La météorologie et la physique du globe tiennent à l’Exposition une place assez importante. En plus du pavillon spécialement consacré aux exposants français, et que l’on aperçoit dans le jardin du Trocadéro, non loin des bâtiments des forêts et de l’Algérie, nombre de constructeurs de notre pays ont encore placé leurs œuvres dans la classe 15, avec les instruments de précision. Quant aux expositions étrangères, elles sont le plus souvent assez difficiles à trouver, et cela est d’autant plus à regretter que beaucoup d’entre elles offrent un intérêt de premier ordre.
L’examen des objets exposés se divise naturellement en deux parties, les instruments d’observation et les travaux et publications scientifiques.
Les instruments d’observation peuvent eux-mêmes se ranger en deux groupes. bien distincts : les uns sont les instruments à lecture directe, qu’il faut aller observer soi-même de temps en temps pour se rendre compte de la variation des différents éléments météorologiques ; les autres sont les instruments enregistreurs, dans lesquels un mécanisme convenable permet à l’appareil d’enregistrer lui-même ses indications, soit de temps en temps, à intervalles fixes, soit d’une manière continue. C’est du côté de cette dernière classe d’instruments que se porte actuellement le plus d’intérêt. Ils permettront seuls, en effet, de donner la clef de bien des phénomènes, en mettant en évidence des faits qui passeraient inaperçus dans l’intervalle des observations directes forcément assez écartées.
Instruments enregistreurs. - Pendant longtemps les instruments enregistreurs furent complétement négligés dans notre pays. La météorologie, considérée comme une science accessoire, était absorbée par l’astronomie, et la même volonté qui avait proscrit de l’Observatoire de Paris les méthodes d’enregistrement électrique du temps, adoptées depuis longtemps dans tous les observatoires étrangers, avait éloigné du même coup l’étude de l’enregistrement des observations météorologiques.
Aussi fut-ce une surprise générale d’abord à l’Exposition de 1867, puis au Congrès des sciences géographiques en 1875, quand on vit à Paris deux météorographes, qui inscrivaient d’eux-mêmes les indications du baromètre, du thermomètre, l’humidité de l’air, la direction et la force du vent. L’étonnement laissa peu de champ à la critique, et les défauts, assez nombreux du reste, de ces appareils disparurent devant les avantages incontestables qu’ils présentaient sur l’observation directe, ou furent prudemment omis par ceux qui les avaient aperçus, uniquement pour ne pas décourager les novateurs. Aujourd’hui cette question des instruments enregistreurs a fait un pas énorme, et c’est elle qui distingue surtout, au point de vue météorologique, l’Exposition actuelle de toutes celles qui l’ont précédée.
Dans la plupart des instruments enregistreurs, la plus grande difficulté est que l’on ne peut généralement leur demander aucun travail notable. La moindre résistance extérieure suffit à rendre l’instrument immobile ou paresseux. Pour obvier à cet inconvénient, on a longtemps employé et l’on emploie encore en Angleterre la méthode photographique. On projette sur un papier photographique sensible l’image de la colonne mercurielle d’un baromètre ou d’un thermomètre, par exemple ; le papier se déplace lentement, entraîné par un mouvement d’horlogerie, et prend à chaque position une image nouvelle de l’instrument, de sorte que l’ensemble de ces images représente assez bien la marche du phénomène que l’on cherche à étudier. L’inconvénient capital de cette méthode sont les difficultés inhérentes à l’emploi de la photographie et les dépenses considérables qu’elle entraîne. Enfin, la condition indispensable de placer les instruments dans un espace obscur est souvent presque impossible à réaliser, sans compromettre l’exactitude des observations, pour les thermomètres par exemple.
On a essayé ensuite l’usage de l’électricité : le mercure du baromètre ou du thermomètre communique avec l’un des pôles d’une pile ; l’autre pôle est relié à un fil de platine qui, de temps en temps mû par une horloge, vient descendre et toucher le niveau libre du mercure. Le courant est alors fermé et peut faire appuyer un crayon sur une bande de papier. Le moment où cette marque se produira, étant celui de la fermeture du courant, dépend évidemment de la position du mercure dans le tube, c’est- à-dire de la hauteur du baromètre ou de la température. Ce procédé des sondes électriques, moins gênant que le précédent, est aussi plus employé. Nous aurons à en dire quelques mots plus tard, à propos des météorographes exposés par la Suède, la Hollande et la Belgique. Il est assez simple, mais il est bon d’éviter !l’emploi de l’électricité quand il n’est pas strictement indispensable : une pile demande de l’entretien et est exposée à des intermittences ou des arrêts fréquents. De plus, la nécessité d’introduire un fil de platine dans la tige des thermomètres oblige de donner il cette tige ct par suite au réservoir lui-même des dimensions qui rendent l’instrument paresseux ; c’est-à-dire lent. à se mettre en équilibre avec la température extérieure. Un tel instrument indique généralement, non pas la température exacte à un instant donné, mais la moyenne des températures qui ont régné dans la demi-heure ou l’heure qui précède l’instant de l’inscription.
La véritable solution semble avoir été trouvée en France ; on la verra dans une série très-intéressante d’instruments exposés par M. Rédier dans le pavillon météorologique du Trocadéro. Le principe de tous ces instruments est fondé sur l’emploi du rouage différentiel, c’est-à-dire de deux rouages d’horlogerie qui commandent un même crayon et tendent à le faire marcher en sens inverse. Quand le rouage d’en haut échappe, le crayon avance ; quand c’est le rouage d’en bas qui se met en marche, le crayon recule, et cela tant que le mouvement n’est pas arrêté de nouveau. Toute la force nécessaire pour faire tracer le crayon est donc empruntée aux rouages auxiliaires aussi puissants que l’on veut, et l’on ne demande à l’instrument lui-même que l’effort très petit suffisant pour embrayer ou débrayer les mouvements d’horlogerie. Pour le baromètre, par exemple, on se sert d’un baromètre à mercure à siphon : sur le mercure de la branche ouverte nage un flotteur qui suit tous les mouvements de la Colonne liquide et commande un levier portant un appendice en forme de T ; celui-ci s’engage entre deux palettes qui terminent les deux mouvements d’horlogerie. Le T étant très speu plus large que la distance des deux palettes, les arrête toutes deux il la fois s’il est juste au milieu de leur intervalle ; mais aussitôt que le niveau du mercure vient à changer, le flotteur et le levier se déplacent et le T, s’élevant ou s’abaissant, cesse de mordre sur une des deux palettes. Celle-ci se met immédiatement à tourner pendant que le mouvement d’horlogerie correspondant tire le crayon enregistreur et fait mouvoir en même temps toute la planchette qui porte le baromètre, en lui imprimant un mouvement en sens inverse de celui qui s’était produit ; ce mouvement ne s’arrête que lorsque le T, ramené de nouveau exactement au milieu de l’intervalle des deux palettes, les remet toutes deux en prise et arrête les rouages, jusqu’à la première variation de la pression atmosphérique. On conçoit facilement que le crayon, mû par le mouvement d’horlogerie, s’avance d’une quantité rigoureusement proportionnelle au déplacement du mercure dans la cuvette, et que la proportion entre ces deux mouvements dépende entièrement de la construction de l’appareil, ce qui permet d’amplifier convenablement les variations barométriques et de rendre plus facile la lecture des courbes. Nous n’insisterons pas sur la construction des différents appareils, thermomètres sec et mouillé, pluviomètre, évaporomètre, etc. ; le principe reste toujours le même et l’on pourra voir au pavillon du Trocadéro la série complète de ces instruments, exécutés pour l’Observatoire astronomique et météorologique de Lyon, créé récemment par décret. Nous désirons seulement signaler comme l’instrument le plus remarquable de cette série, l’électromètre enregistreur, construit sur les indications de M. Mascart. Il s’agissait de faire écrire ses propres mouvements à une aiguille suspendue par deux fils de soie de cocon et qui se meut sous l’influence de forces qui ne s’élèvent certainement pas à plus de 1/1000 de milligramme. Le problème a été résolu, non sans peine, avec le plus grand bonheur par l’emploi du rouage différentiel, et la solution semble maintenant tout à fait générale, et doit s’appliquer également bien à l’enregistrement de tous les éléments du magnétisme ’terrestre. Cet électromètre est certainement une des choses les plus intéressantes de l’Exposition non seulement au point de vue de la météorologie, mais encore à celui de l’horlogerie et de la mécanique de précision.
Au lieu d’emprunter la force nécessaire à l’inscription à des mouvements d’horlogerie auxiliaire, on peut essayer de réduire cette force autant que possible et de faire écrire directement l’appareil lui-même ; c’est ce qui a été fait dans les instruments enregistreurs exposés au pavillon de l’observatoire météorologique de Montsouris. L’inscription se fait alors sur des feuilles de papier recouvertes de noir de fumée, et où il suffit du plus léger frottement pour tracer une ligne blanche. Mais celte disposition, convenable quand il s’agit du baromètre et du thermomètre, par exemple, instruments auxquels on peut demander une certaine force, serait inapplicable à d’autres instruments plus délicats ; de plus, l’emploi du papier au noir de fumée est une complication qui en rendrait certainement l’usage difficile à. introduire dans les stations météorologiques où l’on ne dispose pas d’un personnel spécial et exercé.
Nous ne pouvons nous arrêter plus longtemps sur les instruments enregistreurs français ; qu’il nous suffise d signaler encore les instruments à indications électriques exposés par M. Hardy, les fluviographes de M. Collin, et un petit baromètre anéroïde construit par MM. Richard pour les besoins spéciaux des ascensions aérostatiques, Nous espérons avoir plus tard l’occasion de revenir dans cette Revue sur le séismomètre dont M. Bouquet de la Grye a exposé le modèle, et qu’il se propose de perfectionner et d’appliquer à l’étude de la déviation de la verticale sur l’influence du soleil et de la lune, c’est-à-dire il. la question fondamentale de la théorie, encore si incomplète, des marées.
A l’étranger nous ne pouvons guère rien signaler qui soit absolument nouveau : les appareils enregistreurs de M. Hipp, dans la section suisse, sont depuis longtemps connus et employés ; l’inscription y est obtenue à l’aide de pointes qui viennent tous les quarts d’heure percer sur une feuille de papier des trous dont la position permet de conclure facilement la valeur des différents éléments météorologiques.
En Angleterre, MM. Negretli et Zambra présentent un anémomètre à hélice dont la construction ne semble non plus rien présenter de nouveau.
La Suède, la Hollande et la Belgique nous ont envoyé des météorographes complets fonctionnant par le système des sondes électriques ; nous avons indiqué plus haut les inconvénients qui nous font, en France, renoncer il. leur emploi. Nous n’aurions donc pas à insister plus longtemps sur ce chapitre si nous ne devions signaler, comme chef-d’œuvre de construction mécanique, le métèorographe du professeur Theorell, exposé dans la section suédoise par le fabricant, M. Sorensen. Au moyen d’un mécanisme très ingénieux, on arrive à faire imprimer directement au météorographe la valeur, en nombres ordinaires, des divers éléments météoreeLogiques, de sorte que l’inscription se présente sous la forme d’une feuille d’impression. Dans la pratique, l’avantage ne suffit pas à compenser la complication de l’appareil et le prix élevé auquel il se trouve porté. Mais ce météorographe n’en est pas moins, au point de vue mécanique, un objet remarquable, et toutes les pièces en sont finies avec ce soin merveilleux que l’on ne trouve plus que bien rarement chez les constructeurs modernes.
Instruments à lecture directe. Parmi les instruments à lecture directe, nous n’avons guère à signaler que des objets français, anglais et suisses. Les baromètres à mercure ne présentent aucune disposition nouvelle : ce sont comme toujours des baromètres du système Fortin ; les conditions que de tels instruments doivent remplir pour donner les indications les plus précises, sont assez bien établies maintenant pour que le type en soit devenu tout à fait uniforme ; nous n’avons donc pas à nous y arrêter ; signalons seulement en passant la disposition du baromètre à large cuvette de M. Tonnelot, dans lequel se trouve supprimée l’opération de l’affleurement du mercure à l’extrémité de la pointe d’ivoire, opération qui est généralement, dans le baromètre Fortin, la grande cause d’erreur pour des personnes peu expérimentées.
Les baromètres anéroïdes nous offrent plus de diversité.
A côté des baromètres holostériques et anéroïdes de MM. Naudet, Rédier, Guichard, etc., qui sont construits sur des types déjà connus, nous pouvons signaler quelques dis positions nouvelles. MM. Richard ont exposé une série de baromètres anéroïdes à tubes de Bourdon, dans lesquels le ressort antagoniste est une lame d’acier, renfermée dans l’intérieur même du tube. En ajoutant l’action de huit de ces tubes sur le même axe, ils ont pu, sans système aucun de multiplication, faire déplacer une aiguille sur un cadran de 2 mètres de diamètre ; c’est un problème compliqué résolu avec une remarquable simplicité.
MM, Clerget et Soyer ont construit, d’après les indications de M. Tremeschini, un baromètre anéroïde dans lequel on a supprimé le rateau, la chaîne et le spiral. La boite du baromètre agit directement sur le petit bras d’un levier dont le grand bras se termine par un V. Les deux branches de ce V s’engagent dans des rainures divergentes en hélice, tracées sur l’axe de l’aiguille, de sorte que le V, pour avancer ou reculer, est forcé de faire tourner cet axe, pour trouver entre les deux rainures hélicoïdales l’intervalle correspondant à l’écartement de ses branches.
La section anglaise expose un grand nombre de baromètres, mais dont la construction ne semble rien présenter de nouveau. Quant à la qualité intrinsèque de l’instrument, il n’en saurait être question dans cette Revue, car il faudrait une longue série d’observations pour permettre de juger de la valeur relative de chaque modèle.
Dans l’exposition suisse, au contraire, nous trouvons chez M. Hottinger, successeur de Goldschmid, à Zurich, une idée nouvelle et qui nous parait ingénieuse. C’est peut-être en la perfectionnant que l’on finira par obtenir des baromètres anéroïdes pouvant rivaliser sans trop de désavantage avec les baromètres à mercure. Dans les anéroïdes, la grande cause d’erreur est l’amplification : les mouvements les plus grands de la boîte n’atteignent que bien rarement quelques millimètres ; il faut donc un système de transmission qui, au moyeu de ce faible déplacement, puisse faire décrire à une aiguille le tour d’un cadran de 10 ou 12 centimètres de diamètre. Or, M. Hottinger a eu l’idée de supprimer complètement l’amplification : la boite du baromètre porte un repère dont on observe les déplacements avec un microscope. Pour l’observation, on fait coïncider avec ce repère un fil mobile porté par une vis micrométrique, et la quantité dont il a fallu pour cela faire tourner la vis, indique, au moyen d’une graduation convenable, la pression barométrique. On ne demande plus à la boîte aucun travail : par suite l’exactitude des observations doit être considérablement accrue. Cet instrument paraît d’invention toute nouvelle ; la lecture en est peut-être encore un peu malaisée et le prix un peu élevé ; mais il est probable qu’avec le temps ce principe finira par l’emporter dans la construction des baromètres anéroïdes de précision.
Les thermomètres ne nous offrent que peu de modèles nouveaux. Signalons la remarquable série exposée par M. Baudin, ainsi que les instruments de MM. Tonnelet, Alverginat et Negretti et Zambra dans la section anglaise. On doit à ces derniers constructeurs, dont l’exposition est une des plus complètes et des plus intéressantes, un ingénieux modèle de thermomètre à retournement, destiné à mesurer la température des couches profondes de la mer. Le retournement y est obtenu, non plus par le mouvement d’une hélice, comme dans les modèles précédents des mêmes constructeurs, mais d’une manière bien plus simple, au moyen d’une boîte chargée de grains de plomb, qui bascule d’elle-même au moment où l’on cherche à remonter la ligne de sonde qui porte le thermomètre. Notons encore un thermomètre métallique de M. Tremeschini. L’appareil indique simplement les variations de longueur d’une petite lame métallique, de masse très faible, portée par un cadre compensé. Le thermomètre est d’une sensibilité extraordinaire, et sa faible masse lui permet de se mettre immédiatement en équilibre de température avec l’atmosphère. De plus, par leur nature même, les thermomètres métalliques sont infiniment supérieurs en théorie aux thermomètres à mercure, au moins quand il s’agit de mesurer la température de l’air ; le tout est d’en trouver un qui fonctionne d’une manière assez sûre. On ne peut donc qu’encourager M. Tremeschini à continuer dans la voie où il a déjà obtenu un premier résultat d’un grand intérêt.
Pour terminer cette revue déjà trop longue il ne reste guère plus qu’à signaler l’hygromètre de M. Alluard construit par M. Golaz, modification ingénieuse de l’hygromètre de Regnault, un hygromètre à membrane de baudruche de MM. Richard, et quelques tentatives pour réaliser des anémomètres et des girouettes, les instruments qui sont certainement les plus défectueux de ceux qu’emploient les météorologistes, et pour lesquels la solution définitive est encore à trouver.
Quant aux travaux scientifiques et publications relatives à la météorologie, nous ne pouvons guère que les mentionner ici ; quelques-uns d’entre eux demanderaient chacun un long article. Le Bureau météorologique central de France envoie chaque jour au pavillon du Trocadéro la dépêche et le bulletin internationaux, et l’on peut déjà voir dans ce dernier de nombreuses améliorations réclamées depuis longtemps par les météorologistes, et réalisées depuis que le service météorologique a conquis son indépendance. Ces progrès font heureusement augurer de ce que l’on fera quand la nouvelle institution aura été dotée de fonds qui lui permettent de vivre.
A côté, l’on trouvera les publications du service météorologique de l’Algérie, qui commence déjà à associer ses efforts à ceux du Bureau météorologique central ; puis les publications des commissions météorologiques départementales et celles de la Société météorologique de France, les plans des observatoires de Clermont (Puy-de-Dôme, et du Pic du Midi ; enfin les cartes de M. Brault, sur le régime des vents dans l’Atlantique nord et sud et dont il a déjà été parlé dans cette Revue [1]. Dans les expositions étrangères, on consultera avec intérêt les publications de l’Institut météorologique danois et surtout, dans la section russe, les belles cartes de M. Wojeikoff, indiquant la répartition des divers éléments météorologiques à la surface du globe. Ces cartes qui forment la base même de l’étude de la météorologie sont les plus récentes et les plus complètes qui aient paru et n’ont point encore à notre connaissance été exposées dans notre pays.
Telle est la part qu’occupe la météorologie dans l’Exposition universelle. Comme on a pu le voir, bien des sujets sont de nature à exciter l’intérêt, et nous pouvons constater avec plaisir que notre pays, où la météorologie a été si longtemps négligée, tient dans l’Exposition une part considérable, et non pas seulement au point de vue de l’étendue. Nous n’avons pas à redouter la visite des savants étrangers qui viennent à la fin du mois prochain assister, au Trocadéro, au Congrès météorologique international. Nous pourrons alors leur prouver que notre pays, qui s’était si longtemps tenu à l’écart des questions météorologiques et ne s’était pas fait représenter au comité permanent de Vienne, est digne de prendre aujourd’hui, sous ce rapport, une place qu’il n’aurait jamais dû laisser à d’autres.