Recherches sur l'ozone atmosphérique

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Recherches sur l’ozone atmosphérique

Daniel Barbier, Daniel Chalonge

To cite this version:

LE

JOURNAL

DE

_PHYSIQUE

ET

LE RADIUM

RECHERCHES SUR L’OZONE

_{ATMOSPHÉRIQUE}

Par DANIEL BARBIER et DANIEL CHALONGE.

Sommaire. 2014 Les résultats _généraux relatifs au _problème de la _température de l’ozone _{atmosphérique,} sont rappelés et _précisés par de nouvelles mesures. Une méthode de calcul plus précise que celle employée jusqu’ici pour évaluer la température de l’ozone _{atmosphérique} est décrite.

Cette méthode est _appliquée aux déterminations d’ozone faites, à _partir de _{spectres stellaires,} au cours

de _{quatre-vingt-trois} nuits d’observation _{(entre 1934} et _1938). Une corrélation très nette est mise en évidence entre _{l’épaisseur} et la température moyenne de l’ozone, les fortes épaisseurs correspondant, dans tous les _cas, à des températures plus hautes et inversement.

Un exemple de très _{grande hétérogénéité} dans la _répartition de l’ozone _{atmosphérique} est _{décrit : il} pour-rait exister de véritables « _{nuages d’ozone ».}

SÉRIE VII. TOME X. N° 3. MARS Z93 9

I. Introduction.

Nous avons

_entrepris,

_{depuis plusieurs}

_années,

des

recherches

_{spectrophotométriques}

sur les étoiles des

premiers

types

spectraux (1),

dans un but

_purement

astrophysique.

Nous sommes

_{cependant obligés,}

_pour

faire les corrections

_{d’absorption}

_{atmosphérique}

dans

l’ultraviolet,

de déterminer

_quelle

_est,

_pour

_chaque

soirée

d’observations,

la valeur de

_{l’épaisseur}

réduite de l’ozone

_{atmosphérique,}

et nous obtenons

_ainsi,

accessoirement,

des résultats intéressant la

géophy-sique.

Nous avons rassemblé dans cet article ces

divers résultats

(dont

certains ont

_déjà

été

_publiés

fragmentairement),

en les

_complétant

_{surtout par} des

évaluations de la

_température

moyenne de l’ozone

atmosphérique.

D’anciennes séries d’observations

faites en collaboration avec

_{Vassy (1b, le}

et

₂₎

ont

également

été étudiées à ce dernier

_point

de vue et

comparées

à nos résultats

_plus

récents.

Il convient de noter dès maintenant que, nos

spectres n’ayant

pas été

pris

en vue de recherches sur

la

_température

de

_l’ozone,

les résultats

_numériques

n’ont

pas toute la

précision

que l’on

pourrait

attendre de la méthode

_employée.

Il nous a _paru néanmoins

intéressant de les exposer car ils résultent d’un

,

,, ,

1

()

Les

observations ont été faites dans les Stations suivantes :

1

Naturvetenskapliga Station, Abisko _{(Laponie suédoise) ;}

Lichtklimatisches Observatorium, Arosa _{(Suisse) ;}

Station _scientifique internationale du _{Jungfraujoch (Suisse).}

nombre assez

_grand

d’observations

_homogènes,

éche-lonnées sur

_plusieurs

années et faites en des saisons et à des latitudes très différentes.

II. La

_température

de l’ozone

_{atmosphérique.}

Historique.

- En

1931,

Wulf et Melvin

(3)

mon-trèrent _que les coefficients

_{d’absorption}

de

_l’ozone,

dans la

_région

des bandes de

_Huggins,

variaient avec

la

_température

du _{gaz. En}

_1934,

Mme Lefebvre

₍₄₎

vérifia

_{qualitativement}

ce

_résultat,

et nous nous

proposâmes

alors de rechercher si cet effet

_pouvait

être mis en évidence sur l’ozone

_{atmosphérique qui,}

étant situé en

_{majeure partie}

dans la

_{stratosphère,}

doit se trouver à une

_température

assez basse.

L’expé-rience confirma notre

_attente,

ainsi _que nous l’avons

montré en 1935

₍₅₎

dans un travail fait en

collabo-ration avec

Vassy :

le

_spectre

de l’ozone

atmosphérique

dénotait une

_température

basse.

_Depuis

cette

_époque

l’existence de cet effet a été reconnue _par

_{Dufay (6 )}

et

Déjardin,

Arnulf et Cavassilas

_(7).

Vassy (8)

a étudié

_{quantitativement}

au laboratoire cet effet de

_température

et a obtenu ainsi les éléments

permettant

de

_déduire,

de l’effet observé dans

l’atmo-sphère,

la

_température

_moyenne de l’ozone. Il a

calculé cette

_température

dans le cas étudié _par

_Dufay

et a trouvé - 30~ C. Une détermination

_analogue

faite _par

_Déjardin,

Arnulf et Cavassilas a conduit

à un résultat du même ordre. Il semble que les

luations de

_température

de l’ozone faites

_jusqu’ici

se bornent à ces deux _cas,

_qui

se

_rapportent

tous deux à des observations diurnes. Aussi nous a-t-il _paru

intéressant de

faire,

à

_partir

de nos

_spectres

_stellaires,

de nouvelles estimations de la

_température

moyenne de l’ozone

_{atmosphérique}

et de rechercher si cette

température

varie avec la

_latitude,

la saison et les circonstances

_{météorologiques}

_(*).

En

_outre,

le fait que nos observations sont effectuées

pendant

la nuit

pouvait

présenter

un intérêt

_particulier.

Mesure des coefficients

_{d’absorption}

de l’ozone à la

température

ordinaire

_{(**). -}

L’effet

de

_température

sur le

_spectre

_{d’absorption}

de l’ozone

se réduit

_{schématiquement}

à ceci : les coefficients

d’absorption

relatifs aux minima

_{d’absorption}

dimi-nuent avec la

_{température,}

ceux des maxima demeu-rant

_inchangés.

Il en résulte une

_augmentation

du

contraste entre les

_maxima

et les

_minima,

à basse

température.

’

Pour éliminer l’influence de la

_dispersion

_du

spec-trographe

sur les

_spectres

_{d’absorption}

de l’ozone

observés,

les uns au

laboratoire,

les autres dans

l’atmosphère,

il était nécessaire de déterminer les

coefficients

_{d’absorption}

à la

_température

ordinaire

avec le

_{spectrographe}

même

_(*)

_qui

sert à l’étude du

spectre

de l’ozone

_{atmosphérique. Aussi,}

avons-nous

procédé

de la

_façon

suivante : un tube à

hydrogène

à

spectre

continu,

placé

au

foyer

d’une lentille de

_quartz,

était

_disposé

en face du

_{spectrographe,}

à une

dis-tance de ’f00 m, et constituait ainsi une étoile

artifi-cielle. Un tube

_{d’absorption,}

tantôt

_plein

_d’air,

tantôt

rempli

d’oxygène ozonisé,

était

_interposé

sur le

_trajet

de la

_lumière,

au

_voisinage

du tube à

_hydrogène.

Les

spectres

de

_gradation,

destinés à la détermination des courbes de noircissement de la

_plaque,

s’obtenaient

en

_plaçant

des

_diaphragmes

de dimensions connues

sur la lentille de

_quartz,

le tube

_{d’absorption}

étant

rempli

d’air

_(**).

Nous avons obtenu ainsi deux déterminations des coefficients

_{d’absorption}

de l’ozone bien

_{concordantes,}

correspondant

à des

_{températures}

de 5 à 10"C

_(***).

Le tableau 1 donne les valeurs

_{moyennes k}

ainsi obte-nues, ainsi que les déterminations faites au labora-toire par

Ny

et

_Choong

_(9).

TABLEAU 1.

La

_{figure 1}

montre

_{qu’il n’y}

a _{pas de différence}

systé-matique

entre nos coefficients et ceux de

_Ny

et

_Choong,

malgré

la différence de

_pouvoir

résolvant de nos

spec-trographes.

Nous pouvons donc utiliser sans crainte

les résultats de ces auteurs : comme ils ont été obtenus à l’aide d’un

_{spectrographe}

à

_fente,

ils

_sont,

sans

doute,

plus précis

que les nôtres dans le détail

(voir fig.

1

page

suivante).

Mesure des coefficients

_{d’absorption}

de l’ozone

_{atmosphérique. -}

Pour mesurer la densité

optique

de

_{l’atmosphère}

_{pour les différentes}

radia-(*) Ce travail avait été amorcé par une _publication faite avec

Vassy ~11),

(**) Faite avec la collaboration d’Arnulf et de Mlle Canavaggia (1 d).

tions,

on

_peut

avoir recours à deux

méthodes,

une

« méthode

longue n

et une « méthode courte ».

1. Méthode

_{longue (ou}

méthode de

_Bouguer).

r-- On

prend

une série de

_spectres

de l’astre

_étudié,

à des

distances

zénithales ~

différentes. Si l’on

_désigne

par 1). l’intensité de la radiation X

correspondant

à

une masse d’air sec ~ =

m, par

Io x

cette même inten-sité hors de

_{l’atmosphère,}

et _par Da la densité

_optique

de

_{l’atmosphère}

au zénith

(*) Spectrographe à prisme objectif (1 c).

(**) Pour plus de détails sur le mode _opératoire, se _reporter aux

diverses _{publications (1).}

(***) Déterminations faites en octobre 1935, dans la vallée de

Fig. ~.

Le

_système

_{d’équations}

_{(1) correspondant}

aux diverses valeurs de m, ou le tracé de la courbe

_log

Ia =

f (m),

_permet

de déterminer

la valeur de Di. Cette

_quantité

Da est une somme de trois termes

_{représentant}

respec-tivement

_{l’absorption}

_par

_l’ozone,

l’absorp-tion par diffusion et _{celle par les}

_poussières,

grosses

particules,

etc. Ce dernier terme est

indépendant

de X et sa valeur se détermine

en même

_temps

_{que celle du second.} Le

terme dû à la diffusion est

_{proportionnel}

à X-4 et le coefficient de

_{proportionnalité}

se

déduit de l’étude de la variation linéaire de Dx en fonction de X-4 _{pour les radiations} pour

lesquelles

l’ozone est

_{transparent :}

l’or-donnée à

_l’origine

de cette droite est

_égale

au terme

_indépendant

de a. Si l’on retranche de

Dx

la somme de ces deux

absorptions,

on

obtient la densité

_optique

de l’ozone. 2. Méthode courte. - On

l’applique

lorsque

la valeur du coefficient

_{d’absorption}

de

l’at-mosphère

par diffusion ainsi que la

réparti-tion de

_l’énergie

dans le

_spectre

de l’astre

TABLEAU II. -

Coefficients d’absorption

de l’ozone

_{atmosphérique.}

étudié ont été

_{déterminés,}

au

_préalable,

_{par la}

mé-thode

_longue.

La

_{quantité log}

Io,

étant connue,

l’équation

(1)

fournit,

lorsque

l’on a mesuré Il

(un

spectre

suffit),

la valeur de DÀ de

_laquelle

il ne reste

plus qu’à

retrancher

_{l’absorption}

_par diffusion pour

obtenir la densité

_optique

de

_l’ozone,

à un terme

constant

_près

_{(d’ailleurs}

très

_{petit) égal}

à

_{l’absorption}

par les

poussières.

Que

l’on ait fait usage de l’une ou de l’autre des deux

_méthodes,

il va être très facile maintenant

d’obtenir les coefficients

_{d’absorption}

de l’ozone

atmo-sphérique.

Les variations de

_température

n’entraî· nant aucun

_changement

_{pour les coefficients}

d’absorp-tion des

_maxima,

si l’on

_porte

sur un

_graphique

(fig. 1)

les

_points

_qui

ont comme abscisses les valeurs

116

ordonnées les densités

_optiques

mesurées dans

l’atmo-sphère

et

_{correspondant}

aux mêmes

_longueurs

_d’onde,

ces

_points

se

_placent

sur une droite

_ayant

comme

coefficient

_angulaire

la valeur c de

_{l’épaisseur}

réduite de l’ozone. _{En divisant par z les densités}

_optiques

déterminées _{pour toutes} les

_longueurs

d’onde

_(maxima

et

_minima),

on obtiendra les coefficient

_{d’absorption}

de

l’ozone

_{atmosphérique}

_(1).

1 Dans ce

paragraphe,

nous étudions les coefficients

fournis par la méthode

_{longue qui,}

étant déduits de la mesure d’une série de

_spectres,

sont

_plus

_{sûrs que}

ceux obtenus en

_appliquant

la méthode courte.

Le tableau II contient les valeurs des coefficients fournies par

sept

séries d’observations

(2).

Les trois dernières colonnes donnent les valeurs _{moyennes des} coefficients déduites

_{respectivement}

des mesures

de

_1935,

des mesures de 1938

_et,

à titre de

com-paraison,

celles de

_Déjardin,

Arnulf et Cavassilas

_(’).

La

_figure

2 montre comment se

_placent

nos

coeffi-cients par

rapport

à ceux de

Ny

et

_Choong

_(ces

der-niers étant

_{représentés}

_par les maxima et les minima de la

_courbe).

Ce

_graphique

met bien en évidence l’effet de

tem-pérature :

les maxima

_{d’absorption}

relatifs à l’ozone

atmosphérique

restent dans le

_voisinage

de ceux de

Ny

et

_Choong,

alors que les minima se

_placent

systé-matiquement plus

bas.

Les résultats

_exposés

dans ce

_paragraphe

ne

_font,

en _{somme, que confirmer} ceux _que nous avons obtenus en

1935,

avec

_Vassy

_(5).

Nous allons décrire maintenant la méthode

_qui

nous

permet

d’évaluer la

_température

_{moyenne de} l’ozone

atmosphérique.

Fig. 2.

Méthode utilisées pour le calcul de la

tempé-rature _{moyenne de l’ozone}

atmophérique.

-Vassy

8)

a montré que les coefficients

d’absorption

k), T

de l’ozone sont fonction linéaire de la

_température

T

(degrés centigrades).

(1) Si l’on a _opéré par la méthode courte, les densités _optiques D> sont connues à un terme constant près. Ce terme n’influence

nul-lement la détermination de e et, comme il est _petit, il n’introduit

qu’une erreur _{très faible dans les valeurs calculées pour les}

coeffi-cients _{d’absorption} de l’ozone _{atmosphérique.}

(2) Les trois _premières ont été faites avec Arnulf et Mlle

Cana-vaggia, sur e Orionis, en 1935, et les _quatre suivantes avec _Arnulf,

Schahmanèche et Mlle _Morguleff, sur oc _Virginis, en 1938. Pour

plus. de détails sur la façon dont sont faites les observations, se

!eporter à (1 c) ou _{(1 d).} _ _

,

oc _{et [3} étant deux constantes.

~ ’

Les mesures de

_Vassy

fournissent les valeurs de la

quantité

suivante :

-Des deux formules

ci-dessus,

on déduit

aisément. :

Vassy

représentait

chaque

minimum de l’ozone par

un point

d’abscisse

/C)~o2013~201380

et d’ordonnée

kl, 20-k¡, T

(différence

entre la valeur trouvée au laboratoire et

la valeur

_{atmosphérique) ;}

le coefficient

_angulaire

de la droite

_passant

_par

_l’origine

et satisfaisant le mieux

,

b . ,.,

l, 20

- T

t .

aux observations était

égal

à

20 - T et

permettait,

par

suite,

de déterminer T.

La _{méthode que} nous

_employons

_paraît

être

beau-coup

moins- sensible aux erreurs d’observation _que

celle

_qui

vient d’être

_exposée.

Elle ne fait intervenir

que

les différences entre les ccemcients

_{d’absorption}

d’un minimum et d’un

maximum

consécutifs. Ces différences

_sont,

en

_effet,

_{beaucoup plus}

sensibles _que

les coefficients eux-mêmes à l’effet de

_{température.}

En les

_utilisant,

on _a, en

_outre,

_l’avantage

d’éliminer

les trois causes d’erreurs

_suivantes,

_{par le fait}

_qu’on

se

borne _{à comparer} des

_points

très voisins sur le cliché :

a)

Incertitude sur la courbe

_d’énergie

de

_{l’étoile ;}

b)

Incertitude sur la valeur de

_{l’absorptio,n}

_par

diffusion,

qui

varie d’un

_jour

à l’autre suivant l’état

hygrométrique

de

_{l’air ;}

c)

Variations accidentelles locales de la sensibilité

de la

_plaque.

Ces causes d’erreur sont loin d’être

_{négligeables,}

_et,

pour mesurer un effet aussi faible _que celui _que nous

recherchons,

nous avons tout

_avantage

à nous en

affranchir.

Considérons un minimum

_{d’absorption}

_(pour

lequel

~ =

a)

et le maximum voisin

(a;,

=

A) ;

soit kj ₂₀ = k

et

k)T

=

kT

les valeurs des coefficients

pour le mini-mum,

K~,2o

= K et K;,T =

KT

les valeurs

corres-pondantes

pour le maximum.

Formons la

_quantité

y

suivante,

qui

_peut

être

cal-culée directement à

_partir

des résultats des observa-tïons et des données obtenues au laboratoire

Si l’on

_remplace

dans cette formule

_h’T

et _{l~~ par}

leurs valeurs déduites de la formule

_(2),

on obtient

l’expression (3) qui

permet

d’interpréter

y

A

_chaque

_couple

d’observations

(minimum-maxi-mum),

cette formule

₍₃₎

fait

_correspondre

une valeur de T. En

_fait,

vu

la

faible

_précision

des

_{observations,}

il est

_{préférable d’adopter}

_{pour T} la valeur _moyenne

des déterminations que l’on

peut

en faire en considé-rant successivement les divers

_couples

de maxima et

de minima relatifs à un même

_spectre.

Ces

_couples

sont les suivants :

(*) Comme,

en

général, A = 1, la formule _peut se réduire à

Au lieu de y, nous utiliserons donc pour la

déter-mination de T >

la somme étant étendue aux six

_couples.

Tout comme _y

la

_quantité

r est

_entièrement

déduite des observations.

Posons

L’égalité

(3)

s’écrit , D’où ou en

_posant

X = ~ ~Y..

Pour obtenir la valeur de

_T,

il faut calculer _x,

_et,

pour

cela,

avoir recours aux coefficient as.

Vassy

a donné _{deux listes de valeurs pour ak}

(pages

19 et 24 de sa thèse

_(8)).

Les coefficients de la seconde liste ont été déterminés à l’aide d’un

spectro-graphe

3 fois

_{plus dispersif}

_que ceux de la

_première

dont ils diffèrent sensiblement

_(**).

En

_essayant

successivement les deux séries de valeurs de a,,, nous avons reconnu _que les

tempéra-tures

_(très

souvent inférieures à - ~00~

C)

détermi-nées à

_partir

de la

_première

série

_paraissent

inaccep-tables,

d’après

nos connaissances actuelles sur la

stratosphère.

Aussi,

avons-nous

_adopté

la seconde

série

_qui

conduit à des résultats

_plus

vraisemblables. Il résulte de ce

_qui

_précède

_qu’il

conviendra de ne

(*) Théoriquement, il serait _plus correct _{d’appliquer} la méthode des moindres carrés

mais nous avons constaté que, pratiquement, les deux méthodes fournissent des résultats _analogues.

(**) Ces différences sont _{particulièrement sensibles si l’on} con-pare les valeurs de 1 -

al" qui s’introduisent dans les formules. Elles ne semblent pas être attribuables uniquement aux

diffé’--rences de pouvoir de résolution des spectrographes : les résultats du tableau I montrent, en effet, qu’il existe un très bon accord entre les coefficients déterminés avec des instruments aussi différents que nôtre spectrographe à prisme objectif (dispersion

vers _{3 400 À : 42 A par millimètre)} et le _{spectrographe} à fente due

pas attacher un

_trop

_grand

_poids

aux

_{températures}

que nous donnerons. C’est r et non

_T,

_qui

caracté-rise vraiment l’effet de

_{température. Lorsque}

des valeurs

_plus

_précises

de ax seront utilisables

_(elles

seront certainement assez difficiles à

_obtenir),

il sera

possible

de

_faire,

à

_partir

des valeurs de

_r,

de

meil-leures évaluations de la

_{température.}

Le tableau III donne la

_{correspondance}

entre les valeurs de r et celles _que nous

_{adoptons provisoirement}

_pour T.

TABLEAU III.

Calcul de la

_température

moyenne de t ozone

atmosphérique,

d’après

les coefficients

d’absorp-tion obtenus par la méthode

longue

(tableau II).

- Les valeurs de

l’épaisseur

réduite d’ozone dont il

est fait état dans le tableau II n’ont _{que très peu}

varié,

en 1935 d’une

_part,

en 1938 de

_l’autre,

la situa-tion

_{météorologique}

étant demeurée

_{particulièrement}

stable

_pendant

les deux

_périodes

considérées.

Aussi,

nous sommes-nous bornés à faire une seule évaluation de

_température

_{pour chacun des deux} groupes d’observations. A titre de

comparaison,

nous avons recalculé la

_température

_{correspondant}

aux

observations de

_Déjardin,

Arnulf et Cavassilas. Le tableau IV donne les valeurs de r et

_T,

ainsi _que celles de y relatives aux divers

_couples

de maxima et de minima.

Si,

des valeurs de

_Déjardin,

Arnulf et

_Cavassilas,

on

_supprime

celle relative au

_couple

3 154-3

_151,

_qui

semble inexacte

_{(pour 3 151,}

le coefficients

atmosphé-rique

aurait dû être

_0,70

et non

_0,60),

on obtient

et

TABLEAU IV.

Causes d’erreurs dans les déterminations de

température. -

Ces erreurs

_peuvent

être de deux

sortes :

a)

Erreurs

_{systématiques.}

Nous les avons

_déjà

signalées :

elles

_proviennent

de l’incertitude

_qui

_règne

d’une

_part,

sur la

_température

à

_laquelle

_Ny

et

_Choong

ont déterminé les coefficients

_{d’absorption}

de l’ozone

_(*)

d’autre

_part

sur les valeurs de a,.

b)

Erreurs accidentelles. Elles

_peuvent

être dues à des causes telles que les suivantes :

_présence

d’un

léger

voile sur les

_spectres

_stellaires,

défaut de mise

au

_point

du

_{spectrographe}

_provenant

des variations

de la

_{température extérieure,}

_légers

défauts de suite lors de la

_prise

des

_spectres.

Toutes ces erreurs tendent à diminuer le contraste des bandes et conduiraient à des valeurs

_trop

_{élevées pour la}

_température

de l’ozone

atmosphérique.

A ces causes

_d’erreurs,

il convient

d’ajouter

celles

_qui

sont inhérentes à la

_photométrie

photographique

ainsi que celles

_qui

tiennent à la

présence,

dans les

_spectres

_stellaires,

de raies faibles

qui

peuvent

modifier le contraste du

_spectre

de (*) Une erreur de 10° sur cette température entraînerait une

erreur de 10 _pour 100 sur celle de l’ozone _{atmosphérique.}

l’ozone : mais ces dernières causes semblent moins

importantes

que les

premières,

car elles

_peuvent

alté-rer la détermination de la

_température

aussi bien dans

un sens _{que dans} l’autre.

III. Etude de

_{l’épaisseur}

réduite et de la

tem-pérature

moyenne de l’ozone

atmosphérique

en fonction de

_l’époque,

de la latitude et des circonstances

_{météorologiques.}

Valeurs individuelles des et de r. - En

dehors des

_spectres

_{utilisés pour l’étude de}

l’absorp-tion

_{atmosphérique}

_par la méthode

_longue,

nous dis-posons d’un

grand

nombre de

spectres

d’étoiles

diffé-rentes sur

_lesquels

les valeurs de e et de r

_peuvent

être calculées

_(avec

une

_précision

évidemment

moindre).

Nous avons _{pu faire} ces déterminations pour

quatre-vingt-trois

nuits différentes. Les observa-tions ont été effectuées en

_partie

en

_Suisse,

dans les stations d’Arosa

_(altitude

1 860

m)

et du

_Jungfraujoch

(altitude

3 500

_{m) et,}

en

_partie

en

_{Laponie suédoise,}

à la station d’Abisko

_(latitude

680

_20’).

TABLEAU V.

Le tableau VI

_donne,

pour

chaque

nuit,

les valeurs obtenues pour e

(en cm)

et pour r. Un

_grand

nombre de ces déterminations sont faites à

_partir

d’une seule observation par

nuit ;

il y a

_exception

_pour les déter-minations faites à Abisko et à

_Arosa,

car notre but était

_{alors, plus spécialement,}

l’étude de l’ozone

atmosphérique.

Les nombres du tableau

_précédent

ont été

_reportés

sur les

_figures

3 et

_4,

_qui

_{représentent}

_{respectivement}

les variations de e et de r avec le

_temps.

Afin de rendre

les

_{figures plus claires,}

nous avons

_{représenté,}

à l’aide

d’un même

_signe

toutes les déterminations faites en

Suisse,

quelle

que soit

l’année ;

ceci semble

justifié,

car le

_comportement

des diverses séries

d’observa-tions est le même.

Il est certain que la

dispersion

des

points

sur la

figure 4 provient,

pour une

grande partie,

de

l’incer-titude des mesures. Elle est d’ailleurs bien moins accentuée pour les mesures effectuées à _{Abisko que} pour les

autres,

car les

_{points correspondants}

_sont,

en

général,

assurés _par

_plusieurs

déterminations

(voir

fig.

3 et _{4 page}

_suivante).

Fig. 3 et 4.

Valeurs _moyennes et discussion. - Les

résul-tats des observations sont mis sous une forme

_plus

condensée dans le tableau

_{VII, qui}

donne les valeurs moyennes des mesures faites

_{pendant plusieurs jours}

consécutifs d’une même

_période

de l’année

_(sans

tenir

compte

de

_l’année,

dans le cas des observations

faites en

_Suisse).

_Toutefois,

nous avons traité

séparé-ment les déterminations faites à Abisko vers le 1

_{/2 /35}

et celles faites au

Jungfraujoch

vers le

1 /3 /37

car

elles se

_rapportent

à des

_épaisseurs

d’ozone très

supé-rieures à la _{moyenne pour} ces

_époques

de l’année.

La considération du tableau VI et des

_figures

3 et 4

nous conduit aux conclusions suivantes :

1. Epaisseur

réduite de l’ozone. -

a)

Les valeurs d’Abisko montrent la croissance de l’ozone avant le maximum de

_printemps.

C’est le

_{phénomène auquel}

on était en droit de s’attendre.

b)

Il

est,

par

contre,

très

_surprenant

de constater

qu’en

Suisse on obtient les mêmes

épaisseurs

réduites

à la fin de l’été et à la fin de l’hiver. Nos déterminations ont été faites d’une manière très

_homogène

au cours

de trois années différentes et leur

_précision

ne

_peut

être mise en cause. On

_peut

se demander si cette absence d’effet saisonnier tient à ce _que nos mesures

ont été effectuées la nuit au lieu de l’être le

_jour,

TABLEAU VII. -- Valeurs

Fig. 5.

comme celles

_qui

ont servi à mettre cet effet en

évi-dence,

ou si les années 1934 à 1938 ont été anormales

sous nos latitudes.

2.

_Température

_{moyenne de l’ozone.} - Pour les

raisons que nous avons données

plus

haut,

il ne

con-vient pas d’accorder

trop

de crédit aux valeurs

abso-lues des

_{températures}

déterminées. Il est

_préférable

de s’attacher seulement aux variations de ces

tempé-ratures. On voit très nettement _{que :}

a)

Lorsque

la

_quantité

d’ozone

_croît,

sa

tempéra-ture

_croît,

_{qu’il s’agisse}

de la variation saisonnière

(Abisko)

ou de croissances accidentelles de la

_quantité

d’ozone _par

_rapport

à sa valeur _moyenne.

b)

En

_{février-mars, époque}

où c est

_{plus grand}

à

Abisko

_qû’en

_Suisse,

la

_température

_{moyenne de} l’ozone est

_plus

élevée à Abisko.

c)

Lorsqu’en Suisse,

accidentellement,

la

_quantité

d’ozone devient anormalement

_grande

et

_comparable

aux

_grandes

valeurs

_d’Abisko,

sa

_température

devient

également comparable

à celles d’Abisko.

Ces résultats sont entièrement nouveaux à

l’excep-tion d’une _{remarque faite} en collaboration avec

_Vassy

et dont il sera

_{parlé plus}

loin. Ils nous

_{suggèrent qu’il}

doit exister la même corrélation entre s et r

(ou

T)

quel

que soit le lieu d’observation. C’est ce _que

montrent la

_figure

5 et le tableau VIII.

Le coefficient de corrélation n’a _pas été

_calculé,

mais il est manifestement assez

faible ;

cela

provient,

en

_partie,

de l’incertitude des mesures.

Interprétation météorologique

des résultats.

- Nous _avons montré _avec

Vassy,

d’après

les mesures

de E obtenues à Abisko et

_{déjà publiées,}

_que les valeurs de c accidentellement

grandes

_que nous avions

observées

₍₂₆

_janvier

et

_{dû 29 j janvier}

au 5 février

₁₉₃₅₎

provenaient

de courants d’air

_arctique

riche en _ozone,

s’étendant

_jusque

dans la

_{stratosphère.}

Des résultats

analogues

avaient été obtenus

_{précédemment}

par

Lejay

(1°)

à

_Shanghai.

Nous avons, en

_outre,

_indiqué,

toujours

avec

_Vassy,

_{que les arrivées d’air}

_arctique

étaient

_{accompagnées}

d’une élévation de la

tempé-rature de l’ozone

_{(11) ;}

cela n’est _{pas très}

_étonnant,

la

température

de la

_{stratosphère}

étant moins basse dans l’air

_arctique

_{qu’ailleurs.}

IV. Variations

_brusques

de l’ozone. Pendant le début de la nuit du Ier au 2 mars

_1937,

nous avons _{constaté que} les déterminations d’ozone

faites sur diverses étoiles conduisaient à des résultats très différents. Le tableau IX fournit tous les

rensei-gnements

concernant ces diverses observations : la

plupart

ont

_déjà

été

_publiés

_{( 1 c)}

mais nous les

complétons

ici par

l’adjonction

des valeurs de la

TABLEAU IX. -- Variaiion de l’ozone

pendant

la nuit

_{du 1 /3/38.}

Fig. 6.

grandeur

r caractérisant la

_{température.}

Les

_lignes

2,

3 et 4

_{indiquent, respectivement,}

l’étoile sur

laquelle

la détermination a été

_faite,

son azimut et sa

distance zénithale au moment de l’observation. Les observations ont été malheureusement

_interrompues

vers 21 h _{par le lever de la lune.}

Sur la

_figure

6 sont

_portés

les

_points

d’intersection

des

_lignes

de visée des diverses étoiles avec un

_plan

situé à 20 km au-dessus du

_{Jungfraujoch,}

altitude

supposée

du centre de

_gravité

de

_l’ozone,

et sur la

figure

7 les valeurs des observées aux diverses heures.

La

_figure

6 montre _que,

_pendant

la durée des

obser-vations,

il existait vers l’ouest un _nuage

d’ozone ;

de

_plus,

la

_croissance,

_puis

la décroissance de

l’épais-seur d’ozone mesurée dans cette direction

_générale

(fig.

7),

entre 18 h 30 et 21

_h,

_{pourrait s’expliquer}

_par

un

déplacement

rapide

de ce _nuage.

Les nombres du tableau _{IX montrent que} r était faible

_{(température}

relativement

_élevée)

_lorsque

e

était

_grand

et inversement. Le nuage d’ozone se serait

donc trouvé dans une occlusion d’air

arctique

(voir

paragraphe précédent).

Le

_lendemain,

_pendant

toute

la durée des

_{observations,}

la

_quantité

d’ozone était

grande

et sa

_température

relativement élevée. On est

ainsi conduit à _{penser que} les

_phénomènes

observés le 1~ mars n’étaient que les

_signes

avant-coureurs d’une arrivée

_importante

d’air

_arctique.

La très basse

_température

_(inférieure

à -

250 pen-dant la

_nuit)

_{qui régnait}

au

_Jungfraujoch

les 1er et 2 mars, vient à

_l’appui

de cette

_{interprétation.}

Nous

avons

_essayé

de la confirmer par l’examen des cartes donnant la situation

_{météorologique}

en

_Europe

centrale à cette

_époque

(1),

mais cette situation était

particulièrement

confuse et aucun

_argument

ne

_put

en être

_tiré,

ni en faveur de notre

_{interprétation,}

ni

contre elle.

Les observateurs

_qui

font des déterminations

régu-lières d’ozone ont constaté assez souvent des varia-tions de

_{l’épaisseur}

d’ozone au cours d’une

journée,

mais,

ne

_disposant

_pas de sources lumineuses

_réparties

dans diverses

_directions,

ils n’avaient _pu observer la simultanéité

_{d’épaisseurs}

d’ozone différentes en divers

points

et avaient

_{interprété,}

en

_général,

leurs

obser-vations par des variations dans le

_temps

de

l’épais-seur de la couche d’ozone.

Cependant,

Gauzit

₍₁₂₎

avait

_constaté,

en observant le Soleil

_près

de

_l’horizon,

au Pic du

_Midi,

_{que les} mesures d’ozone devenaient

parfois

difficiles à rattacher à celles effectuées à des

distances zénithales faibles et avait

_{déjà interprété}

ce fait comme dû à des variations

d’épaisseur

de la

(1) Nous remercions vivement MM. WEHALÉ et DEDEBANT de

nous avoir _guidé de leurs conseils dans cet examen.

couche

d’ozone,

non dans le

_temps,

mais dans

_l’espace,

interprétation analogue

à la nôtre. Nos observations

ont,

toutefois, l’avantage

de _prouver la

_présence

simultanée,

en des

_points

très

_rapprochés,

de

_quantités

d’ozone très différentes.

Tout

_récemment,

_Kiepenheuer

_(13),

au cours

d’ob-servations

_qui

lui ont

_permis

de

_réobserver,

au

Jung-fraujoch,

le

_rayonnement

solaire au

_voisinage

de 2 150

_A,

a constaté _que ce

_rayonnement

_apparaissait

pendant

des durées de l’ordre _{de l’heure pour}

dispa-raître,

puis

reparaître

par intermittences. Ces

varia-tions

peuvent

s’expliquer

en

_partie

_par

l’hétérogé-néité de la couche d’ozone : notre observation ne serait

donc

_qu’un

cas

_{particulièrement marqué}

d’un fait

général.

Conclusions. --- Les deux résultats

que nous avions

mis en évidence avec

_Vassy

_{(corrélation}

entre

l’épais-seur d’ozone et la nature de l’air

_qui

le

_{contient :}

possibilités

de mesurer la

_température

de

_l’ozone)

apparaissent,

par

l’application

que nous venons d’en

faire,

comme

susceptibles

de fournir aux

_géophy

si-ciens des moyens efficaces pour étudier la

_{stratosphère.}

et ses modifications.

Manuscrit reçu le 15 décembre 1938.

BIBLIOGRAPHIE

(1) Nos _principales publications sur ce sujet sont les suivantes :

a) CHALONGE et VASSY. _{Spectrographe astigmatique} à prisme objectif. Revue _{d’optique, 1934, 13,} 113.

b) BARBIER, CHALONGE et VASSY. Nouvelles _{méthodes pour} la mesure nocturne de l’ozone _{atmosphérique} et l’étude de la répartition de _l’énergie dans les _spectres stellaires. Revue

d’optique, 1934, -13, 199.

c) BARBIER, CHALONGE et VASSY. Recherches sur le spectre

continu de _quelques étoiles des premiers types spectraux,

Journal de _Physique, 1935, VII, 6, 137.

d) ARNULF, BARBIER, CHALONGE et Mlle GANAVAGGIA. Étude

du _spectre continu de _quelques étoiles entre 3 100 et 4 600 Å,

Journal des _{Observateurs,} 1936, XIX, 149.

e) ARNULF, BARBIER, CHALONGE et SAFIR. Étude du rayon-nement continu de _quelques étoiles entre 3 100 et 4 600 Å,

Annales _{d’astrophysique,} 1938, I, 293.

f) La deuxième _partie par : BARBIER, CHALONGE, SCHAHMA-NÈCHE et Mlle MORGULEFF est en _{préparation.}

(2) BARBIER, CHALONGE et VASSY. Mesure de l’épaisseur

réduite de l’ozone _{atmosphérique pendant} l’hiver _polaire, C. _R.,

1935, 201, 787.

(3) WULF et MELVIN. Phys. Rev., 1931, 38, 330.

(4) Mme LEFEBVRE. C. _{R., 1934, 199,} 456.

(5) BARBIER, CHALONGE et VASSY. Bull. Soc. _Phys., 1935, 91 S et Revue _{d’optique, 1935, 14,} 425.

(6) DUFAY. Conférence on _{atmospheric ozone, Oxford, 1936.}

Quar-terly Journal of the Royal Meteorological Society, 1936, Supplement

to vol. _62, 27.

(7) DÉJARDIN, ARNULF et CAVASSILAS. C. _{R., 1937, 205,} 809.

(8) VASSY. Thèse, Paris, 1937.

(9) f) NY TSI-ZE et CHOONG SHIN-PIAW. Chinese Journal _of

physics 1933, 1, 38.

(10) LEJAY. C. R., 1934, 199, 879.

(11) BARBIER, CHALONGE, VASSY. C. _{R., 1937, 204,} 1665.

(12) GAUZIT. Thèse, Paris, 1935, 65.

(13) KIEPENHEUER. _{Verõffentlichungen} der Universitãtssternwarte

zu _Gãttingen, 1938, no. _60, 147.

Note _ajoutée lors de la correction des _{épreuves. - Depuis}

que cet article a été _écrit, Mme A. VASSY et M. E. VASSy ont

publié (*) un certain nombre de résultats nouveaux concernant les mêmes _questions et entièrement _indépendant de ceux dont il est fait état dans la _{présente publication.} Leurs conclusions sont bien en accord avec les nôtres.