APPENDICE AU CHAPITRE II

(NON EXIGÉ).

=100.= CARTES MARINES, dites de MERCATOR. Les cartes dont on se sert

pour la navigation diffèrent des précédentes: voici leur mode de

construction.

[Illustration: 086, Fig. 45.]

On imagine un globe terrestre géographique sur lequel sont tracés une

série de méridiens et de parallèles équidistants, aussi rapprochés que

l'on veut. On trace sur le papier une droite E'E dont on suppose la

longueur égale à celle de l'équateur du globe. On divise E'E en autant

de parties égales que ce même équateur, en 18 parties par exemple; par

tous les points de division, on mène des perpendiculaires à E'E (_fig._

45); il y a alors autant de bandes parallèles sur le papier que de

fuseaux sphériques sur le globe. Chacun de ces derniers est divisé en un

certain nombre de quadrilatères ABCD, MNPQ... Si les méridiens et les

parallèles, qui se coupent à angle droit, sont suffisamment rapprochés,

on peut regarder approximativement chacun de ces quadrilatères, par ex.

MNPQ, comme un rectangle ayant pour base MN et pour hauteur MP. Le mode

de construction de la carte consiste à représenter, en procédant _par

ordre_, de l'équateur au pôle, les divers rectangles de chaque fuseau

sphérique par des rectangles respectivement semblables, disposés à la

suite les uns des autres dans la bande parallèle correspondante à ce

fuseau. Tous les rectangles de la carte auront des bases égales; _mn_ =

AB (_fig._ 45), tandis que ceux du, fuseau ont des bases constamment

décroissantes de l'équateur au pôle (V. la _fig._ 44). Pour obtenir la

similitude de chaque rectangle MNPQ et du rectangle _mnpq_ qui le

représente sur la carte, on prend la hauteur _mp_ du rectangle de la

carte quatrième proportionnelle aux lignes connues MN, MP, _mn_ (MN = MP

cos. latit.); il faut donc faire un calcul ou une construction pour la

hauteur de chaque rectangle d'un fuseau. Ces hauteurs trouvées, on les

porte dans leur ordre sur une des lignes du cadre, à droite ou à gauche;

puis, par l'extrémité de chacune d'elles, on mène une parallèle à E'E.

Le canevas est tracé; les méridiens y sont représentés par les droites

parallèles à _y'_E_y'_, et les parallèles par les droites parallèles Ã

E'E; les longitudes se marquent sur une parallèle à E'E, et les

latitudes sur les deux perpendiculaires extrêmes _y'_E_y'_, _y_E'_y_.

=101.= REMARQUE. Les rectangles _de la carte_ considérés dans un sens ou

dans l'autre, à partir de l'équateur, vont, en s'allongeant

indéfiniment; vers les pôles leurs hauteurs deviennent excessivement

grandes. Ce fait s'explique aisément; en effet, toutes les hauteurs des

rectangles du globe terrestre sont égales; exemple: AC = MP; chacune

d'elles est, par exemple, un degré du méridien: les bases AB...MN, de

ces rectangles vont en décroissant indéfiniment de l'équateur au pôle

(car MN = AB × cos. latit., et par suite MP = AB = MN ÷ cos. latit.). La

hauteur constante, un degré du méridien, devient donc dans les

rectangles successifs de plus en plus grande par rapport à la base (V.

le globe). Le rapport de la hauteur de chaque rectangle à sa base étant

le même sur la carte que sur le globe, et la base restant constante sur

la carte, _ab_ = _mn_, il en résulte que sur celle-ci, les hauteurs

_ac_, _mp_... (_mp_ = _mn_ ÷ cos. _latitude_) doivent aller en

augmentant indéfiniment; ce qui fait que les rectangles s'allongent de

plus en plus, à mesure qu'on s'éloigne de l'équateur. Dans les régions

polaires les rectangles tendent à devenir infiniment longs. On ne doit

donc pas chercher à se faire une idée de l'étendue superficielle d'une

contrée par sa représentation sur une pareille carte; on se tromperait

gravement. Les marins, qui ne cherchent sur la carte que la direction Ã

donner à leur navire, trouvent à ces cartes un avantage précieux que

nous allons indiquer.

=102.= Pour aller d'un lieu à un autre les navigateurs ne suivent pas un

arc de grand cercle de la sphère terrestre; cette ligne, la plus courte

de toutes, a le désavantage de couper les divers méridiens qu'elle

rencontre sous des angles différents; ce qui compliquerait la direction

du navire. Les marins préfèrent suivre une ligne nommée _loxodromie_ qui

a la propriété de couper tous les méridiens sous le même angle. Cette

ligne se transforme _sur la carte marine_ en une ligne droite qui joint

le point de départ au point d'arrivée[37]; il suffit donc aux marins de

tracer cette ligne sur leur carte, pour savoir sous quel angle constant

la marche du navire doit couper tous les méridiens sur la surface de la

mer. Habituellement, et pour diverses causes, le navire ne suit pas la

ligne mathématique qu'on veut lui faire suivre; c'est pourquoi, après

avoir navigué quelque temps, on cherche à déterminer, au moyen

d'observations astronomiques, le lieu qu'on occupe sur la mer. Quand on

a trouvé la longitude et la latitude de ce lieu, on le marque sur la

carte marine; en le joignant par une ligne droite au lieu de

destination, on a une nouvelle valeur de l'angle sous, lequel la marche

du navire doit rencontrer chaque méridien.

[Note 37: Toutes les petites figures du canevas de la carte sont

semblables à celles du globe terrestre; les éléments _successifs_ de la

loxodromie, qui font sur le globe des angles égaux avec les éléments des

méridiens qu'ils rencontrent, doivent faire les mêmes angles avec ces

éléments de méridien rapportés sur la carte; ceux-ci étant des droites

parallèles, tous les éléments de la loxodromie doivent se continuer

suivant une même ligne droite.]

Le système de _Mercator_ est employé pour construire des _cartes

célestes_; mais seulement pour les parties du ciel voisines de

l'équateur.

_De l'atmosphère terrestre._

=103.= ATMOSPHÈRE. La terre est entourée d'une atmosphère gazeuse

composée de l'air que nous respirons. L'air est compressible, élastique

et pesant; les couches supérieures de l'atmosphère comprimant les

couches inférieures, la densité de l'air est la plus grande aux environs

de la terre. À mesure qu'on s'élève, cette densité diminue; l'air

devient de plus en plus rare, et à une distance de la terre relativement

peu considérable, il n'en reste pas de traces sensibles.

=104.= HAUTEUR DE L'ATMOSPHÈRE. On ne connaît pas cette hauteur d'une

manière tout à fait précise; d'après M. Biot qui a discuté toutes les

observations faites à ce sujet, elle ne doit pas dépasser 48000 mètres

ou 12 lieues de 4 kilomètres. Cette hauteur ne serait pas la

cent-trentième partie du rayon moyen de la terre[38]; le duvet qui

recouvre une pêche serait plus épais relativement que la couche d'air

qui enveloppe la terre.

[Note 38: Si on représentait la terre par un globe de 1 mètre de

diamètre, l'atmosphère figurée n'aurait pas une épaisseur de 4

millimètres.]

=105.= UTILITÉ DE L'ATMOSPHÈRE. L'air est indispensable à la vie des

hommes et des animaux terrestres tels qu'ils sont organisés.

L'atmosphère par sa pression retient les eaux à l'état liquide; elle

empêche la dispersion de la chaleur; sans elle le froid serait excessif

à la surface de la terre[39]. Les molécules d'air réfléchissent la

lumière en tous sens; cette lumière réfléchie éclaire les objets et les

lieux auxquels n'arrivent pas directement les rayons lumineux; sans

cette réflexion ces lieux resteraient dans l'obscurité.

[Note 39: Au sommet des montagnes, l'atmosphère devenant plus rare,

s'oppose moins à la dispersion de la chaleur; à l'hospice du

Grand-Saint-Bernard, à 2075 mètres au-dessus du niveau de la mer, la

température moyenne est d'un degré au-dessous de zéro.]

La réflexion des rayons lumineux qui frappent une partie de l'atmosphère

au-dessus d'un lieu _m_ de la terre, quand le soleil est un peu

au-dessous de l'horizon de ce lieu, produit cette lumière indirecte

connue sous le nom d'_aurore_ ou de _crépuscule_, qui prolonge d'une

manière si sensible et si utile la durée du jour solaire. Si

l'atmosphère n'existait pas, la nuit la plus absolue succéderait

subitement au jour le plus brillant, et réciproquement.

=106.= EXTINCTION DES RAYONS LUMINEUX. L'atmosphère incomplètement

transparente éteint une partie des rayons qui la traversent. Cette

extinction, faible pour les rayons verticaux, augmente avec la distance

zénithale de l'astre, parce que l'épaisseur de la couche atmosphérique

traversée par la lumière augmente avec cette distance; AG (_fig._ 46)

vaut environ 16 AB. L'extinction de la lumière et de la chaleur solaire

sont donc beaucoup plus grandes quand le soleil est près de l'horizon;

cette extinction est encore augmentée par les vapeurs opaques qui

existent dans les basses régions de l'atmosphère. C'est pourquoi le

soleil nous paraît moins éblouissant à l'horizon qu'au zénith.

[Illustration: 090, Fig. 46.]

Les astres nous paraissent plus éloignés à l'horizon qu'au zénith; cela

tient encore à ce que les molécules d'air, qui réfléchissent à l'œil la

lumière émanée de ces astres, s'étendent beaucoup plus loin à l'horizon

qu'au zénith; l'œil auquel arrivent ces rayons réfléchis doit juger les

distances plus grandes dans le premier cas que dans le second.

D'ailleurs l'extinction plus grande des rayons lumineux donne aux objets

une teinte bleuâtre plus prononcée qui contribue à nous les faire

paraître plus éloignés.

=107.= RÉFRACTION. L'atmosphère possède, comme tous les milieux

transparents, la propriété de réfracter les rayons lumineux,

c'est-à-dire de les détourner de leur direction rectiligne. Cette

déviation a lieu suivant cette loi démontrée en physique:

[Illustration: 090, Fig. 47.]

_Quand un rayon lumineux_ SA (_fig._ 47) _passe d'un milieu dans un

autre plus dense, par exemple du vide dans l'air, il se brise suivant_

AB, _en se rapprochant de la perpendiculaire_, NN', _à la surface de

séparation des milieux, sans quitter le plan normal_ SAN. _Si le nouveau

milieu est moins dense, le rayon s'écarte de la normale._

De cette propriété il résulte que les objets célestes, qui sont vus dans

une direction oblique à l'atmosphère, nous paraissent situés autrement

que nous les verrions si l'atmosphère n'existait pas. Il nous faut donc

connaître le sens et la valeur de ce déplacement, si nous voulons

savoir, à un instant donné, quelles sont les véritables positions des

astres que nous observons.

Un spectateur est placé en A sur la surface CA_c_ de la terre (_fig._

48). Soient L_l_, M_m_, N_n_ les couches successives de densités

décroissantes dans lesquelles nous supposons l'atmosphère décomposée, et

qui sont concentriques à la terre.

[Illustration: 091, Fig. 48.]

Soit une étoile S, que nous considérons comme un point lumineux. Si

l'atmosphère n'existait pas, le rayon lumineux SA nous montrerait

l'astre S dans sa véritable position; mais le rayon lumineux qui aurait

la direction AS, arrivant en _d_ sur la première couche atmosphérique,

N_n_, d'une ténuité extrême, est légèrement dévié, et se rapprochant de

la normale à la couche en _d_, prend la direction _de_; mais arrivé en

_e_, ce rayon entrant dans une nouvelle couche plus dense, éprouve une

nouvelle déviation, prend la direction _ef_ et ainsi de suite; les

directions successives que prend le rayon continuellement dévié, forment

une ligne polygonale, ou plutôt une courbe, _defa_, qui vient apporter

au lieu _a_, et non pas au lieu A, la vue de l'étoile. Celle-ci est vue

en A à l'aide d'un autre rayon lumineux SD qui, arrivé en D sur

l'atmosphère, a été dévié successivement de telle sorte que son

extrémité mobile arrive au lieu A, après avoir parcouru la courbe DEFA.

L'observateur qui place l'étoile à l'extrémité du rayon lumineux qu'il

perçoit, prolongé en ligne droite jusqu'à la sphère céleste, voit cet

astre dans la direction du dernier élément de la courbe DEFA,

c'est-à-dire à l'extrémité _s_ de la tangente AF_s_ menée à cette courbe

par le point A.

=108.= Il résulte de ce principe de physique: _le rayon incident et le

rayon réfracté sont dans un même plan normal à la surface de séparation

des milieux_, et de ce fait que toutes les couches atmosphériques ont

pour centre commun le centre de la terre, que toutes les directions

successives des rayons réfractés, sont dans un même plan vertical

comprenant la verticale AZ, la position vraie, S, et la position

apparente _s_ de l'étoile. Toutes ces réfractions s'ajoutent donc et

donnent une somme, SA_s_, qui est la réfraction totale relative à la

position actuelle S de l'étoile.

Les effets de la réfraction astronomique se résument donc, pour

l'observateur, dans un accroissement, SA_s_, de la hauteur de l'astre

observé. On peut la définir par cet accroissement. _La réfraction

astronomique est un accroissement apparent de la hauteur vraie d'un

astre au-dessus de l'horizon._

Quand un astre est au zénith Z, la réfraction est nulle; elle augmente

d'abord lentement à partir de 0°, quand la position vraie de l'astre

descend du zénith à l'horizon, puis augmente plus rapidement quand cet

astre est très-près de l'horizon; ainsi la réfraction, qui n'est encore

que 1'9" quand l'astre se trouve à 40° de l'horizon, est de 33'47",9 au

bord de l'horizon. Voici d'ailleurs le tableau des réfractions pour des

hauteurs décroissantes, de 10° en 10° d'abord, puis pour des hauteurs

plus rapprochées dans l'intervalle de 10° à 0°.

HAUTEUR RÉFRACTION.

apparente.

90° 0",0

80 10 ,3

70 21 ,2

60 33 ,7

50 48 ,9

40 1' 9 ,4

30 1 40 ,7

20 2 38 ,9

15 3 34 ,5

10 5 20 ,0

9 5 53 ,7

8 6 34 ,7

7 7 25 ,6

6 8 30 ,3

5 9 54 ,8

4 11 48 ,8

3 14 28 ,7

2 0' 18 23 ,1

1 0 24 22 ,3

0 40 27 3 ,1

0 30 28 33 ,2

0 20 30 10 ,5

0 10 31 55 ,2

0 33 47 ,9[40]

[Note 40: Près de l'horizon les réfractions sont très-irrégulières parce

que les rayons lumineux y traversent les couches d'air les plus chargées

d'humidité, les plus inégalement échauffées ou refroidies par leur

contact avec le sol. C'est pourquoi les astronomes évitent d'observer

les astres trop près de l'horizon. Ce n'est qu'à partir de 5° ou 6° de

hauteur que les réfractions deviennent régulières et conformes à la

table précédente.]

_Usage du tableau._ Si la hauteur apparente d'un, astre est de 15° par

exemple, on prend dans la table la réfraction correspondante 3'34",5 et

on la retranche de la hauteur observée pour avoir la hauteur vraie.

REMARQUE. Quand la hauteur apparente d'un astre est de 0°0'0", cet

astre, vu au bord de l'horizon, se lève ou se couche en apparence,

tandis qu'il est déjà, en réalité à 33'47" au-dessous de l'horizon.

=109.= REMARQUE. Le diamètre apparent du soleil étant en moyenne de

32'3", il résulte de la remarque précédente que le bord supérieur de son

disque étant déjà à 1' au-dessous de l'horizon, à l'Orient ou au

Couchant, l'astre tout entier, soulevé par la réfraction, est visible

pour nous. Le soleil nous paraît donc levé plus tôt et couché plus tard

qu'il ne l'est réellement.

Une autre conséquence de la réfraction, c'est que le disque solaire, Ã

son lever et à son coucher, nous apparaît sous la forme d'un ovale

écrasé dans le sens vertical; la réfraction, relevant l'extrémité

inférieure du diamètre vertical plus que l'extrémité supérieure,

rapproche en apparence ces deux extrémités; le disque nous paraît donc

écrasé dans ce sens. La réfraction élevant également les deux extrémités

du diamètre horizontal n'altère pas ses dimensions.

Le même effet de réfraction a lieu pour la lune.

Leçons de cosmographie à l'usage des lycées et collèges et de tous les établissements d'instruction publique · 第 36 / 117 题