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Sur l’abondance du monoxyde de carbone tellurique au
Jungfraujoch (Suisse)
W. Benesch, M. Migeotte, L. Neven
To cite this version:
213
SUR
L’ABONDANCE
DU MONOXYDE DE CARBONETELLURIQUE
AU JUNGFRAUJOCH(SUISSE)
Par W. BENESCH et M.
MIGEOTTE,
Institut
d’Astrophysique
de l’Université de Liège, Cointe-Sclessin(Belgique)
et L.
NEVEN,
Observatoire royal d’Uccle
(Belgique).
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM.
TOME
15,
MARS1954,
En
1948,
l’étude duspectre
solaire,
dans larégion
de
g, 6 p,
permit
à un des auteurs(M. M.)
d’observernettement des raies
d’absorption
caractérisant laprésence
demonoxyde
de carbone dansl’atmosphère
terrestre(Phys. Rev.,
1949, 75,
1108).
Ces observations avaient été effectuéesprès
d’une ville industrielleaméricaine,
à Columbus(Ohio)
et des variationsfurent observées dans l’abondance du CO.
Depuis
lors,
le COatmosphérique
a faitl’objet
d’observationsen différents endroits des
États-Unis,
au Canadaet en Suisse.
Signalons,
enparticulier,
la dernièreétude
publiée
sur cesujet,
par J. L. Locke et L.Herz-berg (Canad.
J.Phys.,
1953,
31,
504). Ces
auteurs ont observé quel’épaisseur
réduite de COrapportée
au
zénith,
variait de o,09 ào, r 8
atm/cm
au-dessusde
Ottawa,
pendant
lapériode
d’observation(du
2juin
au 24 octobrerg52). D’après
les travauxpubliés
jusqu’à présent,
on est amené à déduire que ladis-tribution
géographique
du COtellurique
estuni-verselle,
que sa distribution en hauteur estexponen-tielle et que son abondance est
sujette
à,des
variationsqui peuvent
êtrequotidiennes.
Notons toutefois que les différents observateurs ne sont pascomplè-tement d’accord sur tous ces
points.
,En
1950
et en1951,
lespectre
infrarouge
du soleila été
enregistré, pendant plusieurs
mois,
à la stationscientifique
internationale duJungfraujoch (Suisse),
à une altitude de 3 58o m.
Nous avons
déjà signalé
que lesspectres
obtenuspermettaient
de détecter le COtellurique
(Physica,
1950,
16, 423;
Mém. Soc.RorJ.
desSc.,
Liége, 1952,
12,
165).
Récemment,
tous lesenregistrements
quenous
possédons
ont étéspécialement
examinés en vue de déterminer l’abondance de CO au-dessus duJungfraujoch.
Les résultats obtenus fontl’objet
de cette Note.Il convient tout d’abord de faire
quelques
remarquesimportantes
sur lesspectres
dont nousdisposons
etsur la station d’observations. Les
spectres
ont étépris,
àgrande dispersion.
Ils donnent lapossibilité
d’effectuer des mesuresprécises
sur les raies indivi-duelles de la bande de vibration-rotation deCO,
dans larégion
de4.603BC.
Vu la haute altitude de la stationd’observations,
l’absorption
par la vapeur d’eautellurique
est fortréduite,
cequi augmente
beaucoup
la confiance à accorder aux données d’obser-vations.Enfin,
leJungfraujoch
est situé dans unerégion
de la Suisse très peu industrialisée et la station elle-même estéloignée
de toute source tant soit peuimportante
demonoxyde
de carbone dû à l’activité humaine.Comme dans le travail de Locke et
Herzberg
précé-demmentcité,
nos mesures d’abondance sont baséessur
la
raieR(3)
de CO. Ce choix résulte des considé-rations suivantes : la raieR(3)
est suffisammentintense pour caractériser nettement
l’absorption
parCO;
la, courbe de crbissance de cette raie obéit à la « loi de la racine carrée », cequi
permet
d’éviterles
complications
et les incertitudes résultant de la «région
detransition » ;
la raie(R3)
semble être peuperturbée
par les raies devapeur
d’eauvoisines;
enfin,
l’influence du CO solairepeut
être considéréecomme
négligeable
pour la raie enquestion.
Dans la méthode
utilisée,
la déterminationd’abon-dance est basée sur la «
largeur équivalente »
de la raiechoisie,
c’est-à-dire sur lequotient
de la « surface »de la raie par la hauteur du
signal (en
l’absenced’absorption);
cequotient
étant ensuiteexprimé
ennombres
d’ondes,
en tenantcompte
de ladispersion
duspectrographe employé.
Leslargeurs équivalentes
d’une même raie sont déduites d’un certain nombre
d’enregistrements pris
au cours d’une mêmejournée.
Ces valeurs sont
généralement
por,tées
en abscissessur un
diagramme
à axesrectangulaires,
tandis queles sécantes des distances zénithales
correspondantes
du soleil sontportées
enordonnées,
des échellesloga-rithmiques
étant utilisées sur chacun des axes. Ungraphique
de ce genre est utile àplusieurs points
devue : il
permet
de déterminer laportion
de la courbe de croissance suivie par la raieutilisée;
il donne lapossibilité
d’estimer laqualité
des observationset des mesures;
enfin,
une valeur « moyenne » de lalargeur équivalente,
pour lejour
enquestion
et pourune masse
d’air, peut
être obtenue parextrapolation
graphique.
C’est laquantité requise
pour déterminer l’abondancerapportée
au zénith.Toutefois,
l’appli-cation de cette méthode nous a
permis
de constater que nos données d’observations sont suffisammentbonnes pour ne pas nous contenter d’une valeur «moyenné » de l’abondance couvrant
plusieurs
heuresd’observations,
car cette valeur nepermet
pas detirer toutes les informations
possibles
de nosenregis-trements. En
fait,
avecceux-ci,
noux pouvons décelerdes variations réelles du CO
atmosphérique qui
sepassent
en moins d’une heure. Parconséquent,
dans leprésent
travail,
chaque
observatioh de la raie R(3)
a été utilisée pour déterminer l’abondance de CO
rap-portée
au zénith. Notons que l’estimation nécessairede certains facteurs
(comme,
parexemple,
celle de latempérature
effective deCO)
peut
introduire des erreurs de l’ordre de 5 à 1 o pour 100 sur les valeurs absolues finales de l’abondance.Toutefois,
les erreurs214
relatives de nos déterminations sont certainement inférieures à 5 pour 100, ce
qui
permet
d’attribuerune existence réelle à la
plupart
des fluctuationsconstatées.
La
figure
i donne les résultats obtenuspendant
trois
jours
enig5i
pourlesquels
les données sontFig. 1. - CO au-dessus du Jungfraujoch.
relativement nombreuses. Le
temps
estporté
enabscisses et l’abondance de CO
rapportée
auzénith,
en ordonnées. Notons que, pourle 7 juin,
lepoint
leplus
bascorrespond
au début de lamatinée,
tandis que lespoints
obtenus pourl’après-midi
et le débutde la soirée se situent
près
d’une abondance moyenneun peu
plus grande.
D’autrepart,
le 20septembre,
au début de la
matinée,
l’abondance de CO était à,peu
près
aussi élevée que laplus grande
valeurdu 7 juin; puis,
enl’espace
de9-,3o h,
elle a diminuéde 4o pour loo,
atteignant
o,oi3
atm/cm.
Cettevaleur,
observée versmidi,
s’est à peuprès
maintenuependant
le reste de lajournée.
Elle a d’ailleurs encoreété retrouvée 24 h
plus
tard.Des variations observées dans l’abondance de CO
pendant
ces troisjours,
il semblepossible
de tirerau moins
quelques
conclusionsnégatives
concernantla cause des fluctuations. Le fait que le CO a pu
augmenter
pendant
la matinéedu 7 juin
et décroîtrependant
la matinée du 20septembre,
sembleindiquer
que l’effet n’est pas de nature diurne. En d’autres
termes, les radiations solaires ne
joueraient
pas lerôle
principal.
Les relations entre letemps
et l’abon-dance révèlent aussiqu’il
y a peu depossibilités
pour un effet Est-Ouest
prononcé.
Sur une étenduede l’ordre de 20 km aux environs du
Jungfraujoch,
iln’y
a pas de tendance à uneplus grande
contami-nation dans l’une ou l’autre direction. Cette déduction
est basée sur la nécessité de suivre le soleil au cours
des observations.
Notons,
eneffet,
que lesenregis-,
trements obtenus le matin se
rapportent
auxcondi-tions de
l’atmosphère
versl’’Est
de lastation,
tandis que ceux del’après-midi correspondent
à la situationvers l’Ouest.
La
figure
2 résume tous les résultats obtenusjus-qu’à présent.
Les troispremières
données serap-portent
à troisjours
d’août1950 pendant lesquels
lesabondances de CO étaient relativement faibles. Les
lignes
suivantes donnent les valeurs pour deuxjours
consécutifs en avril
1951,
montrant uneaugmentation
d’un
jour
à l’autre. La deuxième valeur est laplus
élevée
qui
ait été observéejusqu’à présent, indiquant
environ
cinq
foisplus
de CO que l’abondance laplus
faible. Pour les données
qui
ontdéjà
étédiscutées,
nous n’avons
indiqué qu’un
seulpoint
pour chacunedes
après-midi des 7 juin,
20 et 21 1septembre 1951.
En vue de comparer nos observations avec celles
de
Locke
etHerzberg,
nous avonsrapporté
nosdéter-minations
au niveau de la mer, en admettant unerépartition exponentielle
du CO en altitude. Nous trouvons alors que l’abondance du CO a varié de0,025
à o, I
I atm/cm
au cours de nosobservations,
tandis que les auteurs cités trouvent une variation de o,09 ào,18
atm/cm
au-dessus de Ottawa. Notons queHoward et Shaw ont estimé que l’abondance moyenne de
CO,
au-dessus de Columbus(Ohio)
était deo,1 o
atm/cm
les 6 et 8 mars1952,
tandis queGoldberg
a obtenu 0,13atm/cm
comme abondancerapportée
au niveau de la mer en utilisant des
enregistrements
pris
au Mont Wilson(E. U.)
et ensupposant
unerépartition
exponentielle
en altitude.En
comparant
nos résultats avec les donnéesmétéorologiques
correspondantes,
aucune corrélationsignificative
n’a été trouvéejusqu’à présent.
L’abon-dance de CO neparaît
reliée ni au passage d’un frontfroid ou
chaud,
ni à certaines situations de massesFig. 2. - CO au-dessus du
Jungfraujoch.
d’air froides ou chaudes. Les
trajectoires
suiviespar les
grandes
massesd’air,
qui
sont arrivéesau-dessus du
Jungfraujoch
au moment desobservations,
n’expliquent
pas nonplus
les variations observées. Ilapparaît
donc que le mouvementgénéral
de l’air à l’échelle continentale n’est passpécialement
àconsidérer, tandis que l’influence d’effets locaux nous
paraît
exclue,
vu la situationprivilégiée
de la station.Pour
expliquer
lesphénomènes
observés,
onpourrait
envisager
lapossibilité
de l’existence dans215
été
produit
dans unerégion
limitée. Ces courantsou ces « cellules »
voyageraient,
sans dilutionexcessive,
jusqu’à
la station d’observation. L’existence d’une limite de démarcation entre air contaminé et noncontaminé est en accord avec certaines observations
météorologiques. Jusqu’à présent,
le dernier processusproposé
nousparaît
leplus plausible
pour rendrecompte
des variationsrapides
de l’abondance de CO.Des détails concernant le
présent
travailparaîtront
prochainement
dans un numérospécial
du Journalof
theOptical Society of
America,
publié
à l’occasion du 80e anniversaire du Docteur W. W. Coblentz.215.
DOSAGE DES GROUPEMENTS
STRUCTURELS
DANS LESHYDROCARBURES
PAR
SPECTROPHOTOMÉTRIE
D’ABSORPTION DANSL’INFRAROUGE
PROCHEPar E. D.
KUNST,
Koninklijke/Shell-Laboratorium, Amsterdam (Pays-Bas).
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME
15,
MARS1954,
Le
dosage quantitatif
desgroupements
structurelsdans les
hydrocarbures (c’est-à-dire CH3, CH2,
CH-ter-tiaire etCH-aromatique)
à l’aide de la bandéd’ab-sorption infrarouge
vers3, 4 03BC
et sesharmoniques,
notamment la deuxième
harmonique
vers 1,2 03BC, a été décrit parplusieurs
auteurs[1]
à[5].
Larégion
de 1, 2 P. a souvent étépréférée
pour des raisonsinstrumentales, l’optique
en verre ou enquartz
étantutilisable
dans cetterégion.
Comme nous avions à notredisposition
unspectrographe
muni d’unprisme
en LiF
(Beckman
IR2)
aveclequel
onpeut
travailler aussibien’ à 3,4,u qu’à
1,2 p-, nous avons fait une étudecomparative
de ces deuxrégions.
Engénéral,
onpeut
dire que la bande fondamentale a
l’avantage
d’êtrebeaucoup plus
intense,
cequi permet
de travailleravec de très
petites quantités
de substance. Ellepermet
ledosage
des groupesCH3
etCH2
avec unebonne
précision,
surtout pour les groupesCH2
dans les chaînes assezlongues.
La deuxièmeharmonique
exige
des échantillonsbeaucoup
plus
grands
(quelques
centimètres
cubes),
mais en revanchepermet
aussi ledosage
des groupes CH-tertiaires etCH-aromatiques.
Pour la mise au
point
de cesméthodes,
il était nécessaire de mesurer lesspectres
de « substances modèles » aussi nombreuses et aussi diverses quepossible.
Nous en avons utiliséplus
de 40. Apartir
des donnéesobtenues,
les coefficients d’extinction moyens pourchaque
groupe, à chacune deslongueurs
d’onde
choisies,
ont été déterminés par voiegra-phique.
Pour larégion
fondamentale ceei ne posepas de
grands
problèmes.
Les bandescorrespondant
aux groupes
CH3 (à 3378 03BC)
et aux groupesCH2
(à 3413 p.)
sont presquetoujours
faciles àdistinguer
et ne se chevauchent que relativement peu. Toutefois
les différences individuelles. sont assez
grandes
de sortequ’il
fautdistinguer
deux classesd’hydrocar-bures selon le
degré
de ramificationplus
ou moinsgrand,
les coefficients d’extinction étant différentspour les deux classes.
Par
contre,
pour la deuxièmeharmonique,
les bandesd’absorption
dues aux groupesCH3, CH2
et CH-tertiaire
respectivement
sont presquetoujours
réunies en une bande
plus large,
dont le contourseulement trahit la
présence
et lesquantités
relativesdes trois groupes en
question.
Néanmoins noussommes parvenus à
dégager
des coefficients d’extinc-tion pourchaque
groupe auxlongueurs
d’onde1,142 p.
(CH-aromatique),
I, 190 IJ.(CH3),
1, 2 I 1 IJ.(CH2) et
1,2 25 (J.
(CH-tertiaire).
Nous ne donnons pas ici les valeurs de cescoefficient,
parcequ’elles dépendent
fortement des conditionsexpérimentales.
Le tableau 1 donneune idée des résultats que l’on
peut
obtenir par cetteméthode.
TABLEAU 1.
Cette. méthode
s’applique
aussi bien auxhydro-carbures
aliphatiques qu’aux aromatiques,
même aux dérivés dunaphtalène
comme nous l’avons puconfirmer à
plusieurs
reprises.
En
général
onpeut
compter
sur une erreur nedépas-’sant pas 5 pour 10o du
poids
total pour chacun des groupesdéterminés,
surtout si les deux méthodessont combinées.
Malheureusement les résultats obtenus avec les
hydrocarbures cyclaniques
etparticulièrement
pourles dérivés du
cyclopentane
sontbeaucoup
moinsbons et ceci sans
qu’il
existe un moyen sûr pourdéceler la
