Les Instruments enregistreurs photographiques

de Gaston Tissandier (Auteur)

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Les Instruments enregistreurs photographiquesGaston Tissandier1873Les Instruments enregistreurs photographiquesParmi les sciences physiques, il en est, dont les progrès, pour ainsi direintermittents, se révèlent par de véritables révolutions qui les transforment tout àcoup ; il en est d’autres où les grands événements sont rares, où la patiencecontinue de l’observateur supplée en quelque sorte à l’inspiration née fortuitementdans le cerveau d’un inventeur de génie. La Chimie a eu son Lavoisier, qui, par lathéorie de la combustion, par l’analyse de l’air, a tout à coup marqué une èrenouvelle dans l’histoire de cette branche si féconde du savoir humain ; la Physiquea eu son Volta, qui a su lui ouvrir d’immenses horizons, en donnant naissance à lapile électrique. – Mais il est d’autres sciences où de semblables progrès nepeuvent de manifester tout à coup. La Météorologie par exemple, qui a pour butd’étudier les lois du mécanisme de l’atmosphère, doit déterminer chaque jour latempérature, l’humidité de l’air, noter les variations barométriques,les oscillationsde l’aiguille aimantée ; le domaine où elle se meut ne comporte pas des conquêtesrapides ; science d’observation, elle ne peut rien attendre des hasards heureux del’expérience. Le rôle de ceux qui s’y consacrent consiste essentiellement à recueillirchaque jour, à toutes les heures, des chiffres exacts et rigoureux ; l’espérance quiles anime, c’est de voir se multiplier les stations d’observation sur ...

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Les Instruments enregistreurs photographiquesGaston Tissandier3781Les Instruments enregistreurs photographiquesParmi les sciences physiques, il en est, dont les progrès, pour ainsi direintermittents, se révèlent par de véritables révolutions qui les transforment tout àcoup ; il en est d’autres où les grands événements sont rares, où la patiencecontinue de l’observateur supplée en quelque sorte à l’inspiration née fortuitementdans le cerveau d’un inventeur de génie. La Chimie a eu son Lavoisier, qui, par lathéorie de la combustion, par l’analyse de l’air, a tout à coup marqué une èrenouvelle dans l’histoire de cette branche si féconde du savoir humain ; la Physiquea eu son Volta, qui a su lui ouvrir d’immenses horizons, en donnant naissance à lapile électrique. – Mais il est d’autres sciences où de semblables progrès nepeuvent de manifester tout à coup. La Météorologie par exemple, qui a pour butd’étudier les lois du mécanisme de l’atmosphère, doit déterminer chaque jour latempérature, l’humidité de l’air, noter les variations barométriques,les oscillationsde l’aiguille aimantée ; le domaine où elle se meut ne comporte pas des conquêtesrapides ; science d’observation, elle ne peut rien attendre des hasards heureux del’expérience. Le rôle de ceux qui s’y consacrent consiste essentiellement à recueillirchaque jour, à toutes les heures, des chiffres exacts et rigoureux ; l’espérance quiles anime, c’est de voir se multiplier les stations d’observation sur toute la surfacedes continents ; ils laisseront à leurs successeurs les patientes investigations deleur existence, heureux si la corrélation, la comparaison de leurs résultats, peuventconduire un jour à la découverte de quelques-unes des lois fondamentales quiprésident aux mouvements atmosphériques.En présence de la nécessité de lire le plus fréquemment possible, et dans unnombre multiplié de stations météorologiques, les divers instruments au moyendesquels on interroge l’atmosphère, on n’a pas tardé à s’apercevoir qu’il y aurait unintérêt immense à substituer au travail de l’homme celui des machines. Commentcondamner un observateur, si consciencieux qu’il soit, à lire plusieurs fois, parheure et pendant des journées entières, le degré du thermomètre, la hauteur dubaromètre ; à considérer, pour les noter, les mouvements de l’aiguille aimantée etla rotation de la girouette ? – Ce que l’homme ne peut faire, la machine l’accomplit.– Pour obtenir cette mécanique ingénieuse, capable de laisser sur un papier lestraces du mouvement du mercure dans le thermomètre et dans le baromètre, àtoute heure du jour et de la nuit, d’indiquer la moindre perturbation survenue dansles organes les plus délicats de nos instruments les plus précis, les savants ont eurecours à l’auxiliaire précieux de la photographie : ils utilisent l’art de Daguerredans la construction de ces instruments de météorologie qui écrivent eux-mêmesleurs variations de tous les instants, et que l’on nomme enregistreurs.L’idée d’employer, pour l’étude des phénomènes météorologiques, des appareilsdisposés de manière à marquer eux-mêmes la trace des influences qu’ilssubissent, est assez ancienne ; elle remonte à Magellan, l’illustre navigateur qui, aumoyen d’un mécanisme ingénieux, avait construit, en 1782, des thermomètres etdes baromètres qui enregistraient tous les états par lesquels les faisaient passerles variations atmosphériques.L’enregistrement par la photographie, tel qu’il s’exécute aujourd’hui dans un grandnombre d’observatoires, offre l’avantage de supprimer des organes detransmission compliqués que nécessiterait tout autre moyen mécanique ou électro-magnétique. Cet enregistrement est surtout utilisé pour les variations duthermomètre, du baromètre, et pour l’étude des oscillations de l’aiguille aimantée.On sait qu’à la partie supérieure de la colonne barométrique il y a un espace vide,connu sous le nom de vide de Torricelli. Si l’on place une lumière, celle du gaz parexemple, ou encore celle d’une lampe à pétrole, derrière le baromètre, à l’aided’une lentille on pourra projeter sur un papier sensibilisé l’image de l’espace éclairéqui surmonte la colonne de mercure ; cette image photographique variera à chaqueinstant avec le niveau du mercure dans le baromètre.Le thermomètre enregistreur ou thermographe est à peu près disposé de la mêmemanière ; seulement il est indispensable que la lampe à gaz soit placée loin del’appareil, afin que la chaleur qu’elle émet n’agisse pas sur l’instrument ; en outre,sa lumière ne passe plus par l’espace vide situé au-dessus du mercurielle, et quijoue ici le rôle de pinnule. La lumière, ainsi transmise, produit sur le papier unemarque qui offre l’aspect d’un point.

Dans ces deux instruments, le papier sensibilisé est tendu sur un tambour que faitrégulièrement tourner un mouvement d’horlogerie ; il accomplit lui-même unmouvement de rotation continue, et la trace des variations de niveau du mercure,dans le thermomètre, et du baromètre, s’y trouve marquée par une ligne continue,quand on a retiré le papier et qu’on lui a fait subir les opérations propres à lafixation de l’image.La disposition du mécanisme varie selon que l’enregistrement doit s’appliquer à telou tel appareil. Pour que la photographie puisse noter les variations du baromètre,on a pris depuis longtemps des dispositions ingénieuses que nous croyons utiled’écrire.Un baromètre à cuvette ordinaire est suspendu verticalement par un colliermétallique. Au-devant de cet instrument est une lentille convexe qui concentre, à sapartie supérieure, la lumière d’une lampe d’Argant ou d’un bec de gaz. Le haut dutube barométrique est muni d’une échelle transparente en verre divisée en demi-millimètres. – Le rayon lumineux traverse cette échelle, passe au-dessus duménisque mercuriel, et pénètre dans un objectif achromatique pour projeter sur unefeuille de papier sensibilisé l’image de la graduation fixe et de la surface mobile dumercure. (Voir la gravure ci-contre.)Barométrographe et thermométrographede M. SalleronLe papier photographique est adapté à un cadre qui se meut sur un chariot dans unplan perpendiculaire à l’axe de l’objectif. Un mouvement d’horlogerie imprime lemouvement au cadre de telle façon qu’il parcourt seulement toute sa longueur envingt-quatre heures.Ces dispositions sont représentées à la gauche de notre gravure. Le baromètre àmercure est au milieu de la table : son niveau est représenté en I. 0 est l’objectifphotographique, II le mouvement d’horlogerie qui met en marche, par l’intermédiairede la tige P, P, le châssis servant de support au papier photographique. Cemagnifique appareil de M. Salleron vient d’être construit pour l’Observatoire deKiew. Mais non-seulement il joue le rôle de barométrographe, il enregistre encoreles températures et les variations hygrométriques.Le thermométrographe est représenté à la droite de notre gravure. Le réservoirmétallique a est enfoui dans le sol à une température constante, il est creux etcommunique par un tube à une des branches d’un tube en U, rempli de mercure.L’autre branche du tube en U est en relation avec un second réservoir à air b, quireste plongé dans l’atmosphère ambiante. La différence de température des deuxréservoirs se traduit par un mouvement du mercure dans le tube en U ; la lumièrepasse à la surface du métal liquide, et impressionne le papier photographique enpénétrant dans le second objectif O’ ; elle trace sur le papier photographique enmouvement une courbe, qui représente les oscillations du mercure dans le tube enU, et par suite les températures de l’air. Un autre système semblable, a’, b’ sert depsychromètre enregistreur : le réservoir a’ est enfoui dans le sol, l’autre réservoir b’,humecté d’eau, reste exposé à l’atmosphère. Tous deux communiquent encore, parl’intermédiaire d’un tube, aux deux branches d’un tube en U contenant du mercure àla surface duquel passe le rayon lumineux.La photographie ne s’applique pas seulement aux variations du baromètre et duthermomètre, elle peut servir à enregistrer l’inclinaison ou la déclinaison de l’aiguilleaimantée, comme le savant docteur Brooke l’a prouvé par la construction d’unappareil aussi ingénieux que précis, et qui est constamment en usage àl’Observatoire de Greenwich.L’aiguille aimantée porte à son extrémité un petit miroir, où tombe la lumière d’unelampe. – Le rayon réfléchi se projette sur un papier sensibilisé placé dans unechambre noire ; il y trace un arc d’autant plus grand que sa distance à cette surfacephotographique est plus considérable. L’aiguille aimantée fait-elle le moindre

mouvement, la marque du rayon réfléchi se déplace sur l’écran, elle suit fidèlementla marche de l’aiguille, elle n’en laisse pas perdre la plus petite oscillation. – Lepapier sensible n’est pas immobile, il est fixé à un cylindre qui, en vingt-quatreheures, opère une révolution sur son axe. A chaque moment, le reflet du miroir s’esttracé sur la feuille photographique ; celle-ci, à la fin de la journée, est développée etfixée par les procédés ordinaires. – On obtient ainsi une ligne continue qui indiquela marche du rayon lumineux, réfléchi par le miroir adapté à l’aiguille magnétique, etqui en donne les moindres mouvements pendant le cours de vingt-quatre heures.A l’Observatoire de Kiew, un système analogue est usité pour enregistrer lesvariations de l’état électrique de l’air. – Le photo-électrographe se compose d’unparatonnerre mis en relation avec les feuilles d’or, comme on le sait, s’écartent plusou moins l’un de l’autre, suivant que la qualité d’électricité libre de l’air est plus oumoins considérable. Les feuilles d’or sont fortement éclairées, elles jouent le rôle dedeux miroirs qui réfléchissent la lumière et projettent leur double image sur unpapier sensibilisé, qui se déroule régulièrement de haut en bas, sous l’influenced’un mécanisme d’horlogerie. On obtient ainsi deux courbes sinueuses qui serapprochent ou s’écartent à toute heure du jour, accusant avec une exactitudeabsolue l’état électrique de l’atmosphère à tout moment de la journée.C’est à Francis Ronald qu’appartient l’honneur d’avoir imaginé cet admirablesystème d’enregistrement. Son photo-électrographe fonctionne à Kiew ; ouvrierinfatigable, il inscrit, nuit et jour, pendant le cours des années, les moindresvariations électriques des phases atmosphériques.Une autre branche de la physique, la photométrie, a trouvé dans les opérationsphotographiques de puissants auxiliaires d’expérimentation. Quand les physiciensveulent mesurer l’intensité de deux foyers lumineux, ils les font briller simultanément,et en mesurent la puissance par la valeur comparative de leurs ombres. Maiscomment opérer une telle mesure quand les deux sources de lumière ne peuventbriller ensemble ? Si la comparaison est facile entre l’intensité lumineuse d’unebougie et celle d’une lampe, que l’expérimentateur allume en même temps,comment pourra-t-il agir s’il veut mesurer la puissance relative de la lumière solaireet de la lumière des étoiles ou de la lune ? Les moyens photographiques ont seulspermis de résoudre des problèmes aussi délicats. Que l’on expose un papiersensibilisé à l’influence de l’image formée au foyer d’une lentille par une sourcelumineuse, le degré d’altération, plus ou moins sensible, de la surfaceimpressionnable ne servira-t-il pas à mesurer l’intensité de la lumière émise ? Latrace du foyer lumineux n’est plus fugitive, comme l’ombre qu’elle projette enéclairant la règle du photomètre ordinaire, elle est durable et permanente ; ellepourra se comparer avec celle fournie par une source de lumière qui brillera àd’autres moments.La photométrie photographique a permis à la science de comparer l’intensitélumineuse des rayons solaires à celle des rayons lunaires. L’astre du jour donneune lumière qui est trois cent mille fois plus considérable que celle de l’astre desnuits !Grâce à ces procédés, la physique a pu se tracer une voie nouvelle dans desdomaines qu’elle considérait comme inaccessibles avant l’apparition de laphotographie. MM. Herschell, Edmond Becquerel ont pu étudier avec efficacité lescaractères propres aux rayons solaires, à des différentes heures du jour ; grâce àl’emploi des papiers photographiques, l’étude de l’action chimique de la lumière, àlaquelle se sont consacrés des savants émérites, a pris rang parmi les chapitresles plus intéressants de la science moderne.On voit, par la description succincte des admirables instruments que quelques-unsde nos grands observatoires mettent en action, combien l’enregistrementphotographique est précieux, puisqu’il permet d’obtenir des indications précises etcontinues. Mais ces appareils sont à peine nés d’hier, leur usage n’est pas encoretrès-répandu ; ils sont certainement appelés à se modifier rapidement, pour céderla place à d’autres systèmes plus complets et plus ingénieux encore. En outre,l’enregistrement photographique peut s’appliquer à d’autres appareilsd’observation. Rien n’empêche, par exemple, de munir le pluviomètre d’un systèmequi accuserait les variations de son niveau par l’intermédiaire d’un tube faisantfonction de vase communicant.Il ne faudrait pas supposer, d’après ce que nous venons de dire, que le systèmephotographique est le seul que l’observateur puisse employer pourl’enregistrement ; nous avons uniquement insisté sur celui-là parce qu’il abonde enappareils nouveaux et ingénieux. Mais, pour compléter notre exposé succinct, iln’est peut-être pas inutile d’ajouter, qu’en dehors du système photographique, la

science a souvent recours à deux autres systèmes : celui qui est basé sur lesprocédés mécaniques et celui qui repose sur des méthodes électro-magnétiques.Le premier consiste à trouver, dans les variations qu’éprouvent les appareils, laforce nécessaire à mettre en mouvement les styles enregistreurs, de telle façon qu’ilsoit possible de leur faire laisser des traces. Ce système est le plus ancien, mais ilest difficilement applicable en raison de peu d’intensité de la force dont on dispose.Le second, comme son nom l’indique, est basé sur l’emploi de l’électricitédynamique. La photographie dans un grand nombre de cas offre d’incontestablesavantages. Quoi qu’il en soit, l’avenir prouvera que l’enregistrement est la basefondamentale de la météorologie, qui ne peut formuler ses lois qu’en les étayant surdes observations continues. – Un jour viendra où les observatoires fonctionnerontd’eux-même : le rayon lumineux écrira en silence la marche et la variation de tousles appareils ; l’observateur n’aura plus qu’à venir, une fois par jour, consulter lesregistres sensibilisés, où la nature aura, pour ainsi dire, marqué de son propresceau les changements périodiques ou intermittents dont elle subit sans cesse lamystérieuse influence !

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