Des Instrümehs

Pour faire les niveaux à bulle d’air , qui se trouvent à bas prix dans le commerce , on emploie ordinairement les tnbes tels qu’ils sortent des verreries; on se contente de choisir les plus droits et les plus réguliers; pour faire ce choix, on les emplit presque entièrement d'esprit de vin, on examine, en le faisant tourner sur son axe, quel est le côte du tube où la bulle qui forme le vide, peut se tenir au milieu de la longueur, et où celte bulle s’écarte plus sensiblement et plus régulièrement du milieu, lorscpi’ou incline très-peu le tube avec une vis de rappel ou, ce qui vaut mieux, une vis nucrométrique , pour mesurer le degré d’inclinaison; le côté reconnu le meilleur, est choisi pour être le dessus ; les autres côtés sont asseï indifférais à la perfection de l'instrument. On met de l’esprit de vin dans le tube , parce qu’il ne gèle pas et qu’il a plus de fluidité

£ie l’eau, et sous ce rapport l’éther est préférable, parce qu’il est encore plus fluide.

e tube cl la bulle doivent avoir le maximum de longueur : car plus la bulle est longue et plus elle est sensible à la moindre inclinaison. Une bulle très-petite est peu sensible, parait s'attacher au verre , ou ne se meut que très-lentement

Lorsqu’on fait usage d’un niveau de cette espèce , on remarque que s’il était exact 1 une température déterminée , il ne l'est plus à toute autre température ; et que par conséquent après l’avoir rectifié pour le matin , il n’était pas juste le soir si la température était plus élevée, ou réciproquement, que s’il était exact à une température élevée il ne l’était plus lorsque la chaleur était passée. La bulle plus longue , lorsqu’il lait froid a plus de sensibilité que lorsqu’elle est courte et qu’il fait chaud ; dans le premier cas elle est quelquefois trop sensible et uc peut se tenir au milieu du tube et au môme degré d’inclinaison du même sens, elle se tient un peu en -deçà ou un peu au-delà du milieu. Ces défauts étant petits , demandent des observations faites avec soin pour être distingués ou aperçus ; cependant leur influence étant trop essentielle on a cherché à les corriger, remarquant que les défauts provenaient de l’irrégularité du tube, c’est-à-dire de celle de sa surface intérieure , on en a conclu que des niveaux construits avec des tubes choisis comme précédemment , devaient avoir plus ou moins les mêmes défauts ,

f uisque tous ces tubes sortant de la verrerie n’avaient point leur surface intérieure réguière et qu’elle# n’était cylindrique , qu’aulant , tout au plus , qu’une glace est plane au sortir de la verrerie avant que d'être dressée.

11 est donc nécessaire de dresser la surface intérieure du tube , lui donner régulièrement la forme d’un cylindre ou plutôt d’un fuseau, dont les deux côtés diamétralement opposes, fussent des portions de cercle d’un très-grand rayon. On y parvient par des procédés particuliers dont il est inutile de parler. Un tube ainsi travaillé ou rodé , peut être sufflsammeut sensible et l’être trop pu trop peu. Il sera peu sensible si, avant le travail, indépendamment des inégalités particulières de l’intérieur du tube , leurs diamètres sont en total plus grands au milieu qu'aux extrémités , pourvu que l’excès soit trop grand : si l’excès est trop petit, s’il est nul, ou si les diamètres sont plus grands aux extrémités qu’au milieu , alors le tube est trop sensible ; la bulle ne peut se tenir au milieu , elle peut même se partager en deux , ayant une partie à chaque extrémité du tube.

Pour corriger ces défauts et donner à l’instrument le degré de perfection désiré , après l'avoir essayé en le plaçant sur deux chevalets fixés à une règle , on élève ou on baisse une des extrémités de la règle par le moyen d’une vis micromélrique : de cette manière on reconnaît aisément quel est te degré de sensibilité du tube. Si elle est trop grande , on la rend moindre en travaillant de nouveau le tube sur un cylindre de cuivre plus court que celui dont on s’était servi dans la première opération : si elle est trop petite on la corrige en travaillant ce tube sur uu cylindre plus long.

En travaillant ainsi un tube, on parvient à construire des niveaux de 3a5 millimètres ( ia pouces) de longueur, ayanttine bulle de a44 millimètres (9 pouces), à la température de lü" de Réaumur, qui s'écarte du milieu du tube de a millimètres (1 ligne) pour 1" d’inclinaison.

La longueur du rayon de la courbure intérieure du tube , dépend de la sensibilité , et réciproquement la sensibilité dépend de la longueur de ce rayon , abstraction faite de la grandeur du rayon de la terre qui la modifie un peu lorsque la sensibilité est très-grande. Elle peut être exprimée par l’espace que la bulle parcourt dans le tube , divisé par le degré d’inclinaison qui a occasionné le dérangement de la bulle ; ou si on veut supposer le degré d’inclinaison constant , par exemple d’une seconde , la sensibilité

(fra simplement comme l'espace parcouru. Ce qui procède explique pourquoi deux niveaux composes de tubes de même longueur , l’uu peut elre d'un ptix Irop elevé à 5 francs, et l'autre d'un prix modéré à 4U francs.

Pour s'assurer que la surface de l'horizon artificiel est parfaitement plane , on se servira d’une lunette ou longue-vue dont l'objectif ait au moins trois pieds de foyer ; puis , après avoir place le tuyau mobile de l'oculaire au point qui convient à sa vue , on regardera directement cl par réllexion sur cette surface un objet situé a unr distance de cinquante à soixante toises. Si l'image directe et l'image réfléchie sont également bien terminés , la surface est plane. Si , au contraire , l’image réfléchie parait confuse et qu il faille alouger la limette pour qu'elle devienne aussi distincte que l'image directe, la surface est convexe; s'il fallait raccourcir la lunette, la surface serait concave.

On peut aussi faire cette vérification par le moyen de la hauteur méridienne de l'un des bords du soleil , eu faisant parcourir la surface de l'horizon artificiel au point de contact des deux images de ce bord : si le contact cesse d'av oir lieu , on peut eu conclure que celte surface n'est pas plane.

De l'erreur causée par l'inclinaison de l'horizon artificiel arec l'horizon erai.

Lorsque l'horizon artificiel n’est pas parallèle il l'horizon vrai, la différence entre l'angle mesuré avec le secours de cet instrument et le double de la hauteur de l’astre , est toujours égale au double de son inclinaison ; d'où il sera facile de conclure que , si la surface de l’horizon penche vers l’oeil, il faudra ajouter l'inclinaison à la moitié de i’ang'e mesuré pour avoir la hauteur de l'astre , et que , si cette surface penche vers l’astre ,

il faudra au contraire retrancher l’inclinaison de la moitié de l'angle observé.

La snrface supérieure d’un fluide en repos étant nécessairement horizontale , il en résulte : que tous les fluides peuvent servir d'horizon artificiel. Mais comme le meicure a le plus grand pouvoir réflecteur entre tous les fluides couuus , il est généralement employé à cet usage.

Le mercure doit être à l’abri du vent On y parvient en couvrant le vase rectangulaire qui le contient et qui est placé sur une base solide , d'une cage de dimensions telles que ses parois intérieures ne touchent pas au pourtour du vase , qui doit y elre entièrement isolé. Celle cage fis . 39 a deux de ses faces Fl , El garnies de glaces dont les surfaces doivent cire planes et parallèles, ou mieux encore, garnies de feuilles de Talc bien pures et bien transparentes ( parce que , ce minéral jouit de la faculté remarquable de ne point réfracter les rayons lumineux qui le traversent ).

Pour obtenir du mercure une surface toujours brillante et donnant le maximum du

pouvoir réflecteur de ce métal , il faut chaque fois qu'il est versé dans le vase ou

cuvette l’y faire arriver par l'intermédiaire d'uu entonnoir ou cornet de papier n’ayant qu'un trou capillaire , afin de purger ce fluide de l’oxide que l’action de l'air produit sur sa snrface et qui s'attache alors à la paroi intérieure du cornet dé papier.

L’horizon artificiel de glace et celui de mercure sont les plus commodes de tous ceux qui ont été construits pour servir à terre à prendre la hauteur des astres avec les instrumens à réflexion, chacun d’eux a ses avantages particuliers, qui engagent un observateur éclairé à en avoir un de chaque espèce pour satisfaire à toutes les exigences qui peuvent se présenter.

Ces horizons 11e peuvent être d'aucun usage h bord d'un bâtiment , puisqu'il est toujours en mouvement , et comme l'observation de la hauteur des astres à la mrr , est sans contredit la plus utile et la plus fréquente pour les marins , on a cherché depuis long-temps , à leur procurer le moyeu de I observer toutes les fois que l’astre était visible et par conséquent clans le cas où le terme de l'horizon ne l'était pas ; c’est-à-dire à leur donner un horizon artificiel toujours parallèle à l'horizon vrai du lieu. Un semblable instrument a b km des conditions à remplir pour être d'uu usage sûr; d'abord il lui faut surmonter des obstacles puissaus et permanens , provenant des oscillations du batiment autour de ses axes horizontaux , ainsi que les mouvemrns qui portent sa proue tantôt à droite , tantôt à gauche de la roule sur laquelle il est dirigé ; de plus , son usage doit être facile, prompt, ne pas exiger beaucoup d’adresse, d’intelligence, d'habileté, il faut enfin, que la hauteur qu il doit donner , ne repose jamais sur une compensation d'erreur éventuelle , que celle hauteur soit toujours suffisamment exacte pour ne

5o Des Instrumens

compromettre dans ancun cas , les conséquences tirées «les calculs dans lesquels elle doit entrer. Depuis le commencement du siècle dernier , des efforts successifs ont été faits pour atteindre ce luit , on a proposé une grande diversité d’instruinens plus ou moins exacts, plus ou moins ingénieux, dont plusieurs d'entre eux sont les résultats des méditations d'hommes célèbres qui avaient une connaissance parfaite du problème , mais jusqu'à présent tous les essais tentes paraissent iusulTisaus et ne point satisfaire aux besoins de la navigation. Nous allons faire connaître celui qui nous parait le plus recommandable, c’est l'horizon artificiel imaginé par Serson et perfectionné par Sineaton , qui paraît être d’uu usage plus général , puisqu'il peut etre employé non seulement à terre mais encore à la mer | cette dernière propriété le rend précieux dans beaucoup de circonstances , surtout , lorsqu'il s’agit dans une relâche de déterminer ou de vérifier la marche diurne d’une moutre marine , sans etre obligé de descendre à terre.

Serson avait remarqué qu'une toupie animée d'un mouvement rapide de rotation , couserve la situation verticale malgré le mouvement du plan qui la supporte. La toupie de Serson avait un miroir plan à sa surface supérieure; la pointe inférieure de l’age était placée dans une coquille où elle pouvait tourner sans changer de place.

Il est facile de remarquer que cette première disposition entraînait avec elle des inconvéniens tendant directement à la destruction de l'instrument ; Smealon perfectionna l’idée de Serson , sa toupie est un miroir plan circulaire d'environ quatre pouces de diamètre , enchâssé dans une bordure de cuivre dont le bord supérieur s'élève un peu au-dessus du plan, ce qui lui donne la meme forme qu'au couvercle d'une tabatière. Cette toupie n’a poiul de pivot en dessous , mais par le centre du miroir s’élève perpendiculairement une tige en cuivre d'environ neuf à dix lignes de hauteur , et dont l’extrémité inférieure au-dessous du miroir, contient une coquille creusée dans un morceau d'agathe qui reçoit un pivot sur la pointe duquel on la fait tourner lorsqu'on veut s’en servir ; ce pivot est fixe au fond d’une boîte d’une forme quelconque , et le tout est disposé de manière que la toupie, dont la hauteur est très -petite, étant placée sur le pivot, son centre de gravité soit le plus près possible de la pointe de l’axe, et que le nord supérieur de la boîte dépasse un peu celui de la bordure* du miroir.

Pour mettre celte toupie en mouvement , on enveloppe un ruban autour de la tige dont nous avons parlé, ensuite ou place la toupie sur le pivot, puis on met une régie au-dessus, dans un trou de laquelle passe la tige: celle règle ne doit pas toucher la toupie , mais reposer sur le bord supérieur de la boite et doit avoir assez d’épaisseur pour que le ruban puisse passer par une ouverture latérale , lorsqu’on le tire de coté ; cela posé , en tirant promptement le ruban et avec force , tandis que de l’autre main on appuie la règle sur le bord de la boîte , le ruban se dégage ; on enlève ensnite la règle , et la toupie ainsi moulée peut conserver douze à quinze minutes le mouvement qui lui a été donné.

Cet horizon doit prendre et conserver une position horizontale, malgré l'inclinaison de la boîte dans laquelle on le fait tourner, et par conséquent les mouvemens du batiment, si ceux de la mer ne sont pas trcs-violens.

De l'emploi du Cercle de rtflexior. dans les olsemalions topographiques.

Le cercle de réflexion est spécialement destiné pour les observavions d'astronomie nautique , cependant il peut être employé avantageusement à celles qui servent à la construction des cartes et plans hydrographiques , et en général aux observations géo— désiques du second et du troisième ordre , qui demandent à Pire faites avec une grande promptitude ; mais les objets terrestres n’etant pas toujours très-distincts , surtout lorsqu’ils ne se projettent pas dans le ciel, et perdant encore de leur lumière non-seulement lorsqu'ils sont vus par réflexion, mais encore directement à travers la partie transparente du petit miroir , il en résulté qiie les distances angulaires observées , n’ont jamais l’exactitude que l'on obtient avec le cercle répétiteur ordinaire. Le cercle de réflexion ne pourra doue etre employé que dans des operations trigouométriques secondaires, comme celles dans lesquelles il s'agit de déterminer les positions des soudes , des roches sons l’eau, des bancs, des hauts fonds , etc. , et lorsqu'il faut faire le détail topographique des eûtes; l’usage de ce cercle ainsi réduit, douuera toujours une exactitude suffisante pour le» operation» relative» à la construction des plan» de détail , et »’il est employé

lOogle

a Réflexion. 5t

avec habileté , rendra de nombreux services. C’est dans l'ouvrage ayant pour titre , Méthodes pour la levée et la construction des cartes et plans hjdrogrnplii/ues , par M. lieautemps- Beaupré , Ingénieur hydrographe en chef, que l’on apprendra tout le parti que l’on peut tirer de cet instrument : nous ajouterons seulement nue pour mesurer avec célérité les distances angulaires des objets terrestres, il convient de remplacer la lunette par une pinuule , et pour les opérations qui s’exécutent en canot , de substituer des miroirs de métal aux miroirs de glace , ces derniers sont plus exposés à se détériorer par les lames que l’on peut recevoir dans ces embarcations; nous dirons aussi que pour s'exercer utilement à la mesure de ces distances, afin de pouvoir les employer avec sécurité , il fauN| après avoir choisi plusieurs points remarquables de l'horizon , tels que A, U. C, /J, etc. , prendre la distance de chaque point à deux ou trois autres , par exemple la distance du point A à li , celle «le A à C, de A à I) , ensuite la distance du point II h G, celle de U » l) , etc., enfin s’assurer si les observations se vérifient l’une par l’autre ; non que la somme des distances de différens points intermédiaires soit toujours égale à la distance des deux points extrêmes , ou que la somme des angles observés autour de l'horizon fasse toujours ilbo degrés, car on ne doit pas attendre une aussi grande précision dans ces observations , quand meme les objets seraient tous situés dans un meme plan , néanmoins ces exercices en apprendront assex pour éviter les méprises que l’on pourrait commettre dans la pratique.

Pour mesurer l’élévation ou l'abaissement d’un point placé au-dessus ou au-dessous du plan de l'horizon , comme dans les cas où il s’agit ne se procurer les élémrns de la réduction des angles au plan de l'horizon ou ceux des différences de niveau , il faut donner au cercle de réflexion les propriétés du cercle ordinaire, car la mrsure des haur teurs à l’aide d’un horizon artificiel , n’est évidemment praticable que quand les objets sont au moins élevés de io à 12 degrés au-dessus du lieu de l'observateur, c'est-à-dire rendre son limbe susceptible de conserver une position verticale, et de tourner tant sur un axe horizontal qu'autour d'une tifge verticale destinée à lui servir de pied. Il faut en outre à l’alidade ht du grand miroir {fis- 18 » PI. / ) un niveau T de repère qui ait la faculté de basculer autour d'un axe xx' auquel il est suspendu , afin qu’il puisse reprendre sa positiou naturelle, lorsqu'on renverse du haut en bas la même alidade.

Supposons qne cette disposition ait lieu; on mettra le limbe verticalement, au moyen d'un fil à plomb, et après avoir amené et fixé à zéro la lunette GH, 011 la dirigera sur l'objet dont 011 cherche la hauteur ou la dépression , en faisant tourner le limbe dans sou plan : ensuite on fera mouvoir l’alidade du grand miroir pour caler le niveau au-dessous du centre A, cl l’on serrera la vis de pression de cette alidade, afin que le niveau soit fixe à l’égard du limbe. Après cette première partie de l’observation, l’on fera faire une démi révolution au cercle, daus le sens azimuthal , puis l’on ramènera à soi l'oculaire, en faisant tourner le limbe sur lui-même, vu que les alidades ne peuvent pas comme daus le cercle ordinaire , passer l’une sur l'autre , et l’on arrêtera ce mouvement quand le niveau aura repris la position horizontale. Enfin l'on détachera du limbe la Innrtte , pour la ramener et la fixer sur l’objet, et alors la ligne de foi de son alidade aura parcouru un arc double de celui qu’on désire connaître ; mais d’après la manière avec laquelle le limbe est divisé, il est évident que le quart de l’arc sera la valeur de l'angle mesuré.

Il est à remarquer qne , par ce procédé , la lunette passant de la droite à la gauche de l'observateur, marche dans le sens de 'la graduation, lorsque l’objet sur lequel on pointe est au-dessus de l'horizon de la station , et qu’elle marche en sens contraire «le la graduation, lorsque l’angle cherché est un angle de dépression : on pourrait donc, dans ce dernier cas, commencer l’observation par la gauche, pour éviter de prendre le complément à 720 degrés de l’arc compris entre zéro et le point de la graduation sur lequel Palidade de la lunette s'est arrêtée à la fin de la seconde observation coujaguée,