Tome I

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dans un même lieu , on s’aperçoit qu’à travers toutes les irrégularités accidentelles de leurs marches , elles ont cependant une tendance générale qui les fait périodiquement monter ou descendre à différentes heures du jour. Ainsi, par une longue suite d’observations de ce genre, M, Ramond a reconnu, qu’en France, le baromètre a son maximum de hauteur vers neuf heures du matin; après quoi il descend jusque vers quatre heures du soir , où il atteint son minimum ; de là il mante de nouveau jusqu’à onze heures du soir , où il atteint de nouveau son maximum ; après quoi il redescend jusque vers quatre heures du matin , pour revenir à son maximum vers neuf heures. Celte marche est souvent dérangée dans nos climats d’Europe, où l’état de l’atmosphère est si variable ; mais sous les tropiques , où les causes qui agissent sur l’atmosphère sont plus constantes, la période l’est aussi , et à un tel degré que , suivant M. de Humboldt, on parviendrait presque à prédire l’heure à chaque instant du jour et de la. nuit, d’après la seule observation de la hauteur du baromètre; et, ce qui est extrêmement remarquable, comme l’a également constaté le même voyageur, c’est qu’aucune circonstance atmosphérique, ni la pluie, ni le beau temps, ni le vent , ni les tempêtes , n’altèrent la parfaite régularité de cette oscillation qui se maintient la même en tout temps et dans toutes les saisons.

En transportant un même baromètre à diverses hauteurs audessus du niveau des mers, on voit le mercure s’abaisser dans le tube à mesure qu’on s’élève. Ainsi , la longueur moyenne de la colonne barométrique , que nous avons vu être de 76 centimètres , ou de 28 pouces au niveau de la mer , n’est plus guère que de 38 centimètres, ou i/j. pouces, au sommet du Grand- Saint-Bernard : elle est plus petite au sommet du Mont-Blanc , parce qu’il est plus élevé , et on l’observe moindre encore quand on s’élève à des hauteurs plus grandes dans les voyages aériens. Cela vient de ce que, à mesure qu’on s’élève, le baromètre se trouve déchargé du poids des couches d’air inférieures. La surface libre du mercure de la cuvette , ne supportant plus que le poids des couches d’air qui sont au-dessus d’elle , se trouve

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moins pressée qu’auparavant ; par conséquent le mercure 5 qui contre -balance cette pression dans le tube vide du baromètre , doit s’y élever à une moindre hauteur. Si la densité de l’air était la meme à toutes les élévations , c’est-à-dire ? si l’air contenait toujours sous le même volume la même quantité de matière pesante , il serait facile de calculer la loi suivant laquelle la colonne de mercure devrait diminuer à mesure qu’on s’élève. Car lorsque le baromètre est à om,76o , et la température de l’air à o° , on trouve par expérience qu’il faut s’élever de iom,5 pour faire baisser le mercure de i millimètre ; de sorte que, dans ces circonstances , un cylindre de mercure d’un millimètre de hauteur pèse autant qu’un cylindre d’air de même base, et dont la hauteur serait iom,5 ou io5oo millimètres; c’est en effet ce que l’on confirme en pesant comparativement des volumes égaux d’air et de mercure , comme nous le verrons plus loin. Par conséquent , si les mêmes circonstances régnaient dans l’atmosphère à toutes les élévations, chaque millimètre contenu dans la colonne barométrique o,m76o répondrait à une hauteur d’air de iom,5, et la hauteur totale de l’atmosphère serait égale à 760 fois lom,5 ou 7980111, environ 4000 toises; mais cette élévation est fort au-dessous de la réalité. Car il y a sur la terre des montagnes presque aussi hautes que cette limite , par exemple , le Chimboraço en Amérique , et il s’en faut bien qu’elles atteignent les confins de l’atmosphère , puisque l’on voit souvent des nuages et même des oiseaux s’élever bien au-dessus de leurs sommets. L’erreur de notre calcul vient de ce que nous n’avons pas eu égard à une des propriétés physiques de l’air, qui est sa compressibilité. L’air est compressible , c’est-à-dire , qu’en prenant une masse d’air, 011 lui fait occuper des espaces successivement moindres; de plus, il est élastique , c’est-à-dire , qu’il tend à reprendre son volume primitif lorsqu’il a été comprimé. La constitution de l’atmosphère est un résultat nécessaire de ces propriétés physiques , et il est aisé de l’en conclure. Puisque l’air est pesant , les couches inférieures sont plus comprimées que les supérieures dont elles supportent le poids. Mais. en vertu de leur élasticité , elles doivent

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résister à cette pression , et faire effort pour s’étendre. De là il résulte que la densité des couches inférieures de l’atmosphère doit surpasser de beaucoup celle des couches supérieures. Cela devient sensible sur les hautes montagnes , et lorsqu’on s’élève en aérostat à de grandes hauteurs ; l’air devient si rare , que Ton a beaucoup de peine à respirer. Aussi , pour faire baisser le mercure d’un millimètre , il ne suffit plus alors de s’élever de iom,5 ; il faut une différence de niveau bien plus considérable , parce qu’un cylindre d’air de cette hauteur a réellement alors beaucoup moins de masse qu’il n’en aurait pris de la surface de la terre. On a d’abord employé l’observation directe pour reconnaître la loi suivant laquelle s’opérait cette variation de poids. En portant successivement un même baromètre à des élévations connues , on a pu en tirer une règle assez sûre pour conclure , d’après les seules observations du baromètre et du thermomètre, la différence de niveau de deux stations. Mais ce résultat, très-utile à la géographie et à l’histoire naturelle , n’a pu être établi avec certitude que lorsqu’on a connu par l’expérienco toutes les causes physiques qui peuvent influer sur la pression de l’air à diverses hauteurs. Ce n’est donc pas encore ici le lieu d’expliquer les principes de cette méthode ; d’ailleurs , comme l’exposition exacte en est un peu longue , et qu’elle se trouve complètement développée dans mon Traité d’astronomie , je me bornerai à y renvoyer le lecteur qui, après avoir lu le Traité de physique, voudra s’instruire de cette belle application. Mais comme on ne saurait trop en propager l’emploi , je rapporterai ici la formule pour ceux qui voudront en faire usage : les données qu’elle suppose sont :

l°. La température de l’air observée dans la station la plus basse, et exprimée en degrés du thermomètre centésimal. . . T

2°. La longueur de la colonne barométrique dans cette station H

3°. La température de l’air dans la station la plus élevée , exprimée de même en degrés du thermomètre centésimal. . . t

4°. La longueur de la colonne barométrique dans cette station. h

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5° La latitude du lieu , que nous nommerons *4*

La différence de niveau X , comprise entre les deux stations , sera donnée en mètres par la formule

Xr: i8393m(i~j-o, 002837 cos 3*4/) iH — ^ ï°g* (?>

En employant cette formule , il faut observer que les deux colonnes barométriques H et h doivent être ramenées à une même température , par exemple , à la température de la glace fondante ; ou plutôt , pour n’avoir de correction à faire que sur une seule d’entre elles, on réduira la plus petite h à la température de l’autre; c’est-à-dire, que si la température du baromètre inférieur est Tt , celle du baromètre supérieur tx , et hx la longueur de la colonne barométrique observée dans cette station , on prendra

Alors on emploiera immédiatement H tel qu’on l’aura observé. On se rappelle que les températures Tr tx sont données par de très-petits thermomètres enchâssés dans la monture même du baromètre , et elles peuvent être fort différentes de T et t qui expriment les températures de l’air extérieur dans les mêmes stations ; car l’instrument ayant beaucoup de masse sous un petit volumè , participe aux variations de température beaucoup moins rapidement que l’air.

C’est Pascal qui a le premier imaginé de faire servir le baromètre pour mesurer des différences de niveau. Beaucoup d’autres physiciens , parmi lesquels il faut distinguer Deluc, de Saussure , M. Ch. Pictet , et surtout M. Ramond , s’en sont occupés depuis. Mais le procédé n’est devenu réellement méthodique que lorsque M. Laplace l’a eu soumis au calcul, et a fait dépendre la méthode de ses véritables élémens ; c’est à lui que l’on doit la formule que nous venons de rapporter , et dont l’application , faite avec soin , est d’une étonnante justesse. Le coefficient 1 83q3 a été déterminé d’après les observations de M. Ramond ; et sa valeur a été parfaitement confirmée par des expériences directes

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que nous avons faites, M. Arago et moi , sur la comparaison de$ pesanteurs du mercure et de l’air.

Pour montrer la correspondance qui existe entre les mouvemens de l’atmosphère indiqués par le baromètre dans des lieux mêmes assez éloignés, je rapporterai la note suivante , qui m’a été communiquée par M. Ramond.

« J’ai comparé long-temps, et jour par jour, la marche du » baromètre à Clermont-Ferrand , avec celle du baromètre de » l’Observatoire de Paris. Les deux instrumens avaient été ré- » glés l’un sur l’autre , et les hauteurs du mercure étaient eon— « stamment réduites à la même température , celle de 1 2°. 5 du » thermomètre centigrade. Les résultats généraux d'une année « de comparaison sont consignés dans des tableaux qui font » partie d’un mémoire imprimé au nombre de ceux de l’Institut, 3) année 1808 , 2.e semestre.

3> Je donne ici les élémens de ces tableaux , c’est-à-dire , les » observations journalières elles-mêmes, sous une forme ima- 3) ginée depuis long-temps pour rendre plus sensible aux yeux 3) la succession des variations barométriques, et j’y introduis » une addition tout-à-fait propre à faire ressortir les principales » conséquences de la comparaison.

» On voit , dans le dessin ci- joint , fig. 27 , trois courbes , ou, a pour mieux dire , trois séries de points liés entre eux par des 3> traits de conduite , et courant en zigzag sur le réseau formé 3> par le croisement de deux échelles de graduation, échelles dont 5; l’une représente la suite des jours et l’autre une suite de me- » sures. Chaque point correspond à une maille du réseau , et se 3» rapporte ainsi à un de ces jours et à une de ces mesures.

» Le zigzag supérieur trace la marche du baromètre de Paris. 3> Celui qui lui succède trace la marche du baromètre de Cler- » mont • et l’échelle des mesures qui leur répond en commun » est celle des hauteurs du mercure exprimées en pouces et li- » gnes. La courbe inférieure a une autre échelle : ici ce sont des » mètres divisés de dix en dix , et les points désignent la diffé— 3> rence de niveau entre Paris et Clermont , déduite jour par » jour des observations simultanément faites aux deux stations.

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» C’est en cela que consiste l’addition nouvelle que j’ai faite au » tracé des courbes barométriques : elle en complète la compa- » raison; enfin, la zone légèrement ombrée , autour de laquelle » les trois courbes se plient et se replient , est, pour les deux pre- « mières, le lieu de la moyenne élévation du mercure , et, pour » la dernière , celui de la moyenne différence de niveau , conclue » d’une année d’observation.

» L’inspection des deux lignes supérieures met un premier fait » en évidence. Les variations barométriques les plus subites et les » plus étendues correspondent à l’hiver; les moindres corres- » pondent à l’été. C’est dans la première de ces saisons que se » rencontre le maximum de l’ascension et de l’abaissement, du » mercure; c’est durant la seconde qu’il se tient au plus près » de la moyenne.

» Si ensuite on compare les deux courbes entre elles , leur » parallélisme est frappant et dépose d’un autre fait; savoir de » la distance où s’étendent les variations de l’atmosphère. On » voit qu’elles ont été conformes et presque simultanées sur deux » points de niveau différens et séparés par un intervalle de quatre- » vingts lieues.

» Cependant, un regard plus attentif démêle bientôt quel- » ques irrégularités dans ce parallélisme apparent. D’abord , d les limites des variations extrêmes sont un peu plus resserrées » dans la station supérieure ; c’est la conséquence nécessaire de

» son élévation relative. Ensuite , les effets de la distance com-

>; mencent à se faire apercevoir par des variations qui se devan- « cent respectivement ou cessent d’être proportionnelles. Ces » dernières irrégularités sont même plus nombreuses qu’il ne ï» semble à la première inspection ; mais la troisième courbe dis- » pense de les rechercher : elle les révèle sur-le-champ par ses » inflexions; l’étendue de ses écarts en agrandit l’échelle , et elles » ont leur mesure exacte dans les erreurs de la différence de ni- » veau. Cette troisième courbe est donc un supplément utile à » la météorologie ; et pour donner plus d’appui aux considéra- » tions dont elle peut être l’objet , j’y ai annexé l’indication des » vents sous l’influence desquels les variations du baromètre

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» ont eu lieu. Ils sont réduits aux points cardinaux. On voit dan s » les cases supérieures, les vents boréaux et orientaux désignés » par leur lettre initiale ; les occidentaux et les méridionaux sont d inscrits de meme dans les cases inférieures. Les conséquences v que ces rapprochemens donnent occasion de tirer, ne sauraient » trouver place ici : il suffit que les phénomènes principaux » soient mis en regard , et qu’on puisse en saisir la liaison à la *> simple vue. Des notions plus exactes cessent d’être du ressort » du dessin ; elles appartiennent au raisonnement , et s’expri- » ment par des chiffres. Il faut les chercher dans le mémoire cité » au commencement de la présente note ».

B APPORTS DU BAROMÈTRE ET DU THERMOM. îo5