Recherches sur l'ozone atmosphérique : remarques complémentaires.

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Submitted on 1 Jan 1939

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Recherches sur l’ozone atmosphérique : remarques

complémentaires.

Daniel Barbier, Daniel Chalonge

To cite this version:

RECHERCHES SUR L’OZONE

ATMOSPHÉRIQUE :

REMARQUES COMPLÉMENTAIRES.

par DANIEL BARBIER et DANIEL CHALONGE.

1. Dans un numéro récent du Journal de

Phy-sique (1)

nous avons

_publié

les évaluations de la

tempé-rature _{moyenne de l’ozone}

_{atmosphérique,}

_faites,

au cours d’un certain nombre de

_nuits,

à

_partir

de

_spectres

stellaires.

L’emploi

de la méthode à

_laquelle

a eu recours

Vassy

pour faire des déterminations

analogues

ne

s’étant _{pas montrée}

_possible

sous la forme même

_qu’il

a utilisée nous avons été amenés à

_apporter

à cette

méthode certaines modifications

_qui

tendent à en

améliorer la

_précision.

Malheureusement la discussion que nous avons faite des

_avantages

et des inconvénients relatifs des deux

_procédés

a été

_présentée

sous une

forme un _peu

_trop

concise et il nous semble utile

d’y

revenir et de nous _y étendre un _peu

plus longuement :

nous

_espérons

_que ce

_{développement}

_{sufplra pour}

répondre

aux

_objections

formulées _par

_Vassy

_(2).

Pour faciliter la

discussion,

nous _reprenons de

façon

plus

concrète

_{l’exposé général}

du

_problème.

2. L’effet de

_température

_pour les bandes de l’ozone étant

_représenté

_(fig.

_8),

_d’après

_Vassy,

_{par des} droites telles _que AC

_(minimum)

et BD

_(maximum),

_pour éva-luer la

_température

_moyenne de l’ozone

atmosphé-rique

à un instant

donné,

il suffira de déterminer

_quel

est,

à cet

_instant,

le

_{point figuratif}

M

_{correspondant}

au

Fig. 8.

minimum considéré. Pour déterminer

_:B/1,

on _{pourra :}

a)

Soit mesurer le coefficient

_{d’absorption}

MP =

k,,r

(méthode

de

_{Vassy) ;}

1) Journal de 1939, 10, 113.

’) Joiirtiil de _{Plzyslqlle, 1939, 10,} 250.

b)

Soit mesurer la différence MN = K

-k,.T

(méthode

de Barbier et

_Chalonge)

_(1).

Une erreur très faible sur la valeur de MP ou sur

-celle de MN se traduit _par une erreur

importante

sur

la

_température

_moyenne, comme le montre la

_figure

8. Pour _{comparer les deux} méthodes

_(a)

et

_(b),

nous

allons donc discuter successivement les erreurs

_qui

peuvent

s’introduire dans la détermination de l’une et

l’autre de ces

_quantités.

Méthode

_(a).

- Considérons

(fig.

9)

la courbe

ccpy

qui

représente

la variation du coefficient

_{d’absorption}

de

_{l’atmosphère}

en fonction de a-4 : La

_partie

ccp

(en

général rectiligne) correspond

au domaine

_spectral

où se manifeste seulement

_{l’absorption}

_par diffusion

(molécules,

grosses

particules),

la

_partie

py

à la

_région

de

_{l’ozone ;}

_{l’extrapolation P8}

de

xg

est considérée

comme

_{représentant}

_{l’absorption}

_par diffusion dans

la

_région

où l’ozone absorbe. La

_grandeur

MP

_(fig.

₈₎

à évaluer s’obtient en divisant la

_quantité

_mp

_(fig.

₉₎

par la valeur de

l’épaisseur

réduite e de l’ozone : cette

quantité

mp

(fig.

9)

est la différence entre le coefficient

d’absorption

total mq de

l’atmosphère

et le coefficient

d’absorption

par diffusion pq. Il est évidemment

néces-Fig. 9.

saire que pq soit déterminé avec la

_précision

la

_plus

grande

possible

au moment même des mesures et ceci (1) Il est à noter que, dans le premier travail mettant en évidence l’effet de _{température pour} l’ozone _{atmosphérique (BARBIER,}

CHALONCE, VASSY, Reçue d’Optique, 193~,14, 425) il fut fait usage de deux méthodes _{qui, après} l’étude _quantitative de l’effet au

labo-ratoire, ont donné naissance aux méthodes (a) et _(b).

325

exige

la connaissance

_complète

de la courbe c’est-à-dire

l’emploi

de la « méthode

_longue

» : : le

procédé

(a) n’est,

par

suite,

applicable

que

lorsque

le ciel demeure très pur et

_{l’atmosphère}

très

_homogène

pendant

plusieurs

heures. L’erreur

_probable

sur MP

résultera donc

_{principalement}

des erreurs

_probables

sur la détermination des

_{points m}

_(mesure

du

coefli-cient

_angulaire

de la droite de

_Bouguer

correspon-dante)

et _p. Ces deux erreurs

_proviennent

en

_grande

partie

des

_{imperfections}

de la

_photométrie

photogra-phique ;

en

_outre,

du fait de

_{l’extrapolation pô,}

une

incertitude

_{supplémentaire}

existe sur la

_position

de p :

parfois,

en effet

(notamment

lorsqu’on

opère

à basse

altitude),

la courbe

_présente

une

_légère

courbure

et son

_{extrapolation}

ne

_peut

être faite avec sûreté.

Il faut

_ajouter

à ces erreurs celles

_{qui proviennent}

(fig.

8)

des incertitudes sur la

_position

du

_point

A

(détermination

des coefficients _par

_Ny

et

_Choong)

et

sur la forme de la courbe AC

_(étude

de l’effet de

tempé-rature _par

_Vassy).

Méthode

_(b).

- La détermination de MN revient à

faire deux fois les déterminations

_{précédentes,}

une

fois pour le minimum et une fois _{pour le}

_maximum,

et à faire la différence des résultats.

Dans la

_différence,

_{l’absorption}

_par diffusion

dispa-raît

_pratiquement

_{par suite de} la

_proximité

des deux

longueurs

d’onde considérées. Il résulte de là _{que des} évaluations de

_température

_pourront

se faire à l’aide

de

_spectres

_isolés,

_par la méthode

_courte,

_qui

est d’un

emploi beaucoup

plus

simple

et

_beaucoup

_{plus général}

que la méthode

longue.

Il sufpit donc de déterminer les coefficients

_{d’absorption}

de

_{l’atmosphère}

_{pour le}

maxi-mum et le minimum : pour cela il est

_nécessaire,

si l’on a recours à la méthode

_courte,

de connaître la

répar-tition de

_{l’énergie,}

en dehors de

_{l’atmosphère,}

de l’étoile

considérée,

mais cette

_répartition

_peut

n’être connue

que d’une

façon

très

grossière,

les

longueurs

d’onde du maximum et du minimum étant très voisines

_(1).

L’erreur

_probable

sur MN résultera donc des erreurs

probables

sur les déterminations de deux coefficients

d’absorption.

Mais le caractère différentiel des mesures

de la méthode

_(b)

fait

_apparaître

sa

_{supériorité}

sur

la

_{première :}

les deux

_points

jB1 et N

_{correspondant}

à deux

_points

très voisins du

_spectre

_(distants

de

_quelque

dixièmes de

_mm)

et à des densités

_{photographiques}

très peu

différentes,

on

_conçoit

_{que des} erreurs

_qui

peuvent

affecter notablement des mesures

indivi-duelles

_{disparaissent}

ou _{s’atténuent pour des}

_{couples :}

par

exemple

celles

_qui,

_parfois,

entachent

systémati-quement

le tracé du réseau des courbes de

_gradation

(pente

moyenne

trop

forte ou

_trop

_{faible) ;}

celles (1) Il faut évidemment se borner à utiliser des étoiles B et, à la

rigueur pour lesquelles les raies d’absorption du spectre

stellaire sont faibles. Une étude _préalable des divers types de

spectres conduit à éliminer certains maxima ou minima de _l’ozone,

afin d’éviter quelques raies _gênantes.

qui

résultent des

_{irrégularités}

locales de noircissement de la

_plaque,

etc.

Quant

aux erreurs résultant de la détermination insuffisamment

_précise

des courbes AC et BD

_(fig.

_8),

elles n’interviennent _que différentiellement et

_doivent,

par

suite,

se _compenser au moins en

_{partie :}

C’est ainsi _{que l’erreur}

_probable

doit être

_plus

faible sur AB

(Ny

et

_Choong)

_que sur l’ordonnée de A.

.

Cette discussion montre bien le

_progrès

_{que la} seconde méthode réalise sur la

_première.

3. Pour améliorer le résultat il faut évidemment faire la _moyenne des déterminations déduites de la considération des divers

_couples

minimum-maximum. Mais la

_façon

de faire cette _{moyenne n’est pas} du tout

indifférente. L’étude d’un

_couple

nous fournit la

valeur

20 - T

valeur de

100

Si l’on fait n

déterminations,

on

_peut

considérer

diverses moyennes, en

_{particulier :}

Les deux

_quantités

_y et x étant

_petites,

une

déter-mination individuelle

de Y

peut

prendre

une valeur très z

grande

et fausser

_{complètement}

la _{moyenne ml,} alors que m2 sera _peu modifiée. Il est donc

_important

d’adop-ter cette _{seconde forme de moyenne.}

4.

L’objection

de

_Vassy,

sur

_{l’imprécision}

qu’ap-porterait

dans la détermination de T

_l’emploi

des

_couples

de

_longueurs

d’onde

_plus

_{faibles que} 3 190

~,

nous _{semble peu} fondée. Ce

_qui

caractérise l’effet de

_{température,}

ce _{n’est pas la}

_{grandeur a}

qu’il

considère,

mais la

_quantité

k,,

(1 -

a)

qui

s’intro-duit d’elle-même dans les

_formules,

et

_qui

caractérise la variation de la différence de coefficient entre un

minimum et un maximum consécutifs

_lorsqu’on

_passe

de 200 à To. Cette

_quantité

ne tend _pas du tout à s’annuler

_lorsque

x décroît.

_Quant

à

_{l’imprécision qui}

existe _{pour les} courtes

_{longueurs d’onde,}

sur les

déter-minations

_{(d’ailleurs}

très

_difficiles)

de a _{faites par}

_Vassy,

elle

_n’empêche

_pas, ainsi que

l’expérience

nous l’a

prouvé,

que les valeurs

correspondantes

de 20 - T

100

sont du même ordre de

_grandeur

_{que pour les}

_longueurs

d’onde

_supérieures

à 3 190 A.