de nous, nous apercevions de très petites paillettes de glace, d'un aspect brillant, irisées comme le mica, qui paraissaient se souder ensemble en tombant pour donner naissance, à un niveau inférieur, à des flocons volumineux. La température était de — 1**.

Le 16 février 1873, nous avons traversé, avec le ballon le Jean-Bar t y un nuage d'une constitution toute particulière et qui rentre bien dans la classe de ceux que nous étudions actuellement. Il avait environ 890" d'épaisseur et il était suspendu à 1 200**^ seulement au-dessus de la surface terrestre. Au-dessus de ce nuage, régnait un courant aérien

qui se mouvait dans une direction sensiblement différente de celle de la couche d'air inférieure. Ce courant aérien était très chaud : la température y était de 17°, 5. A 3** Sa"*, nous pénétrons de haut en bas dans le massif de nuages. Des vapeurs blanches opalines cachent la vue de l'aérostat suspendu sur nos têtes, le thermomètre marque — a° et un givre abondant se dépose sur nos cordages ; un fil de cuivre, long de 200™, pendu à la nacelle, donne de vives étincelles, comme nous l'avons constaté ainsi que nos compagnons de voyage, et, presque instantanément, il se couvre d'une couche épaisse de paillettes de glace d'un aspect adamantin. Sans nous occuper ici du fait électrique, que nous examinerons plus loin, nous ajouterons que ces petits cristaux, sans tomber des vapeurs qui nous environnent, paraissaient prendre spontanément naissance sur les parois de la nacelle, sur nos vêtements et jusque dans notre barbe.

D'autres observations fort intéressantes sont du es à mes regrettés amis Crocé-Spinelli et Sivel, ainsi qu'à MM. Penaud, Pétard et Jobert. Partis de l'usine à gaz de la Villette à 10^ 5o™ du matin, le 26 avril iSjS, ddins le hallon TE toile polaire, les voyageurs ont traversé, entre 1200"^ et 2400™, une série de nuages composés de petits cristaux prismatiques aiguillés d'environ o*'*,oo4 de longueur sur o"^,ooo25 d'épaisseur, généralement verticaux et donnant une image à bords frangés du Soleil.

L'eixtrée dans ce nuage s'effectua à i3oo*" d'altitude; la température s'abaissa à — 7®. Au delà, à 3400"*, une zone d'air se rencontra, dont la température était de — ao°, et l'air humide sortant des poumons produisait de petits cristaux microscopiques qui s'attachaient à la barbe et aux cheveux. La température à terre était de 4*^, 7 ; au-dessus de iSoo"", elle était de — 4**î ^t allait en s'abaissant régulièrement jusqu'à 4500°", où elle atteignait — 7*^.

Lors de leur remarquable ascension à grande hauteur, le a 2 mars 1874» Crocé-Spinelli et Sivel ont décrit très complètement d'autres faits de même nature.

(( Il faut signaler, disent les deux voyageurs, la présence de très légers amas de cristaux de glace très espacés, rencontrés pour une première fois, en montant, vers 5ooo™, et une seconde fois, en descendant, à la même altitude.

» Nous aperçûmes en effet, chaque fois, pendant trois ou quatre minutes, et au-dessous du ballon, des cristaux aiguillés, distants les uns des autres de o™, 20 ào™,4o, qui étincelaient vivement au soleil, à tel point que, malgré leur petitesse, ils semblaient très visibles à 100™. Nous n'en vîmes ni au-dessus ni autour de nous. Il est certain que nous devions les traverser à la descente. Ajoutons que ces légers amas ne semblaient pas diminuer la netteté des lignes du sol. »

Crocé-Spinelli attachait une très grande impor-

tance à l'étude des nuages de glace; aussi a-t-il toujours pris soin de décrire avec beaucoup d'exactitude ceux qui se sont offerts à son observation. Lors de la même ascension, il cite encore audessus de l'aérostat « de légers cirrhus formant une nappe assez continue, à reflets plus ou moins nacrés ou soyeux, et dont l'élévation semblait être de 9000"* à 10 000™. Ces nuages, à travers lesquels la lumière se tamisait comme à travers un globe dépoli, ne cachèrent que presque complètement et pour très peu de temps le disque du Soleil. »

Lors de l'ascension fatale du Zénith (i5 avril 18^5), j'ai pu apercevoir tout autour de la nacelle comme un vaste cirque de cirrhus à l'altitude de 45oo*". Ils allaient en augmentant d'épaisseur jusqu'à l'altitude de 8000"* (diagramme de l'ascension à grande hauteur, Jig' 4)'i ils prenaient alors l'aspect de masses compactes d'un blanc d'argent tout à fait éblouissant. Cependant, à ce moment, le ciel était limpide et transparent pour les observateurs à la surface du sol, comme me l'ont prouvé plusieurs lettres reçues de quelques habitants du département du Loiret, au-dessus duquel l'aérostat planait au moment où il atteignait son maximum de hauteur, 8600"^. Ces nuées, sans doute formées d'aiguilles de glace très espacées les unes des autres, étaient transparentes, vues de bas en haut sous une épaisseur relativement faible, et n'apparaissaient que pour l'aéronaute, qui, situé à

Jeur niveau, les considérait horizontalement sous une épaisseur considérable.

De ces observations, encore peu nombreuses, vu le petit nombre d'ascensions exécutées à grande

Fig. 4.

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hauteur, il me semble que l'on peut déduire les résultats suivants.

La présence des cristaux de glace est très fréquente dans l'atmosphère.

Ces cristaux peuvent exister dans les hautes régions de l'air sans que la limpidité du ciel soit

troublée pour les observateurs terrestres; en d'autres termes, de véritables bancs d'aiguilles de glace peuvent être suspendus dans l'atmosphère sans être visibles à la surface du sol. L'aéronaute, comme je viens de le dire, les aperçoit de près, et surtout quand il les considère horizontalement sous une grande épaisseur. J'ajouterai que, dans les régions polaires, les voyageurs ont souvent vu tomber des cristaux glacés sous un ciel limpide et bleu(*).

La formation des aiguilles de gjace dans les hautes régions de l'atmosphère ne peut se produire que sous l'influence de mouvements calorifiques considérables, qui ne sont pas sans agir sur les couches inférieures de l'air. On peut même admettre que ces nuages glacés ne sont pas étrangers aux manifestations électriques de notre atmosphère. Gay-Lussac, dans son ascension mémorable, a rapporté des expériences qui semblent démontrer que la tension électrique s'accroît continuellement à mesure que l'on s'élève. Or, pour se solidifier dans les hautes régions, la vapeur d'eau doit.perdre une

(*) La transformation subite de la vapeur d'eau en aiguilles csty en efletf un phénomène qui s'observe à la surface du sol dans les régions boréales. L'explorateur autrichien M. Payer rapporte que, dans son dernier voyage, par un froid de 35®, son haleine se condensait subitement en petits cristaux; ces aiguilles cristallines se formaient avec un bruissement particulier et brillaient vivement au soleil. Elles nous paraissent offrir des analogies frappantes avec les aiguilles de glace des hautes régions.

G. TissANDifiR. — Observ» météor, en ballon» 3

quantité de chaleur considérable; il est vraisemblable que cette déperdition de calorique se traduit par une abondante production d'électricité. Nous allons voir plus loin qu'un fil de cuivre fort long, plongé de haut en bas' dans un nuage glacé, a donné de fortes étincelles électriques.

Les cristaux de glace des hautes régions peuvent être en outre considérés, dans certains cas, comme une des causes de formation de la neige ou de la grêle. A la limite supérieure des couches d'air traversées par la neige, nous avons vu précédemment des paillettes extrêmement ténues s'agglomérer et former les flocons, toujours grossissant dans leur chute. Ces paillettes étaient, en tons points, comparables à celles des nuages glacés.

Si la petite aiguille de glace des hautes régions vient à descendre, à tomber dans un nuage de vapeur, à — 2®, semblable à celui que nous avons traversé et où des cristaux se formaient sur nos vêtements, sur la nacelle, ne pourra- t-elle pas y déterminer, comme le faisait l'aérostat, un ébranlement moléculaire et devenir le centre d'une congélation plus importante pour arriver à former le grêlon avec le concours de manifestations électriques particulières? Les faits bien constatés sont encore trop rares pour qu'il soit possible de présenter ces hypothèses autrement que sous une forme dubitative ; mais, tels qu'ils sont, ils permettent d'affirmer que les nuages à glace jouent un rôle important dans la plupart des phénomènes aériens, et qu'à ce

titre ils sont dignes de fixer spécialement Tattention du météorologiste.

J'ajouterai que les amas d'aiguilles de glace espacées les unes des autres, et souvent invisibles à la surface du sol, diffèrent complè tement des cirrhus très apparents, qui affectent, comme on le sait, Tapparence de panaches ou de plumules. La brume opaline que nous avons observée le i6 février 1873, et où la vapeur d'eau, maintenue à une température inférieure à zéro, se solidifiait subitement sous l'action d'un ébranlement moléculaire, ne ressemble non plus en rien aux cumulus, aux nimbus et aux stratus. Il y aurait, à ce qu'il nous semble, à tenir compte de ces faits dans la classification des nuages.

Formation de la neige.

Il m'a été donné de faire, dans le cours de deux ascensions aérostatiques, quelques observations intéressantes sur la formation de la neige. Le 8 novembre 1868, nous nous sommes élevés, mon frère, M. Mangin et moi, de l'usine de la Villette, à 1 1^ du matin, au moment où des flocons de neige tombaient très abondamment. A 2000™ d'altitude, nous apercevions autour de nous de très petits cristaux qui s'aggloméraient en tombant et qui paraissaient se souder entre eux à des niveaux inférieurs pour donner naissance à des flocons volumineux. La faible quantité de lest dont nous dispo-

sions ne nous a pas permis de dépasser sensiblement cette altitude de 2000™. A cette hauteur, les nuages de neige dans lesquels nous étions plongés semblaient avoir encore une épaisseur assez considérable, car on n'entrevoyait que faiblement la lumière du Soleil.

Le 29 novembre 1875, il nous a été donné de rapporter des observations beaucoup plus complètes. A 1 1^4^™, nous nous sommes élevés dans le ballon V Atmosphère, avec mon frère, MM. Poitevin et L. Redier. La chute de légers cristaux de neige qui signala notre départ ne tarda pas à cesser. La température, jusqu'à 700™, était de — 2**. A cette altitude, le massif de nuages blanchâtres, opalins, s'étendait au-dessus de la surface terrestre sur une épaisseur de 800™. En y pénétrant, nous vîmes la température s'abaisser et descendre à — 3°, puis à

A i5oo™, après avoir dépassé la surface supérieure de ce nuage, nous avons plané au milieu d'un véritable banc de cristaux de glace suspendu dans l'atmosphère sur une épaisseur de i5o™. La température du milieu ambiant était de zéro. Les cristaux qui voltigeaient autour de nous étaient transparents, très nettement formés d'étoiles hexagonales variées, de o™,oo4 de diamètre et du plus remarquable aspect. L'élévation de température était due sans doute à la formation même de ces cristaux. Quant au fait delà suspension des paillettes de glace au sein de l'air, il peut s'expliquer

par les mouvements de tourbillonnement dont elles étaient animées sous Finfluence des >jrayons solaires réfléchis par la surface supérieure des nuages. Ces nuages étaient, en effet, d'un blanc éblouissant et offraient, à s'y méprendre, l'aspect de montagnes de neige. A i()5o"\ l'air était assez pur, et la température, jusqu'à 1770™, s'éleva encore pour atteindre i** {fig' 5). Des cumulus s'étendaient à un niveau plus élevé, et le ciel bleu s'entrevoyait à travers les intervalles qui les séparaient par moments. Quand *le Soleil était voilé, les cristaux de glace, bien moins éclairés, il est vrai, ne semblaient plus cependant être soumis aux mêmes mouvements tourbillonnants. Il est probable qu'ils tombaient alors au sein du nuage inférieur et arrivaient jusqu'à la surface du sol, où, comme nous l'avons constaté à la descente, ils étaient beaucoup plus gros, mais moins réguliers, et comme recouverts d'un givre opaque qui leur donnait l'aspect d'un sel effleuri. Ces phénomènes successifs donneraient l'explication des chutes de neige intermittentes du 29 novembre 1875.

Pendant cette ascension, les couches atmosphériques supérieures et inférieures se mouvaient dans la direction du sud-ouest avec une vitesse de 41*"°* à l'heure. Les deux massifs de nuages superposés avaient la même direction et sensiblement la même vitesse. ( f^oir le tracé du voyage, fig, 5).

Composition de l'air. — Décroissance de la quantité d'acide carbonique avec l'altitude.

Le savant directeur de Tobservatoire météorologique de Greenwich, notre maître et ami M. J. Glaisher, a apporté à la Science un nombre considérable de faits, relativement à la décroissance de rhumidité avec l'altitude. Les résultats hygrométriques obtenus dans le cours de mes ascensions confirment ces résultats, ainsi que ceux qui ont été obtenus en France par notre collègue M. G. Flammarion.

Je me suis attaché, lors des ascensions du Zénith exécutées avec Crocé-Spinelli, Sivel et mon frère, à déterminer la proportion d'acide carbonique contenue dans un même volume d'air à différentes altitudes.

La détermination de la quantité d'acide carbonique contenue dans l'air à différentes altitudes a été déjà entreprise en 1 878, par M. P. Truchot(*), au sommet du Puy-de-Dôme et du pic de Sancy.

Ce savant chimiste a fait passer de l'air dans de l'eau de baryte préalablement titrée, a laissé déposer le carbonate formé, puis a titré de nouveau la liqueur limpide surnageante en en prélevant une certaine quantité à l'aide d'une pipette.

( ' ) Comptes rendus de l'Académie des Sciences^ t. L\X, p. G^S.

Les résultats obtenus par M. Truchot ont indiqué une diminution rapide d'acide carbonique avec Taltitude ; mais il nous a semblé qu'il y avait un intérêt réel à analyser Pair loin de la terre, dans la nacelle de l'aérostat, là où l'on a abandonné complètement le sol ; celui-ci doit, en effet, exercer une grande influence sur l'atmosphère qui en baigne la surface. Il est probable que le massif d'une montagne influe sur l'air qui l'enveloppe ; il esl possible que cet air diffère sensiblement de celui qui se trouve à la même altitude au-dessus des plaines et loin de tout contact terrestre.

Ces motifs ont déterminé la Société française de navigation aérienne à me confier le soin de doser l'acide carbonique de l'air à différentes altitudes dans la nacelle du ballon le Zénith,

L'appareil habituellement employé pour ces dosages, qui consistent, comme nous l'avons vu précédemment, à déterminer l'augmentation de poids de tubes à potasse caustique, où a été retenu l'acide carbonique d'un certain volume d'air, ne pouvait ê tre avantageusement employé en ballon . Nous avons eu récours aune disposition nouvelle dont M. Hervé Mangon nous a suggéré l'idée, d'après le principe de la méthode que M. Regnault a employée pour les dosages de l'acide carbonique dégagé dans la respiration des animaux.

Notre appareil, représenté (/%. 6) tel qu'il a été disposé à bord du Zénith, consiste en deux tubes de verre, fermés à la lampe à leur partie in-

férieure. et munis d'un bouchon àleur partie supé-

FiE. 6.

Appareil de MM. Hervé Mangan et Gaston Tisaandier, pour doser l'acide carbonique de l'air, tel quil était disposé ï bord du ballon le Zénith.

A, entrée de l'air extérieur. — B, tube ï coton destiné b arrêter les poussières, — C, tubes remplis de pierre ponce imbibée de potasse exempte do carbonate. — D, flacon renfermant de l'eau do baryte. — E, tube cunimuniquant avec un aspirMeur

rieure. Leur hauteur est de o^.SS, leur diamètre

de o™, o3 ; tous deux sont fixés à une planchette de bois C, qui permet de les manier commodément. Ces tubes sont remplis de' pierre ponce lavée et calcinée, imbibée d'une solution concentrée de potasse caustique, préalablement précipitée par le chlorure de baryum, et parfaitement exempte d'acide carbonique. L'air extérieur appelé à l'aide d'un aspirateur à retournement, mis en communication avec le tube E, était prélevé à 6"* au-dessous de la nacelle, à l'extrémité d'un mince tuyau formé par des tubes à gaz reliés à l'aide de caoutchouc au tube A. L'air extérieur traversait d'abord un tube en U, représenté sur notre figure en B, et rempli de coton destiné à arrêter les parcelles de sable servant de lest, qui eussent pu introduire de l'acide carbonique étranger à l'air, par l'apport de petits fragments de carbonate de chaux. Il arrivait à la partie inférieure du premier tube à potasse, qu'il traversait de bas en haut, et s'engageait de la même manière dans le second tube. En circulant dans ces deux tubes, l'air était absolument dépouillé de l'acide carbonique qu'il contenait. A la sortie, il passait dans un flacon laveur D, rempli d'eau de baryte, qui est resté limpide pendant toute la durée des expériences.

L'aspirateur, que nous n'avons pas représenté sur notre figure, contenait 22*^* d'eau, additionnée du tiers de son volume d'alcool, qui avait pour but d'empêcher la congélation du liquide par le froid. Sans cette précaution nous n'eussions pas réussi à

exécuter nos expériences, car l'eau destinée à humecter la surface de la boule de notre thermomètre mouillé n'a pas tardé à se congeler sous l'influence d'une température de — 4**.

Notre première expérience a été commencée le 23 mars à 8^45" du soir, à l'altitude de 890™ audessus du niveau de la mer. Elle a duré jusqu'à 10^7*". Dans cet espace de temps, nous avons fait passer dans nos premiers tubes 1 10'**^ d'air, en retournant cinq fois l'aspirateur. L'aérostat est resté sensiblement sur l'horizontale ; sa hauteur n'a varié que de 100"* environ.

Notre deuxième expérience a été faite le 24 mars, de 3^35" à4^3o°* du matin. Pendant tout ce temps l'aérostat a plané à l'altitude de 1000". La pression barométrique est restée presque absolument constante. Par suite de quelques dispositions à donner à notre appareil, nous n'avons fait passer dans nos seconds tubes que 66^^^ d'air.

Les tubes à potasse, après ces expériences, qui se sont exécutées dans les conditions les plus favorables, ont été rapportés à terre parfaitement intacts, grâce à un emballage minutieux. Les deux tubes fixés à la planchette de bois C étaient enfer- * mes dans une petite caisse de bois, garnie de ouate. Une fois le couvercle fermé, ils se trouvaient entourés de coton de toutes parts, et ils ont pu supporter sans inconvénients les secousses de la descente.

M. Hervé Mangon et moi, nous avons déterminé

-scia proportion d'acide carbonique absorbée dans chaque expérience, en séparant le gaz de la façon suivante.

Chaque tube à pierre ponce potassique a été.muni successivement, à sa partie supérieure, d'un entonnoir A(^g^. 7), où l'on aintroduit de l'acide sulfurique étendu d'eau. Ce liquide décomposait le carbonate de potasse formé ; l'acide carbonique isolé était chassé à travers un tube à dégagement dans une longue éprouvette de verre graduée D, remplie de mercure et retournée sur une cuve à mercure G.

Le tube à potasse B, retenu par une pince, incliné environ à 45*^> comme le représente la^g*. 7, était à moitié entouré d'une feuille métallique, qui permettait de le chauffer à l'aide d'un bec Bunsen. On arrivait ainsi à faire bouillir le liquide, et à chasser les dernières traces de gaz dans l'éprouvette graduée. Après avoir recueilli dans l'éprouvette D les gaz (air et acide carbonique) contenus dans les deux tubes à potasse, ayant servi à la première expérience, on a déterminé le volume de l'acide carbonique en l'absorbant par une solution concentrée de potasse caustique. Les corrections de pression, de température, ont été calculées très exactement; les lectures des divisions de l'éprouvette graduée, comme celles du baromètre et du thermomètre placés dans son voisinage, ont été faites à l'aide du cathétomètre. L'expérience a été recommencée de la même façon pour les tubes à potasse de la deuxième expérience.

- Eilraclion de l'scido carbonique, recueilli dans les tubes

de MM. Hervé HangoD 'et GastuD Tiisaudier.

A, entonnoir au mojen duquel on introduit de l'eau addittunDce

d'acide sulfurique dam le Inbe B. — C, cuve il mercnre, où

~':ni;ar|e le tube de ddeagement. — D, (ubo gradué deiliué h

cueillir l'acide carbonique à l'élBt [^zeux.

r l'acide carbonique à l'élBt i-aza G. TissAMDiEH. — Obseni. micéor. en ballon.

Voici les résultats de nos dosages :

Volume d'acide carbonique contenu dans looo d'air Aililude. à o* et à 760 miiiim.

8oo""-890" 2,40

La diflerence entre ces deux chiffres est dans les limites de variation des expériences exécutées à terre. Ces résultats semblent indiquer que la proportion d'acide carbonique contenue dans Tair décroît avec l'altitude. Mais nous devons faire observer que, pour obtenir des conclusions certaines, il est indispensable de faire des dosages à des hauteurs plus considérables dans des ascensions exécutées dans les hautes régions de l'atmosphère. Nous espérons pouvoir compléter nos premières déterminations et fournir des faits positifs, sur les variations de la quantité d'acide carbonique contenue dans l'air à différentes altitudes.

Nous ajouterons enfin que la méthode d'analyse employée par nous à bord du Zénith a été précédemment étudiée à la surface du sol, et que nous avons déterminé par de nombreuses opérations préparatoires les conditions du fonctionnement de l'appareil.

Phénomènes d'optique. — Auréoles de lumière, halos, croix lumineuses. — Déformation du Soleil, de la Lune par la réfraction. — Mirage.

Quand l'ombre de l'aérostat se projette sur la terre ou sur les- nuages, elle est très fréquemment

entourée d'une auréole de diffraction. Voici les phénomènes de ce genre que nous avons observés dans le cours de nos ascensions.

f^ojage du 4 octobre iSjS, ascension de i5oo™ à 2000™. — Nous n'avons pas cessé de voir Tombre du ballon sur la terre ; à i'*35'", à l'altitude de 700™, cette ombre, projetée sur une prairie, est entourée d'une auréole très lumineuse et de couleur jaune : M. Albert Tissandier a pu en faire un dessin qui représente très nettement le phénomène.

Pendant le voyage que j'ai exécuté le 8 juin 1872, avec M. le vice-amiral baron Roussin, un autre phénomène d'optique, analogue au spectre d'UIloa, s'est offert à nos yeux.

A S^SS^'* du soir, l'aérostat avait dépassé les beaux cumulus blancs qui s'étendaient horizontalement dans l'atmosphère à 1900"* d'altitude. Le Soleil était ardent, et la dilatation du gaz déterminait notre ascension vers des régions plus élevées que je ne pouvais atteindre sans danger, n'ayant pour la descente qu'une faible provision de lest. Je donne quelques coups de soupape pour revenir à des niveaux inférieurs. A ce moment, nous planons au-dessus d'un vaste nuage ; le Soleil y projette l'ombre assez confuse de l'aérostat, qui nous apparaît entourée d'une auréole aux sept couleurs du spectre. A peine avons-nous le temps de considérer ce premier phénomène, que nous descendons de 5o"" environ. Nous passons alors tout à côté du cumulus qui s'étend près de notre nacelle et forme

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un écran d'une blancheur éclatante, dont la hauteur n'a certainement pas moins de 70"* à 80™.

L'ombre du ballon s'y découpe cette fois en une grande tache noire et s'y projette à peu près en vraie grandeur. Les moindres détails de la nacelle, l'ancre, les cordes, sont dessinés avec la netteté des ombres chinoises. Nos silhouettes ressorlent avec régularité sur le fond argenté du nuage : nous levons les bras et nos sosies lèvent les bras. L'ombre de l'aérostat est entourée d'une auréole elliptique assez pâle, mais où les sept couleurs du spectre apparaissent visiblement en zones concentriques. La température était de i4" C. environ, l'altitude de 1900™ ; le ciel était très pur et le soleil très vif. Le nuage sur la paroi verticale duquel l'apparition s'est produite avait un volume considérable et ressemblait à un immense bloc de neige en pleine lumière. Nons étions nous-mêmes plongés dans une nébulosité, car nous n'entrevoyions la terre que sous un brouillard indécis.

Lors de notre ascension du 16 février 1873, le phénomène de l'auréole aérostatique s'est encore présenté à nous dans des conditions très favorables à l'observation.

Dix minutes environ après notre départ, qui eut lieu à 1 1^20™, nous avions déjà traversé les nuages; le ballon plane bientôt au-dessus d'un véritable océan de vapeurs que les rayons solaires éclairent avec une intensité de lumière vraiment extraordinaire. Le ciel au-dessus de nos têtes est d'un bleu

ji

foncé. Il s'étend en un dôme d'azur sur un véritable plateau de cumulus arrondis prenant l'aspect d'une mer de glace en pleine lumière.

Pendant trois heures consécutives, nous avons plané à 4oo" environ au-dessus de cette couche de nuages, où l'ombre du ballon s'est constamment projetée, entourée d'auréoles d'un effet admirable. Nous avons observé trois aspects différents de ces effets d'optique. A l'altitude de i35o™, l'ombre du ballon n'avait pas d'auréole extérieure ; celle-ci était seulement visible autour de la nacelle (vojez le frontispice). A lyoo", l'ombre, plus petite, était encadrée d'un arc-en-ciel circulaire, formant comme un cadre irisé d'une forme elliptique. Enfin, au même niveau, nous avons vu plus tard trois auréoles concentriques parfaitement nettes se dessiner sur l'océan de nuages autour de notre ombre. Dans tous les cas, le violet était intérieur et le rouge extérieur; mais le bleu et l'orangé étaient beaucoup plus apparents que les autres couleurs du spectre.

La température était très élevée (le thermomètre a accusé jusqu'à 17°, 5 au-dessus de zéro); les rayons solaires étaient d'une ardeur extraordinaire et par moment nous brûlaient le visage. Nous avons maintenu l'aérostat pendant trois heures au-dessus des nuages; son altitude a varié de i4oo"* à 2000"*, hauteur maximum que nous avons atteinte.

Le phénomène des auréoles, qui se présente si fréquemment autour de Tombre du ballon dans

le cours des ascensions a éro statiques, trouve son explication dans les faits décrits par les physiciens sur les franges irisées.

Un autre genre de pliénomèncs d'optique, dû à la réfraction de la lumière à travers les cristaux de

FÎE- S.

glace suspendus dans les hautes régions de l'atmosphère, a encore été observé par nous lors de l'ascension de longue durée exécutée dans la nacelle du ballon le Zénith : nous voulons parler de halos et de croix de lumière autour de la Lune.

Partis de l'usine à gaz de la Villctte le aS mare

1873, à 6''2o'" du soir, nous opérâmes notre descente le lendemain a4 mars, à j'' du soir, à Montplaisir, non loin du bassin d'Arcachon, après un séjour dans l'atmosphère de vingt-deux heures quarante minutes.

Pendant la nuit, la température se maintint audessous de zéro, entre — 1° et — 4°t5, l'aérostat oscillant entre 700"" et 1100"'. A terre, il gelait également et la température j était généralement inférieure. Une huée couvrait le sol sur une épaisseur de Soo™ à 600"", et son opacité variait, sans

toutefois nous cacher la vue du sol. Au-dessus de Taérostat s'étendaient des cirrhus; très faibles et très bas sur l'horizon au départ, ils s'élevèrent pour donner naissance, peu de temps après le lever du Soleil, à un magnifique halo et à une croix lumineuse. La Lune s'entoura d'abord d'un petit cercle, puis la croix prit naissance à 4** 3o"™ du matin {fiS' ^)* '^"^ demi-heure après, une ellipse reliant les branches de cette croix vint compléter le phénomène. Le halo était dans tout son éclat au lever du Soleil, qui se présenta à l'état fragmenté. L'ellipse disparut, et les branches de la croix, plus persistantes, s'observèrent encore à 5** 35™ [fig' 9)i jusqu'au moment où elles s'évanouirent en diminuant peu à peu de longueur. Cette succession d'aspects dura environ une heure. Les cirrhus, très abondants jusqu'à lo** du matin, s'abaissèrent à l'horizon en donnant l'aspect d'une chaîne de montagnes aux pics neigeux. A midi, ils avaient disparu, pour se montrer de nouveau à 4^. La présence de ces cirrhus permet de supposer l'existence dans les régions élevées d'un courant aérien humide venant de la mer : nos observations postérieures ont confirmé cette conjecture.

Parmi les phénomènes d'optique que l'on observe fréquemment en ballon, nous mentionnerons encore les déformations du Soleil et de la Lune au moment du lever et du coucher de ces astres audessus de nappes de vapeurs. Pendant l'ascension de longue durée du Zénithy nous avons constam-

ment plané pendant la nuit au-dessus d'un véritable plaleau de brume qui prenait l'aspect d'un vaste océan. Le 24 mars, à 5**'io™ du matin, le Soleil, se levant au-dessus de cette masse de brume, semblait étiré vers un de ses côtés. A 8** du soir, le 23, la Lune, se levant, était encore sensiblement déformée par la réfraction des rayons lumineux. Lors de notre ascension dans le Pôle-Nord^ des effets semblables furent observés au coucher du Soleil.

Nous terminerons ce qui est relatif aux phénomènes d'optique particuliers que nous avons observés en décrivant succinctement le singulier effet de mirage qui s'est offert à nos yeux lors de notre ascension au-dessus de la mer, près de Calais, le 16 août 1868. Du côté de l'Angleterre, le rivage était caché par un immense massif de nuages d'un gris sombre. Leur partie supérieure formait un véritable miroir où se réfléchissait l'image de l'Océan. L'image renversée d'un bateau à vapeur qui passait en mer fut aperçue dans cette nappe de brume. Le phénomène ne put être observé que pendant quelques minutes, le ciel s'étant bientôt obscurci autour de nous.

Température des hautes régions.

Nous n'insisterons pas sur cette question, au sujet de laquelle il a été publié précédemment un

nombre considérable de documents. Les ascensions en montagne ou en ballon ont montré que les températures décroissent assez régulièrement avec Taltitude. Cependant, si le fait est général en considérant une masse d'air d'une très grande épaisseur, il arrive fréquemment que des couches d'air relativement chaudes se trouvent interposées dans Talmosphère, surtout quand l'air est chargé de nuages ou de brumes. En jetant les yeux sur le Tableau que nous donnons ci-dessous, on verra que, dans un assez grand nombre de cas, les températures sont plus élevées à certains points de l'atmosphère qu'à des niveaux inférieurs. Nous avons la persuasion que, si l'on s'élevait au-dessus de ces zones particulières, la loi des décroissances des températures reprendrait ses droits; mais il n'en est pas moins très important de tenir compte des faits de la nature de ceux que nous signalons ici. Les chiffres suivants, que j'ai recueillis lors de l'ascension à grande hauteur du Zénith, sont intéressants à examiner sous ce rapport :

Heures. Altitudes. Température

o ( à terre -{- 14