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envisager, étant donné le caractère favorable du climat; on verra plus loin qu'une importante installation de ce genre a été réalisée, en particulier, au Chili. Il a été fait beaucoup d'essais d'utilisation de la chaleur solaire; j'ai rappelé quelques-uns d'entre eux dans un article paru dans le n° 15, Janvier 1921, du Bulletin de la Direction des Recherches scientifiques et industrielles et des inventions. Ce problème étant à nouveau posé à propos d'une application particulière, il y a intérêt à signaler une étude importante publiée à la suite d'essais prolongés et réussis effectués à l'Observatoire Astrophysique du Mont Wilson, en
et réussis effectués à l'Observatoire Astrophysique du Mont Wilson, en Californie, pour des applications culinaires (I). D'autre part, il est bon d'indiquer des données précises sur la quantité de chaleur parvenant au sol; c'est à quoi sera consacrée la première partie de cet article ; dans la deuxième seront donnés des renseignements numériques sur diverses applications qui ont fait l'objet d'essais assez prolongés; enfin dans une troisième partie sera exposée l'application faite au Mont Wilson. I. Données sur la quantité de chaleur parvenant au sol Le rayonnement solaire qui arrive aux confins de l'atmosphère ne parvient qu'en partie au sol
aux confins de l'atmosphère ne parvient qu'en partie au sol ; une fraction importante est absorbée par l'atmosphère, une autre fraction est renvoyée vers l'espace par diffusion dans l'atmosphère. La quantité de chaleur qui parvient au sol est inférieure à la moitié de celle qui arrive du soleil ; elle n'est d'ailleurs pas utilisable dans son ensemble pour des applications industrielles, et ce n'est guère que celle qui parvient quand le soleil donne qui est susceptible d'utilisation. Les physiciens se sont préoccupés de la mesure de la quantité appelée constante solaire. C'est la quantité de chaleur arrivant aux confins de
solaire. C'est la quantité de chaleur arrivant aux confins de l'atmosphère sur une surface d'un centimètre carré perpendiculaire au rayonnement. Pour faire cette mesure, il faut évaluer l'absorption atmosphérique ; on peut appliquer des méthodes de 2 sortes : 1° On reçoit le rayonnement sur un appareil calorimétrique aux différentes heures d'une journée ; l'épaisseur d'atmosphère traversée par les rayons varie; on peut évaluer la variation de l'absorption, en déduire l'absorption totale et par suite la quantité de chaleur arrivant à la partie supérieure de l'atmosphère. 2° On fait des mesures calorimétriques à diverses altitudes, ce qui donne une autre
mesures calorimétriques à diverses altitudes, ce qui donne une autre manière d'évaluer les différences d'absorption et par suite l'absorption totale. Des travaux de ce genre ont été faits, en France, par Violle, par Crova, par MM. Fery et Millochau, par M. Boutaric. Pour arriver à une grande précision, il est nécessaire de faire porter les mesures sur les diverses radiations du spectre, parce que le coefficient d'absorption n'est pas le même pour toutes les radiations. Une longue série de mesures a été faite et est continuée par G.-C. Abbot et ses collaborateurs dans diverses stations, aux États-Unis et dans l'Amérique
ses collaborateurs dans diverses stations, aux États-Unis et dans l'Amérique du Sud; on conçoit les difficultés qui proviennent des variations continuelles de l'absorption atmosphérique. Abbot pense avoir mis en évidence de légères variations de cette constante solaire; d'autres physiciens jugent ces variations douteuses. En tous cas, ces variations sont faibles. Abbot donne comme résultat de ses mesures les plus récentes 1,93 calorie-gramme par centimètre carré et par minute, valeur un peu plus faible que celles admises antérieurement. Mais, au point de vue pratique, ce qui importe, c'est la quantité de chaleur arrivant au sol. On peut l'évaluer par unité de
chaleur arrivant au sol. On peut l'évaluer par unité de surface horizontale ou par unité de surface perpendiculaire aux rayons solaires. Les appareils les plus précis sont ceux qui mesurent la quantité de chaleur arrivant sur une surface perpendiculaire aux rayons; ils reçoivent un faisceau étroit bien défini de rayons solaires, qui pénètre dans l'intérieur de l'appareil, et les résultats ont un sens précis; ces mesures ne portent que sur des moments où le soleil donne. D'autres appareils ont leur récepteur horizontal ; cette surface reçoit alors un rayonnement de tous les points du ciel ; elle en reçoit aussi
tous les points du ciel ; elle en reçoit aussi des objets terrestres voisins; enfin elle cède elle-même de la chaleur par rayonnement et par conductibilité. L'interprétation des indications de ces appareils est donc très délicate. En fait, comme je l'indiquais ci-dessus, une utilisation pratique n'est guère possible que quand le soleil donne ; c'est à ce cas que se rapportent les mesures bien définies faites avec les appareils de la première catégorie, et ce sont seulement des résultats ainsi obtenus qui sont cités dans ce qui suit. Les mesures faites ainsi sont naturellement très loin de donner des valeurs
faites ainsi sont naturellement très loin de donner des valeurs constantes. Le degré de transparence de l'atmosphère pour l'ensemble des radiations calorifiques varie beaucoup, et les diagrammes donnés par les appareils enregistreurs sont plus ou moins dentelés. Les valeurs numériques que l'on donne sont donc soit des moyennes, soit des maximums. Par exemple, de l'ensemble des mesures faites à l'Observatoire de l'Institut de Physique du Globe au Parc-Saint-Maurice, près Paris, depuis 1907, M. Brazier déduit que les quantités de chaleur maximales reçues (par minute et par centimètre carré normalement au rayon) n'ont pas dépassé 1,44 cal. ; cette valeur correspond
rayon) n'ont pas dépassé 1,44 cal. ; cette valeur correspond à un jour du mois de mars; de mars en septembre, on a constaté des quantités dépassant 1,4; pendant les mois d'hiver, les valeurs maximums n'ont pas été aussi élevées (1,33 en janvier, 1,29 en novembre, 1,20 en décembre). Au même endroit, des mesures ont été faites dans ces derniers temps avec un appareil enregistrateur; la quantité de chaleur maximum reçue dans toute une journée a été de 731 calories (15 septembre 1925), le maximum par minute ayant atteint 1,32 cette journée-là, vers midi ; dans d'autres belles journées, les
cette journée-là, vers midi ; dans d'autres belles journées, les quantités de chaleur ont varié de 565 à 615 calories. Au cours de longues mesures faites à Montpellier, Crova a obtenu comme valeurs maximums par minute 1,42 en été, 1,41 en automne, 1,38 pendant le printemps, 1,32 en hiver. Dans des mesures faites à Tenerife en 1896, Angstrom a trouvé comme valeurs maximums 1,39 à une altitude de 360 m., 1,51 à 2.125 m., 1,54 à 3.683 m. À Washington, Kimball a trouvé comme maximum 1,51. Toutes les valeurs citées ci-dessus se rapportent à des maximums; les valeurs moyennes se
ci-dessus se rapportent à des maximums; les valeurs moyennes se rapportant à de belles journées peuvent être considérées comme variant d'environ 1 à 1,3, et il ne faut pas s'attendre à des moyennes notablement plus élevées pour les climats les plus favorables. Il est à noter que les valeurs se rapportant aux heures éloignées du milieu de la journée ne sont pas beaucoup plus faibles que celles correspondant aux environs de midi; c'est seulement aux moments voisins du lever ou du coucher du soleil que la diminution s'accentue. Il ne sera pas sans intérêt d'indiquer aussi des évaluations générales d'un
sera pas sans intérêt d'indiquer aussi des évaluations générales d'un tout autre genre. Cherchons à évaluer la quantité moyenne de chaleur solaire qui arrive par jour sur un centimètre carré du sol. Prenons comme valeur de la constante solaire le nombre d'Abbot 1,93. Le soleil envoie à chaque instant sur la Terre un faisceau de rayons dont la section droite est π R2, R étant le rayon de la Terre ; la quantité de chaleur totale arrivant aux confins de l'atmosphère pendant une journée, soit 1.440 minutes, est ainsi 1,93 x 1.440 x π R2 = 5518,6 R2 calories. 440
x 1.440 x π R2 = 5518,6 R2 calories. 440 x ^R 2 Elle est répartie sur la surface totale de la Terre, qui est 4% R 2. La valeur moyenne par jour et par centimètre carré, aux confins de l'atmosphère, est donc Pour en déduire la moyenne à la surface du sol, il faut tenir compte de la proportion absorbée ou diffusée vers l'espace par l'atmosphère ; si on admet, comme il paraît probable, que cette proportion dépasse assez notablement la moitié, on arrive à une moyenne générale de 250 ou 300 calories par jour et par centimètre carré
250 ou 300 calories par jour et par centimètre carré du sol. Mais la moyenne correspondant à un endroit déterminé dépend naturellement de sa latitude et de son climat ; pour les régions de faible latitude et de ciel généralement pur comme celles de l'Afrique du Nord, la moyenne est évidemment plus élevée. En somme, les données précises relatives à une région ne peuvent être déduites que de mesures assez prolongées et du nombre moyen des jours clairs; mais les évaluations précédentes donnent l'ordre de grandeur des quantités de chaleur sur lesquelles on peut compter. La Station du Parc-Saint-Maur est
sur lesquelles on peut compter. La Station du Parc-Saint-Maur est outillée maintenant pour les mesures globales relatives à la chaleur solaire avec appareils enregistreurs et non enregistreurs ; elle peut procéder à des étalonnages de ces appareils. On trouvera dans une note annexe, à la fin de cet article, l'indication des valeurs obtenues en Tunisie avec un appareil enregistreur, identique à celui utilisé au Parc-Saint-Maur (appareil à pile thermoélectrique Gorezgnski). Appliquons ces évaluations au problème particulier de la distillation de l'eau. En prenant une calorie par minute pour la quantité de chaleur arrivant normalement à une surface de un centimètre
de chaleur arrivant normalement à une surface de un centimètre carré, par temps clair, on aura une base raisonnable. Cela fait 600.000 calories par mètre carré et par heure. Si on suppose cette quantité de chaleur employée intégralement à chauffer de l'eau jusqu'à 100° et à la vaporiser à cette température, la quantité d'eau vaporisée serait un peu moins d'un kilogramme par mètre carré et par heure. Pour faire une évaluation totale, il y aurait à tenir compte du nombre annuel des jours de soleil et de leur durée. Mais deux remarques s'imposent : d'une part, il y a à
deux remarques s'imposent : d'une part, il y a à réduire l'évaluation précédente d'après le rendement de l'appareil, qui utilise seulement une partie de la chaleur incidente; d'autre part, si l'installation est faite de manière à récupérer une partie de la chaleur de condensation, l'évaluation devra être majorée dans une proportion dépendant des propriétés de l'appareil. Dans la suite de cette note seront indiqués des résultats numériques obtenus dans quelques installations; au Chili, on a obtenu dans une installation assez importante 4.800 grammes d'eau distillée en moyenne par journée d'été, par mètre carré de la surface de l'appareil; en Egypte,
par mètre carré de la surface de l'appareil; en Egypte, une installation progressivement perfectionnée a donné comme quantité maximum de vapeur produite de 366 au début à 586 grammes par mètre carré et par heure. Ces chiffres sont assez cohérents avec l'évaluation précédente. Dans l'article cité ci-dessus, j'ai rappelé les travaux de Mouchot et son livre : La chaleur solaire et ses applications industrielles (Lib. Gauthier-Villars, 2e édit., 1879). Il expose dans ce livre les essais antérieurs de production de force motrice par l'utilisation du rayonnement solaire. Parmi les essais plus récents, il faut citer d'abord ceux de M. Abel
plus récents, il faut citer d'abord ceux de M. Abel Pifre; à l'Exposition universelle de 1878, M. Pifre avait installé un appareil à réflecteur parabolique concentrant les rayons solaires sur un bouilleur dont la vapeur actionnait soit une pompe élevant de l'eau, soit une petite machine à imprimer (fig. 1) (Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, t. 91, p. 388; 1880), M. Pifre a réalisé aussi à l'île de Porquerolles une petite installation pour l'élévation de l'eau qui a donné de très bons résultats, et fait des expériences en Egypte. Absorbé par d'autres travaux, M. Pifre, que j'ai eu l'avantage
Absorbé par d'autres travaux, M. Pifre, que j'ai eu l'avantage d'entendre récemment retracer ces essais, n'a pas pu les poursuivre; mais il a continué de penser qu'on pouvait espérer obtenir dans les pays chauds des utilisations pratiques de la chaleur solaire. Il avait signalé la difficulté provenant de l'altération des miroirs employés pour concentrer les rayons solaires, difficultés qu'ont rencontrées ses continuateurs. D'autres essais ont été faits depuis. Les indications suivantes sur quelques-uns d'entre eux ont emprunté à un article très documenté de A. S. E. Ackermann où sont données des références bibliographiques, ou à celui d'Abbot, Fowle et Aldrich
des références bibliographiques, ou à celui d'Abbot, Fowle et Aldrich indiqué plus haut. Quelques expériences de W. Adams, près de Bombay, en 1878, sont analogues à celles de Mouchot et de M. Pifre; un réflecteur conique concentrait les rayons sur un bouilleur; Adams fit quelques applications culinaires de son appareil et l'employa aussi à commander un moteur de 2 chevaux et demi. En 1883, J. Harding a utilisé un appareil pour la distillation de l'eau, à Salinas (Chili), à une altitude de 1.400 mètres. Des lames de verre ayant une surface totale de 4.800 mètres carrés étaient accouvertes de manière
surface totale de 4.800 mètres carrés étaient accouvertes de manière à former le toit presque plat d'une cuvette peu profonde renfermant l'eau. La vapeur formée sous l'action solaire se condensait sur le verre, l'eau pure ruisselait le long du verre et venait tomber dans des gouttières établies au-dessus des extrémités latérales. La quantité d'eau distillée par jour en été était 23 tonnes, soit environ 4.800 grammes par mètre carré de verre. Le prix auquel revenait l'eau distillée était, tous frais compris, moins de un demi-penny par gallon (un gallon vaut 4 1. 543). Les principaux frais provenaient du bris des
4 1. 543). Les principaux frais provenaient du bris des verres par mauvais temps. Ackermann cite la description détaillée d'un appareil imaginé par Tellier, l'ingénieur français inventeur de machines frigorifiques, pour appliquer l'énergie solaire à la fabrication de la glace par l'intermédiaire d'une machine à ammoniac ; mais Tellier n'a donné aucun résultat d'expériences, et il ne semble pas qu'il ait réalisé l'appareil. Ackermann rappelle aussi que dans son livre : La conquête pacifique de l'Afrique occidentale (1890), Tellier préconise l'emploi d'appareils utilisant l'énergie solaire pour rendre productrices les régions désertes africaines. A. G. Ennecas fit aux États-Unis, de 1901
désertes africaines. A. G. Ennecas fit aux États-Unis, de 1901 à 1904, des expériences avec un appareil à réflecteur parabolique couvrant une surface perpendiculaire aux rayons solaires de 65 mètres carrés. Les rayons étaient concentrés sur un bouilloir ; de la quantité d'eau condensée, Ennecas déduit que la plus grande quantité de chaleur utilisable par centimètre carré et par minute en Arizona est 1,06 calorie. Cela correspond à un bon rendement, d'après les valeurs qui ont été données ci-dessus pour les quantités de chaleur arrivant au sol. A la même époque, H. E. Wilsie et J. Boyle ont construit et
époque, H. E. Wilsie et J. Boyle ont construit et essayé aux États-Unis des appareils dont le principe consistait à utiliser la chaleur solaire par l'intermédiaire de l'eau et d'un fluide plus volatil. L'eau, chauffée par la radiation solaire qui avait traversé un couvercle de verre, servait à vaporiser de l'ammoniaque ou de l'anhydride sulfurique, et ces vapeurs actionnaient un moteur. Une installation de 6 chevaux, à l'ammoniaque, fut faite à Saint-Louis en 1904, une autre de 20 chevaux à l'anhydride sulfurique dans une région déserte, au voisinage de The Needles, en Californie; cette dernière installation commandait une pompe. Il
Needles, en Californie; cette dernière installation commandait une pompe. Il ne semble pas que l'usage de ces appareils, décrits comme le précédent dans l'ouvrage d'Abbot « The Sun » se soit répandu. Un autre ingénieur américain, Frank Shuman, fit d'abord des expériences analogues à celles de Wilsie et Boyle près de Philadelphie, puis installa en Égypte des appareils importants. En 1910 il établit un appareil qui ne comporte pas de réflecteur. L'absorbeur est constitué par un récipient noirci, recouvert de deux lames de verre laissant entre elles un espace d'un pouce (2,54 cm); le récipient est orienté de manière qu'à
pouce (2,54 cm); le récipient est orienté de manière qu'à midi les rayons solaires soient perpendiculaires au verre; il n'y a pas de mouvement faisant suivre au récipient la course diurne du soleil, et on règle seulement l'appareil toutes les trois semaines environ. La quantité maximum de vapeur d'eau à la pression atmosphérique produite à l'heure dans ces conditions a été 7 1/2 livres pour une section droite de 100 pieds carrés des rayons solaires, soit 366 grammes par mètre carré et par heure. D'après les essais d'un moteur à basse pression de Shuman, une puissance d'un cheval pouvait être
basse pression de Shuman, une puissance d'un cheval pouvait être fournie par le rayonnement solaire arrivant sur une surface de 28 mètres carrés. En 1911, avec un appareil analogue, mais muni en plus de deux miroirs qui concentraient des rayons solaires sur le récipient, la quantité maximum de vapeur d'eau produite a été 440 grammes par m2 et par heure, et la puissance d'un cheval correspondant à L'année suivante, la Société (Sun Power Co) fit installer à Meadi, près du Caire, un appareil comportant plusieurs modifications apportées sur les indications d'un Conseil scientifique et en particulier de C. V. Boys.
d'un Conseil scientifique et en particulier de C. V. Boys. Les bouilleurs furent placés suivant l'axe de miroirs cylindriques à section parabolique. Les axes des miroirs étaient orientés nord-sud, et les miroirs étaient inclinés, automatiquement au cours de la journée de manière à suivre les mouvements du soleil. L'installation comportait 5 éléments de chacun 205 pieds de longueur (fig. 2) et la surface totale était 13,269 pieds carrés, soit 1,234 m2. Les meilleurs résultats obtenus avec cette installation ont été : 586 grammes de vapeur par m2 et par heure; puissance d'un cheval pour une surface de 17 m2. III.
puissance d'un cheval pour une surface de 17 m2. III. — Utilisation de la chaleur solaire pour la cuisine Les essais d'utilisation de la chaleur solaire à l'Observatoire Astrophysique du Mont Wilson, décrits par Abbot, Fowle et Aldrich dans l'article indiqué plus haut portaient d'abord sur le chauffage de l'eau, puis fut établi un grand appareil, pour les applications culinaires (fig. 3). Un miroir cylindrique à section parabolique de 3x2,10 m. était constitué par des lames minces d'acier doux poli portées par un bâti en acier; plus tard ont été employées des lames d'aluminium, dont le pouvoir réflecteur est plus
employées des lames d'aluminium, dont le pouvoir réflecteur est plus grand. Le support du miroir est commandé par un mouvement d'horlogerie qui oriente constamment le miroir vers le soleil. En avant du miroir est une lame de verre, qui atténue l'action refroidissante du vent et l'altération du miroir par les poussières. Suivant l'axe du miroir est un tube noirci protégé par un tube de verre; dans ce tube chauffant est de l'huile qui fait partie d'une circulation à thermo-siphon analogue aux circulations d'eau chaude ordinaires et alimente un réservoir en fer; un dispositif de réglage permet d'obtenir dans ce réservoir
fer; un dispositif de réglage permet d'obtenir dans ce réservoir les températures convenant aux diverses applications culinaires et de parer aux variations de température provenant du passage des nuages. Dès les premiers essais, on obtint une température de 130° dans ce réservoir. En 1920 le miroir fut garni de feuilles d'aluminium dont le pouvoir réflecteur pour la chaleur solaire fut trouvé de 77,3 %. Les auteurs donnent l'évaluation suivante des divers coefficients de réduction qui interviennent dans l'utilisation de la chaleur solaire par cet appareil. La lame de verre qui recouvre le miroir laisse passer environ 85 % de la
recouvre le miroir laisse passer environ 85 % de la chaleur incidente; le tube de verre qui protège le tube à huile contre le refroidissement entraîne une nouvelle réduction de 15 %; le tube métallique noirci absorbe 95 % de la chaleur qu'il reçoit; on peut admettre une perte de 5 % provenant de ce que l'orientation du miroir n'est pas parfaite, et une de 15 % provenant de la concentration imparfaite des rayons; enfin les auteurs font intervenir une perte ne provenant pas de l'appareil lui-même, mais de l'ombre portée par les obstacles voisins, arbres, etc., et l'évaluent à
portée par les obstacles voisins, arbres, etc., et l'évaluent à 40 % pour l'ensemble d'une journée. Ils trouvent ainsi pour la proportion de la chaleur incidente réellement utilisée 85x77x85x85x95x95x60 = 25,6 0/0 Ils cherchent en suite ce que pourrait être au maximum ce rendement. La perte dans la concentration focale pourrait être très réduite par une construction plus soignée; la transmission à travers le verre pourrait être portée à 90 0/0; l'ombre pourrait être évitée. Dans ces conditions le rendement pourrait tendre vers 90x77x90x95x95 = 56 0/0 Avec cet appareil, on a obtenu dans le réservoir des températures allant jusqu'à
on a obtenu dans le réservoir des températures allant jusqu'à 150°. Mme Abbot, qui s'est occupée des applications culinaires de l'appareil, a obtenu toute satisfaction pour les différentes sortes de cuisine. En 1923, pendant un séjour de M. et Mme Abbot au Mont Wilson, de nouveaux essais furent faits avec cet appareil auquel avait été apportée une modification : le tube chauffant à huile avait été entouré d'un tube annulaire en verre Pyrex dans lequel on avait fait le vide. Cette modification s'est montrée avantageuse, la température atteinte ayant été 175°, c'est-à-dire supérieure de 25° à celle atteinte en 1920.
175°, c'est-à-dire supérieure de 25° à celle atteinte en 1920. Malheureusement plusieurs difficultés se sont présentées : la surface de l'aluminium du miroir fut trouvée très détériorée, et un polissage ne la restaura pas parfaitement; d'ailleurs le tube à vide, qui avait été fait un peu long, se brisa; après cet accident, la température maximum atteinte fut seulement 120°, ce qui montre l'efficacité de la protection par ce tube à vide. M. Abbot signale aussi une altération des isolants. Ces divers accidents ont nui à la bonne utilisation de l'appareil, mais cependant ces nouveaux essais ont été jugés assez encourageants
mais cependant ces nouveaux essais ont été jugés assez encourageants pour qu'on prît des dispositions dispositions vue de remettre l'appareil en état et de l'utiliser dans la suite. NOTE ADDITIONNELLE (1) Pendant l'impression de cet article, j'ai eu communication d'une note de M. G. Ginestous, Chef du Service Météorologique Tunisien, intitulée : Données sur le climat Fig. 3. — Appareil utilisé à l'Observatoire du Mont Wilson pour des applications culinaires. (Abbot, Fowle et Aldrich, Annals of the Astrophysical Observatory of the Smithsonian Institution, t. IV, 1922). Sud-Tunisien pouvant servir aux recherches en Vue de l'utilisation de la chaleur solaire (1).
recherches en Vue de l'utilisation de la chaleur solaire (1). Dans cette note, M. Ginestous rassemble de très intéressantes données sur le climat Sud-Tunisien, la température, l'humidité, la nébulosité, les précipitations, le rayonnement solaire. Des tableaux et des graphiques présentent les variations de ces divers phénomènes. Voici des extraits de ce travail concernant la radiation solaire. Résultats d'observations pyrhéliométriques faites en juillet 1924 à la Station météorologique du Service Botanique de Tunisie à l'Ariana, près de Tunis, communiqués par (1) Cette note est publiée par la Direction Générale des Travaux publics de la Régence de Tunis, qui veut bien l'envoyer