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complet (neuvième ligne). Alors l'aile va s’abaisser de nouveau".

Dans la série À, une courbe ponctuée montre que la projection des mouvements du carpe sur un plan horizontal présente, par rapport à l’axe du vol, son écart maximum sur la ligne 1, c’està-dire au milieu de l’abaissement de l'aile ; tandis que le m1nimum d'écart de cette courbe correspond au commencement de la remontée, c’est-à-dire aux lignes 5 et 6.

Dans les séries Bet C, la courbe des déplacements du carpe, projetée sur un plan vertical, oseille autour de l'axe du vol qu'elle coupe deux fois pendant la révolution de l'aile. Ces intersections coïncident avec les maxima et les minima d'écart de la courbe des mouvements du carpe en projection horizontale.

En combinant entre elles ces trajectoires projetées sur trois plans perpendiculaires entre eux, on déterminera les déplacements successifs du carpe, suivant les trois dimensions de l’espace. La courbe résultante ne saurait être exprimée que par les inflexions d’une tige solide ?.

La même nécessité s'imposant pour tous les points de l'aile dont on veut déterminer la trajectoire dans l’espace, il s'ensuit que l'impression complète des mouvements du vol ne peut être donnée que par une figure solide. Cest ce qui m'a conduit à recourir au modelage, pour représenter par des figures en relief les attitudes successives de l'oiseau.

S 108. Figures en relief des attitudes d'un Goéland, construites d'après trois séries de projections. — Pour rendre plus

1. Comme l'insuffisance de mon installation ne m'a pas permis dé recueillir simultanément les photochronographies sur trois plans perpendiculaires entre eux, on ne doit pas s'attendre à recontrer une parfaite concordance entre les trois images qui portent le même numéro d'ordre. Toutefois l’imperfection doit être assez légère, car si l’on réunit par des lignes ponctuées dans chaque série les positions successives de l'articulation radio carpienne, la courbe résultante présente, dans les trois séries, des inflexions assez régulières (fig. 102).

2. C'est à ce procédé que Carlet a recouru pour représenter la trajectoiré du pubis et celle du grand trochanter d’un homme qui marche ou qui court.

facilement intelligibles Les attitudes successives du vol, j'en ai modelé les images en relief. Chacune de ces figurines représente l'oiseau dans la position qu'il avait, à chacun des instants où il a été photographié, c’est-à-dire à des intervalles de temps de 1/50 de seconde. Ces maquettes, modelées d’abord en cire, ont été ensuite coulées en bronze par le procédé dit à cire perdue. En les disposant en série, suivant l’ordre dans lequel se succèdent les mouvements, on obtient l’aspect représenté fig. 103. Chaque image représente l'attitude de l'oiseau pendant la courte durée de l’éclairement qui a impressionné la plaque, c’est-à-dire environ pendant 0,0005 de seconde.

Cette série forme un cycle complet, embrassant toutes les phases d'un battement des ailes, depuis le moment où, complètement étendues et élevées à leur maximum, elles s’apprétent à s’abaisser, jusqu'à celui où elles ont achevé leur remontée et vont revenir à leur position initiale.

Il faut noter que:si les attitudes successives sont exactement

Fig. 103. — Figures en relief représentant les attitudes successives du Goéland pendaniun coup d'aile.

représentées dans la figure 103, en tant que position des ailes par rapport au corps; 1l n’en est pas de même des positions du corps de l’oiseau dans l’espace. En effet, un Goéland, qui vole avec une vitesse de 8 mètres au moment de l'essor, ne parcourt pas entre deux éclairements, c’est-à-dire en 1/50 de seconde, la longueur de son corps, qui est de 40 centimètres environ; il en parcourt environ les #, de sorte que ses images se superposent partiellement sur la glace sensible. Dans une représentation en relief des véritables attitudes de l'oiseau, les images doivent s’entre-péné-

trer, comme cela se voit dans une autre série qui a été également coulée en bronze et dont la figure 104 montre l'aspect général.

Cette dernière représentation de l'oiseau donne une très bonne idée de la nature de ses mouvements. On peut retourner cette pièce solide dans tous les sens, l’examiner sous toutes ses faces, et acquérir, en quelques instants, plus de notions sur la cinématique du vol que n'en donne l'inspection d'images planes. La figure 104 ne donne nécessairement qu'une idée imparfaite du modèle en relief; celui-ci est déposé dans les collections de la Station physiologique.

On voit, dans les premières images en relief, que l’aile qui

Fig. 104. — Série de figures en reliel s'entrepénétrant afin de représenter les positions réelles du Goéland dans l'espace, à des instants très r approchés d'un coup d'aile.

s'abaisse se porte en avant et qu'elle étreint, pour ainsi dire, l'air sous les flancs et le long du corps de l'oiseau. Pendant toute cette phase d’abaissement, laile est déployée, les articulations du coude et du carpe sont ouvertes. À la septième image, la flexion du coude et celle du carpe se produisent soudainement, par des actes solidaires dont le mécanisme a été indiqué $ 38; l’aile remonte alors, fléchie, et les rémiges pendent verticalement. Le déploiement de l'aile s'effectue à la dixième image, c’est-à-dire à la fin de la remontée

Il ne faut pas chercher dans ces figures une fidélité parfaite

Marey. — Vol des oiseaux. 12

au point de vue des détails, mais seulement la vérité des attitudes, la vitesse angulaire de l'aile, ses changements d’inclinaison, ses torsions sous l'influence de la résistance de l'air. Toutes ces notions auront une importance extrême, quand on devra établir la théorie mécanique du coup d’aile. $ 109. Images photochronographiques de l'oiseau, recueillies sous des incidences variées. — De même que pour le Goéland,

Fig. 105. — Attitudes successives du Pigeon dans une révolution sur un plan horizontal.

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Fig. 106. — Dessin au trait destiné à faire comprendre les contours de la fig. 105.

j'ai pris, sur le Pigeon, des séries d'épreuves recueillies sous des

incidences différentes. Les images ainsi obtenues présentaient

PRE OE PECIROEE APR Gr CRETE De PE

parfois des aspects imprévus. Ainsi, les attitudes duPigeon, projetées sur le plan horizontal (fig. 105 et 106), c’est-à-dire photographiées du haut du pylone $ 106 présentent des aspects étranges, que l’on n’eût certainement pas prévus à l'inspection des images prises de côté.

On en jugera par la figure 107 où la même lettre désigne les deux projections, verticale et horizontale, d’une même attitude. Assurément, la figure a, vue en projection verticale, montre bien que les ailes du Pigeon sont fortement portées en avant, mais elle ne saurait faire comprendre jus-

TR CE Gi) TAN D RS ES ei.

Gi RPC D Un # = PALIRTTR A 7 À C7 £\ £ “A Ë ge RS Re Ut c ÉLre Rte ÉL., £ NTIC VÉRo ue — RE . RL gt LEA dE cn Ce) < a (Fe = KA \ Fig. 107. — Trois attitudes du Pigeon projetées diversement. — «a, projection verticale à la fin de l’abaissement de l'aile ; 4’, projection horizontale au même instant. —- b, projection verticale du début de la remontée de l'aile; 4’, même instant en projection horizontale. — c, éléva-

tion de l’aile projetée verticalement ; €’, projetée horizontalement.

qu'à quel point leurs extrémités se rapprochent; ce détail se voit très bien au contraire sur la figure a', projetée horizontalement.

En 4, au moment où l’aile se reploie, son extrémité se porte en dehors par une flexion très prononcée de l'articulation carpienne ; cela ne se voit guère sur la projection verticale, mais ce mouvement est très frappant au contraire sur la projection horizontale 4”.

Enfin la figure c, qui montre la relevée des ailes, ne permet pas de juger que leurs faces dorsales arrivent au contact, ce qui se voit bien en c’.

$ 110. Images en relief des attitudes d'un Pigeon, pendant

un battement d'ailes. — Avec les documents fournis par les photochronographies, j'ai fait, pour le Pigeon, comme pour Île Goéland, une série de figures en relief. On voit (fig. 108) deux attitudes successives de l'oiseau pendant la durée d’un coup d’aile.

Le Pigeon a le battement bref, environ 1/9 de seconde, aussi a-t-il fallu multiplier le nombre des images, c’est-à-dire rapprocher beaucoup les éclairements successifs, pour saisir la série des phases du mouvement. L'intervalle entre deux attitu desconsécutives sur ces figures en relief n’est guère que de 1/100 de seconde.

S 111. Adaptation des figures en relief au zootrope. — Pour tirer de ces figures en relief tout le parti possible, relativement à l'analyse des mouvements du vol, il fallait les examiner avec

Fig. 108. —. Figures en relief du Pigeon disposées en série et montrant la succession des attitudes de l'aile pendant la durée d’un battement. -

l'appareil de Plateau, comme on à fait S 104, pour les figures planes représentant les phases successives d’un coup d’aile. Une modification du phénakistiscope connue sous le nom de

ed é esse see.

MOUVEMENTS SUIVANT LES TROIS DIMENSIONS. 181 <00trope" et fort répandue depuis quelques années se prêtait très bien à cet usage.

Dix images en relief du Goéland furent disposées (fig. 109) à

Fig. 109. — Zootrope dans lequel sont disposées dix images en relief d'un Goéland, dans les attitudes successives de son vol.

l'intérieur du zootrope. L'instrument, une fois mis en mouve-

ment, donna l'illusion parfaite d’une suite de Goélands volant,

les uns derrière Les autres, suivant un cercle fermé. L'avantage très grand des iigures en relief, c’est qu’elles

1. Le zootrope à la forme d’un cylindre large et peu élevé tournant autour de son axe. À l'intérieur, est étalée une bande de papier, sur laquelle sont tracées les figures représentant les phases successives d’un mouvement. Des fentes, dont le nombre diffère plus ou moins de celui des ligures $ 101, sont percées dans les parois du cylindre. C’est par ces fentes qu’on aperçoit la succession des images et qu’on reçoit l'illusion du mouvement.

Les figures en relief de l'oiseau, portées sur des pieds métalliques implantés dans la base du cylindre, furent disposées en série tout autour de l'axe central. Le cylindre avait environ 70 centimètres de diamètre ; il était mis en mouvement à la main. Je me propose d'adopter une disposition mécanique bien plus commode, introduite par M. Ottomar Anschutz.

permettent de voir l'oiseau sous toutes les incidences possibles. En effet, grâce à l’arrangement circulaire des figurines, chacune se présente à l'observateur sous des aspects successifs diftérents. Quand on suit le sens de sa translation apparente, le Goéland est vu d’abord par l'arrière ; puis il se présente de plus

en plus obliquement, passe en plein travers et revient enfin

sur l'observateur. De sorte que, suivant la partie du cireuit sur laquelle on fixe son attention, on voit l'oiseau qui fuit, qui passe ou qui s'approche : sous ces trois aspects, on peut étudier à loisir les mouvements des ailes, et en ralentir à son gré la vitesse, en ralentissant plus ou moins la rotation du zootrope.

En plaçant successivement, dans l'instrument, les figures du Goéland et celles du Pigeon, j'ai pu comparer entre eux ces deux types de vol, et j'ai noté que, derrière certaines dissemblances apparentes, ils offraient de profondes analogies”.

$ 112. Les mouvements de l'aile de l'oiseau peuvent être exactement déterminés par les méthodes actuelles de la physiologie expérimentale. — Cette revue sommaire des ressources dont on dispose pour analyser les mouvements suffira sans doute pour montrer que, dans les actes si complexes et si rapides du vol, il n’y a rien cependant qui défie la puissance des nouvelles méthodes. On peut déjà tout connaitre et tout mesurer dans les actes cinématiques du coup d’aile; or les méthodes qui servent à analyser les mouvements se perfectionneront sans doute beaucoup dans l'avenir, et donneront à la mécanique animale une base expérimentale aussi solide que celle sur laquelle s'appuie la mécanique ordinaire. Celle-ci est fondée tout entière sur la connaissance des masses, des vitesses et des directions du mouvement.

1. Comme les images du Pigeon sont au nombre de 11 et celles du Goéland de 40 seulement, le même nombre de fenêtres ne convient pas pour étudier ces deux séries d'images. Des bandes de zinc circulaires, portant des fenêtres en nombre variable, peuvent se substituer les unes aux autres, de sorte qu'on prend celle à 10 fenêtres pour le Pigeon, celle de 9 pour le Goéland, etc.

Que manquait-il donc autrefois pour que les mouvements des êtres vivants fussent aussi bien connus que ceux des astres, ou ceux des masses inertes qui se meuvent dans nos machines industrielles ? Ce qui manquait surtout, c'était la connaissance parfaite des positions que chaque partie du corps présente à des instants bien déterminés, parce que notre œil est incapable de suivre des mouvements trop rapides. La photochronographie a comblé cette lacune.

Les perfectionnements ultérieurs qui devront être apportés à cette méthode sont de l’ordre de ceux que les appareils astronomiques ont reçus et grâce auxquels les mesures de temps et d’espace sont devenues si parfaites. Une petite inégalité dans la division d’un disque fenèêtré, un léger défaut dans l’uniformité de la rotation de ce disque, peuvent entraîner une erreur dans l'estimation de la vitesse d’un mouvement par la photochronographie; mais ces imperfections sont bien faibles, et j'ai apporté tous mes soins à les éviter.

Une cause d'erreur plus importante réside dans la difficulté d'apprécier exactement, d’après la position d'images successives sur la plaque photochronographique, les positions que l’objet représenté occupait réellement dans l’espace. C’est sur ce point qu'il reste encore certains progrès à réaliser. Ces progrès consisteront surtout dans la construction d'instruments plus parfaits mais aussi beaucoup plus coûteux".

1. Avec les objectifs photographiques du commerce, si l’on veut avoir des images fortement éclairées, ce qui est nécessaire pour les courtes poses de 1/1000 de seconde et au-dessous, il faut recourir aux courts foyers. Dès lors, les images, étant fort petites, doivent être soumises à des agrandissements considérables, mais les agrandissements risquent de déformer les images, et en donnant une grande importance au grain de la gélatine, rendent incertains les contours, ainsi que la position des points de repère. Or, quelques millimètres d’erreur dans la position de ces points altèrent beaucoup l'estimation des vitesses de l'oiseau.

Si, pour avoir des images plus grandes, on rapproche l'appareil photographique de l’objet en mouvement, les indications sont faussées par les déplacements parallactiques. Soit en effet (fig. 110) l'appareil photographique, situé à une courte distance du lieu où passe l'oiseau, celui-ci

$ 113. Résumé des principaux faits que l'expérimentation a dévoilés relativement à la nature des mouvements du vol ramé. — Avec les différentes méthodes ci-dessus exposées, on

peut déterminer les actes cinématiques du vol, c’est-à-dire les mouvements des différentes parties de l'oiseau les unes par rapport aux autres et les mouvements de l'oiseau lui-même

dans l’espace.

apparaîtra sous des incidences différentes aux divers lieux de son passage : il sera d’abord vu obliquement, de telle sorte que sa tête sera visible et sa queue cachée; plus loin, il sera vu exactement de profil ; à la fin, on le verra de nouveau obliquement, mais par l'arrière.

Ces effets, dus à la perspective, diminuent à mesure qu’on place l'appareil

Fig. 110. — Influence des distances de l'appareil et de l'objet en mouvement, sur la position apparente des images,

plus loin de l’objet et que les rayons qui vont de l’un à l’autre tendent de plus en plus à devenir parallèles entre eux. Il faut nécessairement, pour obtenir des images aussi parfaites que possible, employer un objectif à long foyer et à grande ouverture; on pourra ainsi opérer de loin et avoir cependant de grandes images puissamment éclairées.

La photochronographie exigerait donc, comme la photographie stellaire, des appareils spéciaux d'une grande puissance : l'insuffisance de ressources matérielles m'a seule empêché jusqu'ici de les faire construire.

Les figures, planes ou solides, que donne la méthode graphique, contiennent la meilleure définition de ces mouvements: c’est sur elles seulement que l’on peut s'exercer avec fruit à formuler une théorie mécanique du vol. Toutefois, pour résumer les connaissances acquises par l'expérience, j'essayerai de résumer en quelques propositions les faits principaux que l’expérimentation a révélés.

1° L'abaissement des ailes soulève légèrement le corps de l'oiseau et accrott sa vitesse de translation horizontale; tandis que, pendant l'élévation des ailes, l'oiseau est soutenu, parfois même légèrement soulevé, mais aves diminution de sa vitesse de translation horizontale.

2° L'aile décrit, par sa pointe, une trajectoire de forme elliptique, dont le grand axe est oblique en bas et en avant.

3° Le sens du mouvement sur cette trajectoire est tel, que l'aile se porte en avant pendant la phase descendante, en arrière pendant la remontée.

4° L’'aile qui s’abaisse est étendue, et se rapproche de la forme plane : la résistance de l'air, soulevant l'extrémité des rémiges, en efface à peu près complètement la courbure, qui est naturellement concave en dessous.

5° Dans sa remontée, l'aile incline sa surface par rapport à l'axe du vol, de telle sorte que sa face inférieure regarde un peu en avant.

6° La durée de l’abaissement de l’aile est, en général, un peu plus longue que celle de la remontée.

1° Au moment de l'essor, l'aile n’est rigide que pendant son abaissement ; elle est en partie reployée pendant la remontée. Ces reploiements deviennent de moins en moins prononcés, chez les grands oiseaux, à mesure que le vol s’accélère.

8° À l'essor, la remontée de l’aile s'accompagne de rotation des rémiges sur leur axe longitudinal. Ces rémiges fendent l’air individuellement par leur tranche, laissant entre elles des intervalles par lesquels l'air passe librement.

Tels sont les faits bien établis qui peuvent déjà servir de base à l'interprétation mécanique du coup d’aile.

Ils permettent, en effet, de mesurer les forces qui sont en jeu

dans le vol des oiseaux, d'apprécier les résistances que l'air présente à l'aile sous différentes incidences; enfin, de mesurer le travail mécanique dépensé par l'oiseau pour sc soutenir et se transporter dans l'air.