PL III

66 7 8 9 ]0 11 Midi 1 2 3 4 5 G 7

Appareil du Bord.

Appareil à 20 mètres

Appareil du Bord

Appareil à 3o mètres.

Appareil du Bord.

Appareil à 40 mètres

£ Oberlin.litK. S S 7 8 9 10 11 Midi 12 3 4-5 6 7

Expériences exécutées au moyen du Photometrographe en rade de Funchal (Madère).

( Mars 1889 ) .

LA LUMIÈRE

les teintes plus ou moins foncées qu’a prises le papier au platine aux différentes heures de la journée.

Il n’y a pas là de mesure proprement dite ; on n’a pas de chiffres qui puissent se mettre en courbe et représenter exactement l’absorption de la lumière par l'eau.

C’est pour remédier à cette lacune que nous avons imaginé les expériences dont je vais maintenant mettre le détail sous vos yeux. Vous savez que certaines réactions chimiques se font plus activement sous l’influence de la lumière qu’en son absence, c’est ainsi que l’acide oxalique mélangé au perchlorure de 1er donne sous l’intluencc des rayons lumineux une réaction assez complexe, en fin de compte de laquelle il se dégage de l’acide carbonique qu'on recueille. La quantité de cet acide carbonique est proportionnelle à la somme de lumière qui a frappé la dissolution. Nous avions pensé à utiliser cette réaction pour mesurer la quantité de lumière qui passe dans la mer. Nous en avons été empêché par cette circonstance que le dégagement de gaz est influencé par la pression : or nos divers flacons d’épreuves devaient être à des pressions différentes puisqu’ils devaient être à des profondeurs variées. Le résultat eût été de ce fait faussé. Les réactions lumineuses donnant lieu à une variation d’électricité étaient plus directement utilisables : l’intensité électrique peut en effet être mesurée avec la plus grande précision.

Elles sont assez nombreuses. En 1881, Laur montra, après Edm. Becquerel, du reste, qu’une pile composée d’une lame de sulfure d’argent et d’une lame de zinc amalgamé donne des effets variés suivant qu’elle est ou non éclairée; mais il n’est pas démontré que dans un pareil couple il y ait proportionnalité entre le courant et l’intensité de la lumière, du moins quand l’appareil a servi plusieurs fois. Nous avons donc dû l’abandonner aussi.

En 1888. MM. .louy et IL Rigollot ont fait connaître un actinomètre formé d’une pile où le liquide est le chlorure de sodium et les électrodes une lame de cuivre décapée et une lame

de cuivre oxydée. Cet élément adonné des résultats assez bons

dans les premier essais, mais il variait d un jour à l'autre, il n’était, par conséquent pas comparable à lui-même, il nous a fallu l'abandonner.

C’est alors que nous nous sommes décidés à nous servir de la pile à sélénium que nous avons immergée dans la mer grâce à un dispositif particulier.

Vous savez, Messieurs, que le sélénium a la propriété de diminuer de résistance quand il est éclairé même avec une faible intensité. On a donné des explications variées du phénomène, mais, quelles qu’elles soient, le fait est certain.

Si donc on interpose un fragment de sélénium sur un courant parfaitement constant, on verra ce courant dévier davantage le galvanomètre suivant que le sélénium sera ou non

Fig. 103.— Photomètre au sélénium de P. Re- . , . . , , , .

gnard, pour mesurer la pénétration de la éClaiie Cl la CléAiatlon

lumière dans les eaux. gera proportionnelle à l’é-

clairement.

L’instrument que nous avons imaginé est fort simple. Une

LA LUMIÈRE

pile au sélénium S, construite comme cela est indiqué dans tous les traités de physique, est placée dans une boite de cuivre II parfaitement étanche et fermée par une glace (fig 103). Cette boîte est pendue à une patte d’oie en fil d’acier très fin et aboutit à un fil de sonde F divisé de mètre en mètre par des rosettes de drap rouge. Pour que la boite, lestée par le boulet de fer P, ne subisse aucune pression et ne se brise pas quand on l’immerge, elle est munie, comme la plupart de nos appareils, d’un ballon compensateur B. <

Un système de boulons isolateurs fabriqués en fibre et en ébonite permet à un câble marin C, dont les deux fils sont parfaitement isolés, de pénétrer dans la boite et de se mettre en rapport avec les pôles de la pile au sélénium.

Ce câble a une longueur de 230 mètres, il permet donc de faire l’expérience à une distance assez grande du bord de la mer.

On ne peut en effet s’écarter beaucoup de la terre ferme, car il faut, de toute nécessité, que le galvanomètre très sensible dont on va se servir soit à terre dans une chambre obscure. Les mouvements d’un navire ne permettraient aucune lecture.

La pile aussitôt, après son enroulement, présentait une résistance de 3000 ohms. Aussitôt après avoir été desséchée à 200 degrés elle avait une résistance de 230 000 ohms. Après son refroidissement elle avait une résistance de 3 100 000 ohms. L'isolement des lames de cuivre était donc excellent.

Quand on eut placé le sélénium entre les spires, la résistance tomba à 1 040 000 ohms. Devant un bec de gaz papillon, à 10 centimètres environ de lui, elle devint 680 000 ohms et 350 000 seulement à la lueur du ciel éclairé.

Nous avions donc un instrument d’une grande sensibilité.

11 fallait le mettre en rapport avec un galvanomètre.

Pour cela, dans une chambre obscure, se trouve une table solide, une paillasse en brique autant que possible.

Sur cette paillasse (fig. 1 04) se trouve disposé un galvanomètre Thomson Ga dont le miroir est dirigé par un aimant faible A.

Regnard. 14

Un bec de gaz L fournit de la lumière par une fente percée dans sa cheminée opaque. Le rayon lumineux, recueilli par le galvanomètre, est réfléchi sur l'échelle graduée 1. Des déviations très faibles du miroir sont donc multipliées considérablement grâce à la longueur du faisceau lumineux. L’électricité est fournie par une pile thermo-électrique P dont les couronnes inférieures sont seules utilisées. La pile est entourée d’une tôle protectrice plissée qui empêche qu’un courant d’air fortuit ne vienne augmenter la déperdition de chaleur, ce qui amènerait à coup sûr un mouvement du galvanomètre. Le gaz qui chauffe la pile est d’ailleurs tenu à une pression parfaitement égale par le régulateur Moitessier R.

Grâce à ces précautions, lecourantqui passe par la pile P, le galvanomètre G a et la pile de résistance au sélénium ne varie pas. L'image I ne bouge pas du tout sur l’échelle tant qu’on ne fait pas intervenir la lumière. C'est là un point important que nous avons réussi à réaliser, bien que cela soit fort difficile.

Nous avons transporté ce matériel sur le rocher de Monaco qui nous offrait de grands avantages. D’abord le prince Albert faisait disposer à l’extrémité même de ce rocher une casemate où nous pouvions installer l’appareil galvanométrique. Ensuite le rocher s’avance dans la mer comme un navire, ce qui nous permettait d'opérer un peu loin des côtes et d'éviter le trouble de l’eau inévitable près du rivage. A l’extrémité du rocher, notre câble long de 250 mètres nous permettait de nous éloigner de la côte véritable de plus d’un kilomètre (voyez fig. 105 au point où est figuré le bateau). Nous trouvions là des fonds de 50 mètres.

L’eau y est d’une pureté admirable dans les beaux temps ; la côte de Monaco est garantie des eaux bourbeuses du Yar par le cap Ferrât et des eaux torrentueuses et troubles de la lloja par le cap Martin.

C’est donc un lieu d'élection pour des expériences qui obligent à avoir une partie des instruments à terre et qui empêchent de gagner complètement le large. Nous procédions comme

LA LUMIÈRE

cela est représenté dans la figure 10G. Un bateau maintenu en place simplement par ses avirons était amené devant le labo-

ratoire à 200 mètres au large du rocher, sur un fond de 50 mètres. On choisissait un jour où le soleil était radieux et

Fig. 104. — Dispositif de Thomson pour la mesure de l’intensité de la lumière dans les eaux.

où pas un nuage n’était an ciel. De plus on opéraità midi juste pour que les rayons fussent aussi perpendiculaires que possible à la surface de l’eau. La pile étant fixée au beaupré du bateau, onia rattachait an câble qui baignait d'abord dans l’eau puis

Fig. 105. — Topographie de la région où ont été faites nos mesures de la

transparence de l’eau.

montait le long du roc et finissait par aboutir dans la chambre noire du laboratoire. Le câble était mis en rapport avec le galvanomètre et la pile thermo-électrique. L’aide qui était dans le bateau bouchait alors la pile soigneusement. On notait une première déviation qui correspondait à l'ombre absolue. A un signal qui lui était fait du rocher, il mettait la pile découverte en plein soleil. Une deuxième lecture donnait la déviation dans ces conditions. L'aide enfonçait alors de mètre en mètre la pile

LA LUMIÈRE

dans l’eau et, chaque fois, on faisait une nouvelle lecture (1).

C'est en procédant ainsi que nous avons obtenu le tableau de la figure 107.

Il montre qu’au soleil et daus l'air, le. galvanomètre marquait 260 divisions. Après avoir été immergé à un mètre il ne donnait plus que 135, presque la moitié. C’est le premier mètre d’eau qui absorbe la plus grande partie de la lumière, du moins quand, comme dans la mer, cette eau est remplie de particules de toute nature.

Fig. 106. — Expérience de la mesure de l'intensité lumineuse dans les eaux exécutée à Monaco en mars 1890.

A 2 mètres le galvanomètre marque 104 divisions, etc., si bien qu’à partir de 4 mètres il y a presque toujours autant de lumière ; c’est de la lumière diffuse. A partir de 11 mètres l’appareil n’est plus assez sensible pour indiquer la diminution de la diffusion.

Le dernier point (65) que l'on remarque dans la colonne Om correspondait à l'ombre, c’est-à-dire à ce que marquerait le

(1) Je dois beaucoup de remerciements à M. Copello et à M. le commandant Paul, de la Principauté de Monaco, qui m’ont aidé dans ces délicates recherches avec une grande obligeance.

galvanomètre pour les grandes profondeurs, pour celles par exemple que Fol et Forci exploraient photographiquement.

Cette expérience était faite en mer, c’est-à-dire dans une eau relativement trouble, si pure qu’elle parût. Nous avons voulu

Biii

Fig. 10T. — Graphique représentant la diminution de l’intensité lumineuse à mesure qu’on pénètre dans les eaux.

la refaire au laboratoire avec une eau prise dans la Seine que nous essayerions telle quelle et que nous explorerions ensuite après l’avoir filtrée.

Pour ce travail, nous avons utilisé l’appareil que représente la figure 108.

Un grand tube T placé verticalement est fermé en bas par une glace. On peut, par les robinets RR/, y faire pénétrer de l’eau;

LA LUMIÈRE

un tube gradué en verre t permet de connaître à chaque instant le niveau qu’occupe l’eau dans le tube T avec lequel il comniu-

Fig. 108. — Dispositif destiné à mesurer l’absorption de la lumière par l’eau pure

distillée ou filtrée.

nique. Au-dessus du tube T se trouve la pile au sélénium P, renversée sur lui.

La lanterne électrique L envoie des rayons parallèles sur le miroir M qui, étant incliné à 45 degrés, les renvoie verticalement

clans le tube T. Les rhéophores s'en vont à l’appareil figuré en 104, il est certain que l’absorption de la lumière sera d’autant plus intense qu’il y aura dans le tube une couche d’eau plus épaisse. Faisons entrer le liquide non filtré dans notre tube 1, décimètre par décimètre, et faisons une lecture chaque fois au galvanomètre.

• Fig. 109. — Graphique montrant la différence d’absorption de la lumière par l’eau

de la Seine avant et après filtration.

Quand l’eau n’est pas filtrée, nous obtenons au premier décimètre une chute de 25 divisions, nous n’avons dans les mêmes circonstances que 7 divisions de diminution lorsque l’eau est filtrée au papier.

Il suffit de considérer les deux courbes de la figure 109 pour se rendre compte de la différence qu’entraînent les deux conditions. Le tracé A est obtenu avec de l’eau grossièrement filtrée.

Sauf pour le premier décimètre, l’absorption est à peu près nulle et va en diminuant suivant une progression arithmétique

LA LUMIÈRE

dont la raison ost très faible. La courbe a été obtenue avec de l eau de Seine prise telle quelle et nous reproduit (avec une absorption beaucoup plus grande) la courbe même que nous avions obtenue en pleine Méditerranée.

Messieurs, ces expériences ne nous ont pas encore fait connaître toutes les solutions que comporte notre problème. Jusqu’ici les recherches de Forci, de Fol et d’Asper nous ont fourni le point maximum où parvenait la lumière diffusée et indéfiniment atténuée ; celles que je viens de vous développer, qui

110. — Voltamètre décomposant l'acide chlorhydrique en volumes égaux d’H et CL.

me sont personnelles, nous ont montré la courbe suivant laquelle diminuait Y intensité de la lumière, il va nous être possible de chercher comment décroît la quantité de cet agent, non plus par son action sur le sélénium ou sur les sels d'argent, mais sur le mélange détonant de chlore et d’hydrogène.

Bunsen et Roscoë ont démontré que la quantité d’acide chlorhydrique qui se forme sous l’influence de la lumière dans un mélange strictement égal de chlore et d'hydrogène est exactement proportionnel à la quantité de lumière qui tombe sur un élément de la surface de ce mélange.

Les deux savants physiciens ont pu, de la sorte, mesurer la quantité de radiation lumineuse que reçoit chaque élément terrestre à chaque heure du jour et ils ont exprimé cette quantité en centimètres cubes d’acide chlorhydrique formé. Nous avons pensé que nous obtiendrions le même résultat en immergeant à différentes profondeurs dans l’eau de la mer des tubes remplis d’un mélange à parties égales de chlore et d’hydrogène. Voici le manuel opératoire dont nous nous sommes servis.

Dans le laboratoire installé à Monaco, nous avions disposé un voltamètre d’Hoffmann, tel que le représente la figure 110.

Dans les deux tubes II et CL se trouvait de l’acide chlorhydrique pur. Deux électrodes faites en charbon de cornue y amenaient le courant de quatre grands Bunsen ; la décomposition de l’acide chlorhydrique se faisait selon les lois connues en chlore et hydrogène qui remplissaient les tubes II et CL en refoulant le liquide dans l’ampoule E.

D’autre part en T se trouvait un long tube divisé en 100 parties égales, il était fermé par deux robinets de verre et soigneusement peint avec un vernis noir tout à fait opaque composé de noir de fumée mêlé à de la gomme ; on y avait au préalable fait le vide absolu par la pompe à mercure. Il suffisait de le mettre en rapport avec le voltamètre quand celui-ci était rempli, puis d’ouvrir les robinets BR' et l’un des robinets du tube T pour que celui-ci se remplit du mélange détonant.

On préparait cinq tubes semblables et on les disposait le long

LA LUMIÈRE

d’un iil de sonde de 2

en 2 mètres, tel que cela est représenté

Fig. 112. — Le même tube après que l’eau a lavé le vernis dont il était couvert.

dans la figure 143: puis, une bouée étant à l’un des bouts du

fil, et une ancre à l’autre, on portait l’appareil en mer et on 1 y

Fig. 113. — Tubes remplis d’un mélange égal d’H et de Cl, suspendus

dans la mer.

coulait pendant la nuit, l’eau lavait en quelques minutes le vernis à la gomme qui couvrait les tubes, leur surface redevenait

LA LUMIÈRE

transparente (lig. 1 12) et pouvait recevoir l’impression lumineuse dès le lever du jour. Il est nécessaire, lorsqu’on fait pareille expérience, de la tenter par un ciel totalement couvert, sinon l'impression lumineuse est trop vive et la recomposition de l’acide chlorhydrique se fait en totalité dans tous les tubes.

Fig. 114. — Graphique indiquant la quantité d’acide chlorhydrique formé à diverses profondeurs dans l’expérience représentée fig. 113.

Pendant une journée entière les tubes demeuraient plongés dans la mer ainsi que cela se voit dans notre figure 113.

L’expérience a toujours été faite au sud du rocher de Monaco en face de la terrasse de la Couleuvrine à la cote 20, sur un point qui, dans notre carte, est entouré d’un cercle (Voyez fig. 103).

Dans la nuit qui suivait, on retirait l’appareil, on laissait

rentrer l’eau dans chaque tube en ouvrant un des robinets : l’acide chlorhydrique formé se dissolvait instantanément et en lisant de suite le chiffre indiqué sur le tube par le niveau de l’eau on avait, par différence, la quantité d’action chimique intervenue et par conséquent la quantité de lumière qui avait pénétré dans la mer.

La courbe que nous donne la figure 114 représente le résultat moyen des expériences.

Il est facile de voir qu’elle reproduit sensiblement ce qu’avait fourni la pile au sélénium. Dès le premier mètre d'eau il y a une grande absorption de lumière. Puis la lumière diffuse produite par la réflexion de la lumière sur les mille petits corps en suspension donne une lumière faible, mais presque égale, qui règne ensuite jusqu'à une certaine profondeur.

11 y aurait un véritable intérêt à descendre dans les grands fonds un tube à chlore et hydrogène et à voir jusqu'où les rayons actiniques formeraient de l’acide chlorhydrique.

C’est une expérience que nous n'avons pas encore pu réaliser : mais nous la tenterons quelque jour.