Sur une trombe d'eau ascendante: phénomènes très remarquables qu'elle présente

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Sur une trombe d'eau ascendante: phénomènes très remarquables qu'elle présente

COLLADON, Daniel

COLLADON, Daniel. Sur une trombe d'eau ascendante: phénomènes très remarquables qu'elle présente. Archives des sciences physiques et naturelles, 1890, vol. 3e période, t. 24, p.

97-105

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http://archive-ouverte.unige.ch/unige:148749

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UNE TROMBE D'EAU ASCENDANTE

PHENOMENES TRES REMARQUABLES QU'ELLE PRESENTE

PAR

M.

D.

^COLLADON

Communiquéà ^{la Société de} Physique et d'Histoire naturelle de Genève dans _sa séance ^{du 3} juillet ^1890.

Mon très honorable collègue ^M. Paye, membre de

l'Institut

_et du Bureau ^des longitudes, a ^publié dans l'Annuaire^{de j?S7o} un mémoire ^de

109

_pages (pages

407

à

516),

intitule

« ^Défense

^{de la loi des tempêtes, »}

dans lequel

entrent

^{beaucoup de} considérations impor- tantes.

Parmi

celles-ci, un certain nombre ne

m'ont

_pas

paru

^{pouvoir se}

soutenir

devant l'évidence des faits.

En 1877,

dans

un

^{article de 131 pages, qui} a aussi

paru

^dans

l'annuaire

^de _cette ^{année, il} _a ^{discuté le} _sou- venir

d'une

^{grêle terrible qui} _a traversé la

France

du S.-O. au N.-E. en

1788,

_{et il a appuyé sur} ^la probabilité

que ce devait être

un courant d'air

^{descendant qui,}

_venant

d'Amérique, avait

produit

cette grêle désastreuse.

En 1879, j'ai

publié dans les Archives

un

^mémoire

mtitulé _« Contributions à

l'étude

^{de la} _{grêle et} ^des trombes aspirantes, _{» et}

j'ai

^{cherché à}

^démontrer

_que ^les

SUR

trombes

d'air

_peuvent, dans certains_cas, être ascendantes.

Je rappelais d'abord

un

^{fait dont j'avais été témoin en}

1879, un

^{peu avant midi, à la sortie des} fortifications, du côté de la Coulouvrenière. Ce jour-là, ^il _y avait une ^les-

sive abondante qui séchait, étendue sur ^{le sol, au soleil}

je vis

tout

^à _{coup tous} ^les _menus ^{objets de} cette ^lessive _se soulever par un tourbillon qui paraissait avoir au ^plus deux mètres de diamètre. ^Ces menus linges s'élevèrent

presque verticalement, _avec une ^vitesse vertigineuse, _et

ils passèrent au-dessus ^{de la} ville, à une grande

hauteur,

que ^{j'estimai à} environ

600

_{mètres, en se}

_séparant,

^ils

allèrent tomber ^de

l'autre

côté de la ^ville, à mi-chemin environ de Cologny. Ces linges blancs, qu'éclairait ^le

soleil, étaient très visibles.

Je rédigeai le jour même un récit ^de cette espèce ^de trombe aspirante, et ^{il fait} partie

d'un

mémoire _que

j'ai

lu à la Société de Physique, et qui ^est intitulé _« Contri- butions à l'étude de la grêle et des trombes aspirantes,

1879."

_»

Pendant

_que ^je rédigeais mon mémoire sur ^{les causes}

de la grêle, M. Raoul Pictet m'apporta un cahier

qu'il

avait écrit _au Caire _et dans lequel il s'occupait ^des expériences qu'il avait faites en Egypte, sur ^{les trombes} aspirantes ^de sable poussiéreux ^qui _se ^{forment à} quelques lieues ^du Caire, à certaines ^{saisons de}

l'année,

_{et qui} sont ordinai- rement ascendantes.

M. Pictet _porta sur ^{le lieu} observé du duvet _{et des}

instruments,

surtout ^des thermomètres, _{et il a fait} ^des expériences très curieuses et que

j'ai

^{rédigées d'après lui.}

Ces expériences prouvent que ces trombes expérimentées par ^M. Pictet étaient ^bien ascendantes _et qu'elles pou- vaient ^{s'élever jusqu'à quelques} centaines de mètres.

Huit

_{ans après,}

c'est-à-dire

le 7 février

1887,

^M. Mas-

cart présenta

^{à l'Académie des sciences} _{une notice}

inti-

tulée _« Trombes marines _en plein

air,

^{x où il parlait}

des expériences tentées _par ^M. Weyher

sur

^les tourbillons

d'air

_{et où} ^il crut pouvoir prouver ^qu'elles sont toujours ascendantes.

M. Weyher _a publié _en

1889

_un volume

sur

ses nom- breuses expériences, ^faites toujours dans

l'air,

_et il croit même _y trouver l'explication ^de plusieurs phénomènes qui _se passent dans ^les astres.

A cette même époque, je publiais à Genève mon ^expé- rience pour

produire une aspiration sur

^{de la sciure,}

un

peu plus dense _que l'eau, en faisant

tourner

^{à la}

partie supérieure d'un

_vase ^plein

d'eau contenant

^{de la sciure,}

des palettes placées

sur un arbre

^vertical.

En

1887,

^M. Faye _a pubhé

un

^livre

Sur

les tempêtes, les théories et ^les discussions nouvelles. Dans _ce mémoire,

page

24,

_en

citant

_mes propres paroles, ^M. Faye dit

« Le principe général _que ^{M. Colladon} admet _{et qui} lui

«

paraît

_{nouveau et}

important pour

la météorologie _et

«

pour

^la constitution physique des trombes, peut _se

« résumer _comme il suit _«

Étant

_{donnée, dit M. Col-}

« ladon,

une

grande étendue

d'un

fluide liquide _ou

aéri-

« forme,

dont

_une portion limitée _est animée

d'un

« mouvement ^de

rotation autour d'un

axe et forme une

« espèce ^de fuseau rotatif, si

l'on

_{suppose ce} fuseau

« divisé en tranches parallèles, égales en épaisseurs _et

« perpendiculaires à l'axe, _{il se} développera dans cha-

« cune ^de ces tranches une ^force centrifuge moyenne,

«

tendant

à éloigner _ses particules ^de leur axe ^de

rota-

« tion. ^Si les forces centrifuges moyennes ^{les plus}

rappro-

« chées du centre ^de longueur du fuseau

l'emportent

_en

« énergie, ^il _se produira aux extrémités ^{de ce fuseau} et

<

ie

long de son axe un appel ^{vers les} parties centrales,

« et ^il naîtra, ^le long de cet axe, ^à partir de ses extrémités,

« deux courants _{en sens} contraires; _en sorte _que, ^{si l'axe}

« était ^{vertical, le} mouvement ^produit serait ascendant

« dans _sa partie inférieure et descendant _{dans une} ^partie

«

supérieure,

_»

J'ai

fait faire depuis, pour rendre ce principe ^évident, un appareil _{où une} petite roue ^{à palettes,}

tournant

^hori- zontalement, ^{aspire du fond} _{du vase} une petite trombe ascendante de sciure, dont ^le sommet

atteint

^la _roue ^à

palettes, _et l'expérience _a été répétée ^à Paris, devant l'Académie ^{des Sciences,}

par

^{M. Mascart, avec} un de mes appareils.

M. Faye _a répondu à cet article _que ^les petites palettes élevaient ^{du fond} du _vase l'eau _et les poussières qui _y sont accumulées, parce que c'est dans

un

^{vase fermé que cette} eau est contenue, mais que dans ^le

courant d'un

^fleuve

les tourbillons qui _se forment ont toujours la forme

d'un

entonnoir, dont ^la bouche est _en haut.

Il ajoute _que, dans les fleuves et ^les rivières, toutes ^les trombes _{qui se} forment

ont

^{toujours la bouche} _en ^haut, et que c'est la pointe opposée à cette bouche _{qui va} affouiller le fond; il dit, ^de plus, qu'il _{en est} de même pour

l'air

dans _ses mouvements rotatifs.

Dans un article spécial, il dit _« Les tourbillons des

« cours d'eau sont descendants (p.

530).

Maintenant

« que l'observation _{nous a} révélé les caractères princi-

« paux ^des tourbillons descendants _{à axe} vertical (ceux

« qui naissent _{dans nos} cours

d'eau

sont toujours ^des-

«

cendants), etc.

^p.

^534).

^»

Or, il vient _{de se} produire à Genève, le long du bar-

rage à rideaux _que l'on _a

construit

_en

amont

et ^le long du petit pont ^{de la} Machine, un fait excessivement curieux.

On _peut

reproduire àvolonté

_ce ^{fait, il suffit}

_pour

^cela

d'abaisser

un certain nombre ^{de ces}

rideaux,

^tandis

qu'aux

extrémités ^ils sont ^relevés et _que

l'eau

s'y ^écoule librement.

Il _se produit alors à chaque extrémité ouverte une trombe, _ou tourbillon, qui _a sa bouche en ^bas. Un _peu plus haut, elle prend la forme cylindrique horizontale, _et

ces deux parties horizontales

tendent

à _se

réunir,

_en for- mant, _{comme on}

l'a

baptisé à Genève, une ^{espèce de} serpent

d'eau.

Cette partie cylindrique _et horizontale, qui

aboutit

_aux

deux rideaux ouverts, ondule dans

un

^espace

d'un

_peu

plus

d'un

_{mètre et a partout} ^le même

diamètre,

_{sa gros-} seur peut varier dans toute sa longueur, ^depuis moins

d'un

centimètre ^{jusqu'à plus}

d'un

décimètre de diamètre.

M.

Turrettini, l'auteur

et

l'organisateur

principal, _avec

M. G. Naville et ^M. Chappuis, ^de _cette admirable organi- sation. qui

a tant

contribué au

bien-être

^de Genève, est venu me voir et

m'annoncer

_ce fait très curieux, et nous avons pris jour _pour aller ^le visiter ensemble; malheureu- sement, _ce jour-là, nous avons regardé le

courant pendant

plus

d'une heure

_et ^le phénomène ne s'est pas produit.

Quelques jours après,

passant

^{à la place} J.-J.-Rousseau,

par un

^{temps calme et pluvieux,}

j'ai

_vu

ce

^phénomène,

qui se produisait énergiquement, et

j'ai

passé près de deux heures à l'examiner.

J'ai

^{envoyé chercher M.} Boissonnas, ^le photographe, qui

a reproduit

^plusieurs exemplaires du phénomène, les

uns vus perpendiculairementau ^{fleuve, et les} autres _vus depuis le quai et horizontalement.

J'examinai _{comment ce} phénomène peut _se produire

et ^je pensai à quelques expériences que ^je voulais faire sur

ses circonstances principales, afin de pouvoir résoudre les

questions suivantes

tn

question. Comment _ce phénomène se produit-il, _et que voit-on lorsqu'il se forme?

Supposons un ^ou deux rideaux relevés du côté du quai et laissant écouler l'eau, _{puis six ou} huit rideaux abaissés verticalement _et formant barrage, _et les rideaux suivants tous relevés. En d'autres termes, supposons ^six ou huit

rideaux formant _un barrage partiel ^de l'eau du Rhône et

les rideaux des extrémités relevés pour laisser passer l'eau par ^{des ouvertures de prés de} deux mètres ^de hauteur _et un mètre environ de largeur.

S'il _{y a sept} rideaux baissés, cela fait un barrage d'à

peu ^près

8°yl2.

Tout à coup ^il part ^{des deux} extrémités ouvertes _{de ce} barrage (quelquefois d'une seule _{de ces} extrémités) une colonne cylindrique

d'air,

qui devient horizontale, ayant

le même diamètre des deux côtés. ^Ces colonnes _se re-

joignent en moins

d'une

seconde, _en formant _{un très} long fuseau continu, qui aboutit _aux deux extrémités ouvertes, et là ^il descend _et s'élargit dans l'eau qui s'écoule.

La partie cylindrique sensiblement horizontale _et con- tinue de cette veine grossit quelquefois sur toute sa longueur, _et elle peut atteindre plus

d'un

décimètre de

diamètre.

Cette partie horizontale

n'est

_pas ^{immobile, elle} _{a un}

mouvement dans ^le _sens horizontal _qui tantôt la rapproche du barrage _et tantôt l'en éloigne à ^plus

d'un

mètre. C'est

là ce que l'on ^désigne dans le peuple de Genève sous ^le

nom ^de « serpent d'eau, _{» et} que nous désignerons ^par

le nom ^de « la partie cylindrique ^de la

veine.

_»

J'ai

_{voulu me} ^rendre _compte ^{des faits suivants}

10 Quelle est la profondeur moyenne ^{de cette} partie cylindrique et horizontale ^?`?

20 Si on

interrompt

_cette partie cylindrique

par

^une

surface plane plus ou moins ^{large, le phénomène} peut-il

se produire également?^`?

3° Si

l'on

touche cette veine

par

un tube de métal,

muni

à sa partie supérieure

d'un

manomètre à

très

lon-

gues branches, qu'indiqueront les oscillationsde _ce mano-

mètre ?^`.'

4° Enfin,

j'ai

^{voulu voir quelle} serait ^la longueur maxima ^de la partie barrée, _que l'on _me disait _{ne pouvoir}

dépasser 8m,12, parce

qu'au

delà elle

n'avait

_{pu se pro-} duire.

Premièrement. Quelle _est la profondeur moyenne ^{de la} veine

horizontale?

²

J'ai

^fait plusieurs expériences pour

obtenir

_{cette pro-} fondeur

moyenne,

^et j'ai trouvé environ ^{Om,5O de} profondeur. Cette profondeur peut varier ^{de quelques} centimètres en ^plus ou en moins.

Secondement. Pour ^{résoudre la} seconde question,

j'ai

fait forger

une

^pelle parfaitement plane et triangulaire, finissant _en pointe, _avec un manche ^de trois mètres. Cette pelle a dans la partie supérieure

une

largeur d'environ

33

centimètres _{et sa} hauteur _est

d'environ 34

centimètres.

Les deux côtés sont inclinés et _se

réunissent

_en pointe.

La surface de cette ^pelle _a été ^{placée dans le} _sens du

courant, ^de manière à

interrompre

la veine.

Si la veine ne frappait ^qu'une partie ^{large de} trois _ou quatre centimètres, ^la partie cylindrique de la veine _se déviait

un

^{peu et}

continuait

à subsister; _mais ^si l'on abaissaitla pelle davantage, la veine cessait

d'être

_continue

et chaque _partie s'écoulait lentement du côté ^des deux ouvertures ^qui terminaient ^le barrage.

Troisièmement. Expérience faite _avec des tubes à gaz, longs ^de trois _{mètres et} portant ^dans leur partie supérieure

un

^{manomètre dont les branches} latérales avaient environ cinquante centimètres de longueur.

On cherchait à atteindre _avec l'extrémité inférieure du tube en ^fer la veine fluide qui oscillait horizontalement.

Lorsque l'extrémité inférieure du tube

pénétrait

^{dans la} partie centrale ^{de la} veine, on voyait ^le manomètre ^qui

montait

brusquement par une aspiration ^de

trente

^à _qua-

rante

centimètres d'eau.

Quatrièmement.Quelle est ^la longueur maxima _que peut atteindre ^le barrage?

J'ai

^dit _que ^le barrage avait, dans _ces expériences, une longueur ^de 8m,12. En portant cette longueur à

ÎO™

le phénomène s'est montré presque aussi bien; _en ^la

portant

^{à 12 m,lh, il} s'est produit presque aussi facilement.

En

portant

la longueur

à

^{15m,08, le phénomène se pro-}

duisait,

un

^peu plus difficilement, mais ^les deux extrémités

se rejoignaient _et toutes ^les apparences étaient ^{les mêmes.}

Enfin, _{en portant} la distance à 17^{7 m,42,} c'est-à-dire _en abaissant quinze rideaux continus, il s'est fait deux

tron-

çons, mais ils ne ^se sont pas rejoints, _{et ces} tronçons même ne

duraient

qu'un instant.

Voilà donc un ^fait nouveau ^et bien extraordinaire. Ce

tube

d'air

parfaitement cylindrique, ^de

1,500

centimètres

de longueur horizontale _et qui _par moment

n'avait qu'un

centimètre, _ou ^même moins, ^de diamètre.

De plus, ^il était ^formé par ^deux tourbillons horizontaux qui _tous deux avaient ^{leurs bouches} à un niveau inférieur,

dans _la partie ouverte

par

^{laquelle l'eau} s'écoulait.

C'est _{surtout un}

^fait _{qui est} ^évidemment

contraire

à

l'assertion de M. Faye, qui dit _et répète dans ^le mémoire publié en

1877

(et plus

récemment

^{dans La loi} _{des tem-}

pétes, qui a

paru

^dans

l'année 1887),

_que les tourbillons

d'eau,

lorsqu'ils ne sont pas ^gênés

par

une ^enveloppe, ont toujours leur bouche en

haut

_et leur _axe à peu près vertical.

On peut teindre cette veine horizontale _avec ^des _cou- leurs ou

une

poussière colorante.

En

employantde petites boîtes

d'aniline

attachées _avec une ^ficelle, on voit ^cette boîte, lorsqu'elle _est prise _par ^le

courant

^rotatif,

tourner

avec rapidité,

tout

_en ^{colorant la veine.}