berget, alphonse (1860-1934 ; baron). physique du globe et météorologie, par alphonse berget,.......

Berget, Alphonse (1860-1934 ; baron). Physique du globe et météorologie, par Alphonse Berget,.... 1904. In-8 , V-353 p., fi.

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PHYSIQUEDU GLOBE

.HT

MÉTÉOROLOGIE

PHYSIQUEDU GLOBE

ET

MÉ&&QROLOGIE

'l'A»

ALPHONSE BK11GET

Docteur £s sciences.

PARIS

C. NAUD, ÉDITEUR

3, RUE RACINE, 3

190i«

À M. LK PHOFESSKURCit. VKLA1N

Directeurdu laboratoiredoGéographiePhysiquet\ la Sotbonne.

Respectueux hommage.

A. BERGKÏ.

PRKKACK

C'est à l'initiative de M. Gh. Vêlain que ce petit livre doit

d'avoir vu le jour.' .

'

L'éminent professeur, en créant à la Faculté dés Sciencésde

l'Université de Paris, 1'enseigr.ement de la Géographie phy-

sique, a pensé qu'il ne pouvait en .séparer l'étude des lois

naturelles qui régissent là forme générale de la .Terre,' les

mouvements des mets qui la recouvrent, de l'atmosphère qui

l'enveloppe, et il a bien voulu me confier le soin d'exposer

ces matières aux élèves qui, plus.nombreux chaque année, se

pressent autour de sa chaire. : >:•

Cet ouvrage résumera donc les conférences que je fais, sur

ce sujet, depuis quatre ans à la Sorbonne. \. •

C'est avant tout, un livre d'enseignement, et nullement un

livre encyclopédique: ce n'est pas un traité;.ce sont des

leçons, et même des leçons élémentaires. t.- <

Je n'ai pas eu, en effet, la faculté d'user, dans, nion ensei-

gnement, de vastes ressources de l'Analyse mathématique qui

constitue un si précieux outil. Si j'ai, dans mon auditoire,

quelques élèves possédant le calcul différentiel et Jés lois de

la Mécanique, par contre la plupart des jeunes gens auxquels

jo m'adresse sont des étudiants en sciences naturelles, bota-

nistes ou géologues qui viennent demander a la Géographie

physique les vues d'cnsemblo nécessaires à la philosophie

lt PRÉFACE

générale de leurs études. Jo me suis donc vu forcé de mettro

de côté tout appareil mathématique; aussi ces leçons ne sup-

posent-elles que la connaissance de la Physique la plus élé-

mentaire, celle qui correspond au programme du bacca-

lauréat do philosophie, C'est dire qu'elles sont accessibles à

tous nos étudiants, tant de la Faculté des Sciences que de celle

des Lettres. Les quelques démonstrations mathématiques, très

élémentaires d'ailleurs, qu'on y rencontre, sont imprimées en

petit texte et peuvent être passées dans la lecture générale de

l'ouvrage. t

Une préoccupation dominante a présidé, à l'ordonnahco do

ce livre : celle de toujours mettre en évidence les liens étroits

qui rattachent la Physique du globe à la science géographique

dont elle est inséparable. ,

S'agit-il, en effet, des phénomènes actuels ? Nous voyons

les mers, mues par les'lois immuables de la g'ravitation,

s'élever en marées périodiques et saper d'une façon continue

les profils terminaux des continents; nous voyons sous l'action

des forces intérieures le relief se modifier sans cesse. Les cou-

rants de la mer, ceux do l'atmosphère, déviés par la rotation

de notre planète, influent sur la configuration continentale, les

premiers d'une façon directe, les seconds par le ruissellement

consécutif aux condensations qu'ils apportent; et l'on voit les

reliefs montagneux provoquer ou modifier le régime des pluies,

alors que, par un réflexe inévitable, les courants d'air dessé-

chés transforment en déserts les régions qu'ils viennent lécher

de leur atmosphère sans vapeur. >

S'agit-il, au contraire, des phénomènes anciens? Nous aper-

cevons des lignes générales qui nous conduisent à rechercher

si une loi de symétrie tétraédriqvo n'est pas intervenuo pour

orienter les urôtos dorsales des continents lors de la solidifi-

cation de l'écorco terrestre.

PRÉFACE . III

Géographie, Physique du globe sont donc, à chaque instant'

connexes: je me suis efforcé de le démontrer. V .

Je désire préciser aussi, en quelques lignes, la f&çon dont

j'ai traité la partie de ce livre qui étudie la Physique dé l'at-

mosphère, c'est-à-dire la Météorologie. ." - ,

J'ai cherché, avant tout, à éviter l'écueil des statistiques et

des amas de chiffres. La Météorologie est une science nais-

sante; elle progresse lentement, et si ces progrès sont lents,

ce n'est pas à l'insuffisance do documents qu'est due cette

lenteur : c'est plutôt à leur qualité souvent défectueuse.

On est, en effet, tenté de se croire météorologiste militant

dès qu'on dispose d'un thermomètre, d'un baromètre, d'un

hygromètre. On est frappé de la simplicité de la science à

laquelle on veut se consacrer; elle n'exige pas de grandes

connaissances préliminaires : on est plein d'ardeur, .on lit les

instruments en question et on communique périodiquement à

qui de droit les « observations » recueillies.

Eh bien! souvont, loin d'êtr.t utile à l'avancement de la

science, on lui rend ainsi de mauvais services. C'est que, en

effet, il ne suffit pas d'observer, il faut savoir observer.Les bons

observateurs sont rares, et si les physiciens, .rompus à l'expé-

rience par la longue pratique du laboratoire, gavent faire une

observation et en discuter la valeur, il n'en est pas, malheureu-

sèment, ainsi des innombrables lecteurs d'instruments qui,

fournissent aux services météorologiques une grande partie

de leurs statistiques et de leur documentation.

J'ai donc cherché à débarrasser l'enseignement de la Météo-

rologie du fouillis des détails obscurs; j'ai essayé d'y faire rcs-,

sortir quelques lois générales ; j'ai tenté de faire, voir que, de

la connaissance dés lois de la Physique du globe et de l'étude

indispensable de la Géographie d'une région, on pouvait

déduire les conditions météorologiques. De la sorte, les résul-

ije. , PRÉFACE

tats d'ensemble ne se traduisent plus sous la forme de tableaux

arides et fastidieux, de colonnes de chiffres qui encombrenti

et fatiguent là mémoire : ils sont la conséquence logique de

lois physiques nettement établies, de conditions géographiques

bien déterminées. Plus n'est besoin de les apprendre: on peut,

les prévoir* , « '. i , . i

; Et aloïs'ies cartes météorologiques interviennent, comme

ntcrvient l'expérience dans l'enseignement de la Physique,-

pour confirmer, par les résultats de l'observation directe, les

déductions des raisonnements, pour aussi rendre-plus saisis-

santes les quelques exceptions qu'elles comportent r*. dont

la Géographie fournit presque toujours l'explication. > .

Je me sUis, ainsi, tenu a la Météorologie générale, la seule

qui intéresse ceux qui font une étude générale de la Géogra-

phie physique. Quand des nombres sont-cités,'c'est à titrée

d'exemple,,et pour montrer l'application des lois précédem-

ment exposées.

J'espère avoir écrit de cette manière, une « introduction.à-

l'étude delà Météorologie ». Grâce aux notions qu'elle contient

j'ai la confiance que ceux qui les posséderont seront à même-

d'aborder sans difficultés et sans fatigue, soit l'étude,des

traités généraux connue les excellents ouvrages d'Arrhénius-

de Hann, de Gùnlher, d'Angot, soit la lecture des mémoiros

de météorologie particulière, que l'on trouve attachés à la.

description géographique de chaque région du Globe. Ces

notions leur serviront de guide, et leur donneront quel-

ques clartés à'la lumière desquelles ils pourront se dirigerait'

milieu des amas documentaires dans la foule desquels .ils

auraient pu'se perdre.-:-• '•• , <<•

Ils pourront alors facilement rattacher des résultats Jocaux

aux conditions générales do la circulation atmosphérique.. ^ i

En terminant, je n'ai plus qu'un mot à ajouter» ; '

pitàrACE ::-•.- -,:;;;".;:;.;;.>:-Ï: y.;

Ce livre a été publié à la demande do beaucoup do mes •

anciens élèves. Si je mo suis décidé à leur donner satisfaction,

c'est beaucoup par la considération que l'enseignement de la

Physique du globe et do la Météorologie, si en honneur à

l'étranger, semble banni do nos écoles, do nos lycées', de

nos universités. Grâce à l'initiative do M. lo professeur Vélain,

cet enseignement existe maintenant au laboratoire de Géogra-

phie physique do la Sorbonne.'Ces quelques pagos auront du

moins le mérite d'en apporter lo témoignage écrit.

i Alphonse BERGKT.

Paris, le 10 novembre 1903.

PHYSIQUE DU GLQ1BE

ET MÉTÉOROLOGIE

PREMIERE PARTIE

PHYSIQUE DU GLOBE

I

LA TERRE DANS L'ESPACE

1. —Objet de la Physique du Globe. — L* Physique Terrestre

ou Physique du Globe & pour objet l'étude des phénomènes

généraux qui régissent la forme, les mouvements de la Terre

dans son ensemble, et les mouvements des milieux liquideset gazeux qui la recouvrent en tout ou en partie.

Elle comprend aussi l'étude des causes qui ont amené notre

planète h son état actuel. i

Pour faire cette étude, il faut supposer connues les lois expé-rimentales de la Physique. Il n'y a pas de ligne de démarcation

bien tranchée entre la Physique générale et la Physique du

Globe. Quand nous étudions par des expériences de lnbora»

toire, les lois qui régissent les oscillations du pendule, nqusfaisons de la Physique générale; appliquons-nous, ces lois à

l'étude de l'aplatissement de la Terreau voisinage de ses pôles,nous passons aussitôt dans le domaine dé la Physique du

Globe. Quand nous étudions, avec un manomètre.précis, les

lois de la tension des vapeurs, nous faisons de la Physique

générale, de la Physique do laboratoire, tandis que nous faisons

de la Physique du globe dès que nous appliquons les résultats,

acquis par l'expérience, à l'étude des manifestations do l'humi-

dité atmosphérique, f-oininc la pluie, là rosée, la neige.REROET.Géopbjrilque. i

a PHYSIQUEDU GLOBE

La Physique terrestre porte souvent lé nom de Géophysique ;la partie de cette science qui étudie plus spécialement les phé-nomèneé'dont l'atmosphère est lé siège s'appelle Météorologie.

2. — Isolement de la Terre dans l'Espace.— La Terre, sur

laquelle nous vivons est une masse d'aspect solide, recou-

verte d'eau sur environ les trois quarts do sa surface, et

entourée complètement d'une couche do gaz qu'on nomme

{'atmosphère. Cette couche la recouvre comme d'un vernis,et le tout, terre et atmosphère, forme un ensemble isolé dans

l'espace.Ce n'est qu'à partir du moment où les marins ont effectué

les premiers voyages de circumnavigation que l'on a eu la

certitude matérielle de l'isolement de la Terre. Le premier

voyage autour du monde fut effectué par le navigateur portu-

gais Magalhaès (Magellan). Parti du Portugal en se dirigeant, vers l'ouest, il découvrit au sud de l'Amérique le détroit qui

porte son nom, et revint en Europe en se dirigeant toujoursvers l'occident. Le fait que ce voyage, et tous les autres quil'ont suivi, aient pu être exécutés prouve l'isolement do la Terre

au milieu de l'Espace céleste.

3. — Forme arrondie de la Terre. — L'observation attentive

do ce qui se passe au bord de la mer, montre do plus quela forme de la Terre est sphérique, ou tout au moins, sphé-roïdale.

On sait, en effet, que si l'on regarde, du haut d'une falaise, >

un navire qui s'approche do la côte, on voit d'abord le haut de

ses mats, puis ses voiles hautes, ensuite ses voiles basses,enfin la coque qui apparaît la dernière sur l'horizon. Ce phé-nomène s'observe sur toutes les mers, quelles qu'elles soient.

Il est donc général et caractéristique de la forme de la Terre.

De plus, si l'on se place au milieu de la mor, sur un point

élevé, comme le mat d'un navire ou mieux le sommet d'une

montagne occupant le milieu d'une Ile, on constate toujours

que l'horizon a une formo parfaitement circulaire : il en résulte

que la Terre cstscnsiblcincnt sphérique.

Enfin, si l'on voyage, même dans l'intérieur des continents.

LA TERREDANSL'ESPACE j

en se dirigeant du Sud au Nord on constate qu'une étoile qui,dans la ciel, parait à peu près fixe, l'étoile polaire, semblé

s'élever au-dessus de l'horizon à mesure qu'on s'avance vers

le nord, elle parait s'abaisser quand on va vers le sud. Il faut

donc que l'horizon s'incline, pour ainsi dire, sous les pas du

voyageur, et cela comporte, comme conséquence immédiate,

la forme arrondie do notre planète.

4. — Première détermination des dimen-

sions de la Terre. — De tous ces faits, il

résulte que la Terre est très sensible-

ment sphérique. Nous pouvons, par une

expérience simple, déterminer une valeur

approchée du rayon de cette sphère.

Plaçons-nous sur un point élevé, d'où

l'on découvre l'horizon delà mer(fig. i).Installons sur ce point un instrument

précis pour mesurer les angles, et mesu-

rons l'angle <pque fait, avec un niveau sensible, la ligne visuelle

AT qui va raser l'horizon visible de la mer. Nous supposonsconnue la hauteur AB =±h du point A au-dessus du niveau de

la mer. ,

Dans le triangle rectangle AOT, nous avons

(i) OT = OAcos<?

désignons par R le rayon inconnu de la Terre : OT est égal à R, OA est

égal à R -f- /'. On a donc !

w

les tables trigonotnétriques donnent la valeur de cos <p;on en déduit donc R,

puisque h est connu.

On a fait fréquemment cette détermination facile a réaliser,

et on trouvo ainsi, pour première valeur approchée du rayonde la Terre

"R es G3G6 kilomètres.

L'angle ^ s'appelle la dépression de Vhorizon. Si la hauteur

4 PHYSIQUEDUGLOBE

h sur laquelle on s'élève pour faire cette expérience est do

100 mètres, l'angle est de 19 minutes 16 secondes.

Il est à remarquer que, quel que soit le point de la Terre

d'où l'on fasse cette détermination, dans quelque région qu'ilsoit placé, on trouve, toujours à très peu près lo même

jiombrc.

Nous dirons donc, comme première approximation, que la

surface des mers est une surface sphérique, de 6 366 kilomè-

tres de rayon.

Comme, d'autre part, la plus haute montagne mesurée ne

dépasse pas 9000 mètres, on voit que celte hauteur ne fait

que la 700' partie du rayon. Si donc, on veut représenter sur

un globe artificiel, les aspérités de la surface des continents

par des reliefs proportionnels, on voit que sur un globe do

70 centimètres de rayon, c'est-à-dire de im. 40 de diamètre,la plus hauto montagne du globe ne fera pas tout à fait une

saillie de un millimètre. On peut donc étendre à la surface de

la Terre entière le résultat trouvé pour la surface des mers et

dire, comme première approximation, que la Terre est sensi-

blement une sphère de G306000 mètres de rayon.

5. — Coordonnées géographiques.— Afin de pouvoir repérer

facilement la position d'un point à la surface de la sphère ter-

restre, les astronomes ci les géo-

graphes de tous les pays ontadoptéun système de coordonnées, dans

lequel chaque point se trouve déi

fini par l'intersection de deux cer-

cles tracés sur la sphère.a. LONGITUDES.— Nous verrons,

en parlant des mouvements de la

Terre, que notre planète semblo

tourner sur elle-même. La ligne,l'axe idéal autour duquel s'effectue

cette rotation, s'appelle la lignedes pôles, et les points P et P'

(fig. 2) où cette ligne perce la sphère se nomment respective*ment, P le pôle nord et P' \a pôle sud do la Terre. .

LA TERREDAXSL'ESPACE - 8

Cela posé, considérons un point b à la surface de la Terre}

par ce point et par la ligne dés pôles, nous pouvons toujours

mener un plan. Ce plan coupera la sphère suivant un grand

cercle PABPB', qui s'appelle un méridien. C'est le méridien du

point b.

On appelle longitude du point b l'angle dièdre mesuré en

degrés, formé par le méridien du point b avec un méridien

fixe, PAP'A', pris pour origine. Cet angle se mesure parl'arc AB, intercepté par les deux méridiens sur le grandcercle EE', perpendiculaire à la ligne des pôles, et qui est

Yéqttateur. Les longitudes, se comptent de o° à i8o°, à droite

et à gauche du premier méridien PAP' ; elles sont orientales

ou occidentales.

b. LATITUDES.— Nous avons considéré un point b de la Terre.

Menons par ce point un plan perpendiculaire à la ligne des

pôles : ce point coupera la sphère suivant un petit cercle

CbaC; ce petit cercle est un 'parallèle : c'est le parallèle dti

point b.

On appelle latitude du point b, l'arc mesuré en degrés sur

un méridien, compris entre le parallèle du point et l'équateur :

la latitude du point b sera donc mesurée par l'arc bÛ ou parl'arc a A. Les latitudes se comptent à partir de l'Equateur. Elles

sont Nord ou Sud, suivant que le point b est au-dessus on au-

dessous de l'Equateur.La position d'un point à la surface de la Terré sera donc

définie sans ambiguïté si l'on donne sa longitude et sa latitude.

Par exemplo : un point sera situé par i5°de longitude Ouest

et 43» de latitude Nord.

La manière do compter les latitudes, de l'Equateur aux pôles,est identique dans toutes les nations.

Les longitudes se comptent à partir du premier méridien :

co premier méridien varie suivant les pays. Deux sont surtout

on usage t celui de Paris, pour les cartes françaises, celui de

Grccnwich pour les cartes anglaises et allemandes.

6— Unités de longueur. Mètre. — La Convention nationale,il y a un peu plus d'un siècle, décida do relier l'unité do lon-

gueur aux dimensions de la Terre, et décida l'adoption d'une

6 PHYSIQUEDU GLOBE

unité, le mètre, qui fut alors défini comme étant la dix-millio'

nièmepartie du quart d'un méridien terrestre.

Nous verrons plus loin les corrections quo les travaux géo-

désiques les plus récents ont imposées à cette définition.

7. — Mille marin. — Une unité très rationnelle, en usogodans les marines du monde entier, ost le mille marin.

On sait qu'un méridien, do l'Equateur au pôle, est divisé en

90 degrés, chaque degré en 60 minutes, chaque minuto on

60 secondes.

Lu mille marin est une longueur égale à celle d'un arc de

méridien d'une minute.

Un mille marin vaut i85a mètres en chiffres ronds.

Un dogré de méridien vaut 111 kilomètres, 111 mètres.

8. — Surlace et volume de la Terre. —Enfin, la surfacodo la

Terre est do 5ioo8aooo kilomètres carrés, et son volumo est

1 o83 360 millions de kilomètres cubes.

L'Equateur partage la Terre en deux parties qui se nomment

respectivement l'hémisphère Nord et l'hémisphère Sud.

II

LES MOUVEMENTS DE LA TERRE

9.—Les lois de Kepler.— LaTorroostune planète du système

solaire. Elle suit donc, dans son' mouvement général de trans.

lation les lois énoncéos par Kepler et qui régissent le mouve-

ment do toutes les planètes. Nous en ôtudiorons plus tard los

causes; pour lo moment nous nous bornerons a énoncer ces

trois lois :

i" LOI. — Toutes les planètes décrivent autour du Soleil des

ellipses dont le Soleil occupe un des foyers.a* LOI. — Les aires balayées, pendant des temps égaux, par

le rayon vecteur allant du Soleil à la planète, sont égales.3* LOI. — Les carrés des temps des révolutions sidérales sont

proportionnels aux cubes des grands axes des ellipses qui con-

stituent les orbites.

Nous allons expliciter ces énoncés par des figures.On sait que, en Géométrie, on appelle ellipse une courbe

telle que la somme des distances

d'un point quelconque de la courbo

à deux points fixes, appelés foyers,est constante.

La figure 3 représente une ellipse i Fet V sont les foyers; d'après la définitionmême do la courbe, on doit avoir, pourtout point, M situé sur l'ellipse i

MF + MF' = une longueur constante.

Cette longueur constante se désigne par a a t c'est la longueur AA'.La droite AA' qui joint les deux foyers s'appelle le grand axe de l'ellipse,

8 PHYSIQUEDU GLOBE

et la droite BB', perpendiculaire au milieu du granù axe, s'appelle le

petit axe,La ligne MF qui joint le point M à l'un des foyers s'appelle un rayon

vecteur.La ligne FF' s'appelle la distance focale : on la représente par a c,

ç• On appelle excentricité de l'ellipse le rapport —• Si la distance c de-

vient nulle, les deux foyers se confondent, l'excentricité est nulle, et l'el-

lipse devient un cercle de rayon a.Cela posé, les lois de Kepler signifient ti* Que chaque planète décrit autour du Soleil S une ellipse (fig. 4), et

que le Soleil est situé à l'un des foyers S de

celte ellipse 1a* Que si, pendant un certain temps, h

planète va de U à A sur son orbite, et qu'àun autre moment de sa course elle mette lemême temps pour aller de I) à C, la surface

ABS sera égale à la surface CSD. Autrement

dit, le rayon vecteur allant du Soleil à la

planète balaie des aires égales pendant des

temps égaux. Il résulte de là que la vitesse de la planète sur son orbite

n'est pas uniforme : elle est plus grande au voisinage du point A, quandelle est près du soleil, elle diminue au contraire quand sa distance au

Soleil augmente ;i° Appelons T le temps que met la planète, partie du point A, à revenir

à ce même point t ce temps s'appelle la révolution sidérale de la planète.

Appelons a a la longueur du grand axe j la troisième loi de Keplersignifie que :

soient donc deux planètes ; la première décrit autour du Soleil, pendantle temps T, une ellipse dont le grand axe est a a ; la seconde décrit pen-dant un temps T'une ellipse dont le grand axe est a a'. D'après la troisièmeloi de Kepler, on aura toujours

quelles que soient les deux planètes considérées.

C'est en dépouillant les observations do Tycho-Brahô quo

Kepler a découvert ce3 lois, et a fait faire à l'Astronomie un de

ses plus immenses progrès.

MOUYENSXrSDE LA TERRE $

10. — Mouvements de translation de la Terre autour du SoKMl.

— La Terre décrira donc autour du Soleil uno ellipso dont cet

oslro occupera un foyer (fig. 5).

t'Kilo met uno année environ à rovonir au mémo point do son

orbito et elle parcourt cette orbito dans le sens invorse du

mouvemont des aiguilles d'une montre.

Le point A où la Terre est plus près du Soleil s'appello le

périhélie; le point A' où sa distance à l'astro est maxlma se

nommo l'aphélie.L'excentricité de l'ellipse parcourue par la Terro autour du

Soleil est très faible : 1/60 environ. La distance moyenne dos

deux astres est 148000000 do kilomètres; le grand axe do

l'orbite terrestre a uno longueur égale a 297 5oo 000 kilomètres.

La longueur totalo do l'ellipse mosuro le chemin parcouruen un an par lo contro de la Terro autour du Soleil j ce che-

min annuel est égal à 930 millions de kilomètres. Celle dis-

tance étant parcourue en trois cent soixante-cinq jours et six

heures, cela donnerait comme vitesse moyonne 106000 kilo-

mètres à l'heure.

Mais nous savons, par la deuxième loi de Kepler, quo la

vitesse de la Terre sur son orbite n'est pas uniforme ;,plus

grande au périhélie, en A, elle diminue à l'aphélie, en A'.

Quand la Terre a sa plus faible vitesse, elle marche encoro à

raison de 28900 mètres à la seconde; cela se produit vers le

"juillet. Au 1" janvier, la vitesse est maxima, la Terro est à

l'aphélie, et elle parcourt 3o 000 mètres par seconde.

L'orbile elliptique de la Terre se nomme l'Ècliptique.

11. — Mouvement de rotation de la Terre. —>En môme temps

qu'elle se déplace autour du Soleil, la Terre tourne sur elle-

io PHYSIQUEDU GLOBE

même autour de la ligne de ses pôles. Ce mouvement s'accom-

plit en sons Inverse des aiguilles d'une montre (fig. 6) comme

lo montrent les flèches tracées à côté de

l'Equateur et d'un parallèle.La superposition do ces doux mouvements

se comprend très bien si l'on pense à la

comparer au mouvement d'un couple de

valseurs : lo couplo tourno sur lui-mômo,

tout en tournant autour du salon dans lequelil se trouve Le double mouvement de la

Terre autour du Soloil est de mémo nature.

La vitesse angulaire de la Terre n'est

pas énorme: un tour en vingt-quatro heures;

cela correspond cependant à dos vitesses considérables pourles points do la surface. C'est ainsi que chaquo point do l'Equa-teur parcourt 465 mètres par seconde. Cette vitesse, bien queconsidérable est, comme on lo voit, bien faible par rapport à

la vitesse du mouvement de translation, puisqu'elle n'en est

que la 67' partie.La Terre ne se meut donc pas sur son orbite comme le ferait

une boule qui roulerait sur le sol : il faudrait pour cela qu'ellefit 67 tours sur elle-même on vingt-quatro heures. La Terre

chemine comme une boule qui parcourrait cette route avec la

môme vitesse, mais sans rouler, en glissant, de façon à no

faire sur son axe qu'un tour par jour.On peut se demander comment aurait pu être donnée une

impulsion initiale susceptible d'imprimer à la Terre ce double

mouvement. En admettant qu'une impulsion unique en ait été

la cause, on voit que cette impulsion n'était pas une force pas-sant par le centre de la Terre, mais à côté de son centre, sui-

vant une direction qui s'en écarte de 33700 mètres environ,

c'est-à-dire de -4— du rayon.189

J

Et si l'on voulait se représenter cetto impulsion par une

expérience faite sur le tapis d'un billard, il faudrait prendreune boule de 189 millimètres do diamètre, dont la riVatière, dispo-sée en couches concentriques, aurait la môme disposition quecelle

qui constitue la Terre ; on pousserait cotte bille avec une

MOUVEMENTSDE Li VSXRE IV

tige dirigée suivant une droite passant h un millimèli'é^n

centre, et au môme'niveau que luis la boulo prendrait des

mouvoments de rotation et de translation qui seraient ontro

eux comme les deux mouvements de la Terro.

12. — Inclinaison de la ligna des pôles sur l'Éçliptlque.—

Mais la Terro, en exécutant son double mouvement, présenteencore une particularité i La ligne despotes, autour do laquelles'effectue sa rotation propre, n'est pas perpendiculaire au plande son orbite : elle est inclinée sur ce plan d'un angle égal a

66%3o'. Cela rovlent à d,ire que l'Equateur terrestre fait avec

le plan de l'Éçliptlque un angle do u3',3o', complémentaire du

précédent par rapport h un angle droit.

Nous reviendrons, en Météorologie, avec plus de détails,

sur ce point particulier, et nous verrons que cette inclinaison

est la cause de l'inégalité des jours et des nuits, ainsi quecelle des saisons. a

13. — Démonstration de la rotation de la Terre.—- Pendule de

Foucault. — Il existe plusieurs preuves de la rotation de la

Terre.

D'abord, la Terre est uno planète du système solaire; or

toutes les planètes tournent, et leur mouvement est obser-

vable : la terre, si elle était immobile, ferait seule exception à

la règle commune, ce qui est peu probable. .

Nous verrons plus loin que, pour qu'un corps décrive une

orbite fermée autour d'un point, il faut qu'il soit attiré parune force placée à ce point, Donc, si les étoiles tournaient

autour de la ligne des pôles de la Terre, il faudrait que,, sur

cette ligne, des masses fussent étagées de distance en distance

pour servir do centres d'attraction aux étoiles qui décrivent

leurs orbites respectives. L'observation n'a jamais révélé l'exisr

tence do ces masses.

Mais une preuve directe, physique, de la rotation de la

Terre a été fournie pour la première fois en I85I par le physi-cien français'Léon Foucault : c'est l'expérience dit pendule du

Panthéon. ;

Foucault s'est basé sur un© curieuse propriété dit p en-

Il PHYSIQUEDU GLOBE

ditle ; l'invariabilité do son plan d'oscillation. Voici comment

on la démontre.

Prenons'(fig. 7) un petit pendule suspendu à une potence do

bois; lançons-le dans une direction déter-

minée. Uno fois lo pondulo lancé, faisons

tourner lentement la potenco autour do son

(xo de symétrie; lo plan dans lequel oscille

le pondulo no bougera pas, et, si l'on con-

tinue à faire tourner lo support, la potence

qui se trouvait d'abord perpendiculaire au

plan d'oscillation du pendule, finira pararriver dans co plan, sans que le penduleno soit écarté un seul instant de sa direc-

tion première.Le plan d'oscillation d'un pendule constituo donc un véri-

table repère pour les mouvements des corps environnants.

Voici comment Foucault se servit do cette propriété pour éta-

blir expérimentalement la rotation do la ^^^Terro.

Au sommée du dôme du Panthéon, il

accrocha l'extrémité d'un long fil d'acier

do 67 mètres do longueur, portant une

boule B do 28 kilogrammes; sous cette

boule, dans lo prolongement du fil, était

fixée une aiguille d'aciers (fig; 8).-A chaque

oscillation, l'aiguille est obligée de traver-

ser un petit tas do sable, S, dont elle

entame la crôto.

Nous savons par l'expérience précédente

que le plan dans lequel oscille le penduleest invariable. Si donc la Terre ne tourne

pas, l'aiguille qui termine le pendule repas-sera toujours dauslo premier sillon qu'elleaura tracé sur lo sablé; si. au contraire,

nous la voyons chaque fois tracer son pas«

sage nouveau à côté du précédent, c'est

qu'il y a un déplacement relatif du sable et du pendule. Nous

savons par la petite expérience du support tournant, que ce

MOUVEMENTSDE l,i TERRE 13

n'est pas au pondulo qu'il faut attribuer co mouvement, puisqu'iloscille dans un plan invariable C'esldonc fa la Terro qu'il faut

l'attribuer; c'est la Terre qui, supportant lo tas do sable, vient

à chaque oscillation en présenter une partie encore intacte- a

la morsure invariable du pendule, montrant ainsi par la con*

tinuité do la brèche, la continuité du phénomène de sa rotation.'

L'expérience a été réinstallée au Panthéon par les soins de

M, Berget, en octobre 190a. Elle est saisissante Un observa-

teur placé en face du pendule voit l'aiguille mordre lo tas do

sable toujours en oUant vers la gauche : cela prouve, que la

Terre, entraînant le sable, se déplace vers la droite, commo

nous l'avons dit précédemment.

14. —Particularités de l'expérience de Foucault. — Influence

de la latitude. — Nous allons entrer dans quelques détails sur

cette belle oxpérience, dont l'étudo n'est pas aussi simplo

qu'elle semble tout d'abord, . .

Si l'on observe, à Paris, l'angle dont semble se déplacer le

plan d'oscillation du pendule, on trouve que cet anglo corres-

pond à une vitesse de rotation d'un tour en trente-deux heures.

Or la Terre fait, sur elle-même, un tour en vingt-quatreheures. D'où provient cette différence ?

Elle provient de ce que nous né faisons pas l'expérience au

pôle nord, mais à un lieu

dont la latitude est ).. .-

Supposons que nous

fassions l'expérience au

pôle nord : les conclu-

sions précédentes s'ap-

pliquent littéralement 3la verticale du Heu coïn-

cidera avec l'axe'de la

Terre, et un point du

globe fera, en vingt-quatre heures, un tour

autour du plan d'oscilla-

tion du pendule; celui-ci

paraîtra donc, inversement, faire un tour en vingt-quatre heures.

Fi*. <K

U PHYSIQUEDU GLOBE

, Transportons maintenant notro expérience fa l'Equateur : La

verticolo du point E (fig. 9) sera OEF, perpendiculaire a la

ligne des pôles, Matérialisons lo plan d'oscillation, ot repré-sentons-le par lo carré MN. Lo pendule oscillera dans ce plan

qui doit roster invariable; c'est le plan mémo do l'Equateur;or, on voit que, co plan, perpendiculaire & l'axe de rotation,

est effectivement invariable; la verticale, toujours dirigée vers

lo centro reste dans ce plan. Le pendule n'effectuera, par con-

séquent, aucun mouvement apparent de déviation, et l'aiguilletracera toujours le même trait dans lo sable.

Donc, au pôle, vitesse égalo à cello do la Terre : un tour en

vingt-quatre heures; à l'Equateur vitesse nulle. A une latitude

intermédiaire, on doit donc s'attendro à un résultat intermé-

diaire, c'est-à-dire à une vitesse intermédiaire entre la vitesse

réelle do la Terre, et une vitesse nullo qui correspondrait à

une rotation infiniment lente, c'est co qu'on observe en effet.

Dans l'hémisphère sud, les phénomènes sont identiques, mais

de sens contraires.

Le théorème de la composition des rotations permet de serrer le phé-nomène de plus près.

On démontre en Mécanique que les rota-tions se composent comme les forces, suivantla règle du parallélogramme. On représenteune rotation par une flèche, dirigée suiventl'axe de rotation, et dont la longueur est pro-portionnelle à la vitesse du mouvement rotatif.

Considérons la Terre 0 (fig. 10). Repré-sentons par PR sa rotation autour de sonaxe. En un point A, de latitude >.,la verticaleest OA. Le pendule doit donc osciller autourde OA. Menons par A une droite A égaleet parallèle à PR : décomposons cette rota-tion en deux autres : l'une AR', dirigée

suivant la verticale du heu, 1autre AM, dirigée suivant la tangente auméridien. On voit que la rotation apparente, AR', autour de la verticaledu Heu, a pour expression

AR' = Ar. cos a !

et comme a = 90°—)., on a : •"

AR'=Ar.s!n>.

MOUVEMENTSDE LA TERRE |$

Tout se passe donc, quand on observe la rotation apparente autour de

la verticale d'un lieu de latitude >, comme si la Terre, au Heu de tourner

aveu uno vitesse angulaire u, qui est celle qu'elle a autour de son axe,tournait avec une vitesse angulaire */ donnée par la relation

(l)^ sa Msln\

'V

si l'on fait le calcul pour les latitudes de Paris, on trouve 3a heures pourdurée de la rotation apparente i c'est ce que l'expérience vérifie.

L'analyse complète de l'expérience de Foucault est une des questionsles plus délicates de la Mécanique rationnelle i nous nous bornerons, Ici,aux généralités que nous venons do donner pour expliquer dans ses

grands traits cette magistrale démonstration de la rotation de notre

planète.

Remarquons toutefois, avant d'aller plus loin quo c'est uno

véritable conquête do la Physique dans le domaine de l'Astro-

nomie. En effot, grâce à la formule (i),on voit que si l'on

observo la vitesse apparente w', la seule inconnue est )«• On

peut donc déterminer la latitude d'un lieu sans observations

astronomiques. ,

15.—Conséquences mécaniques de la rotation de la Terre.—

Les conséquences de la rotation delà Terre sont des plus im-

portantes, et il importe d'y donner toute son attention, car elles

sont la base des phénomènes généraux de la circulation des

eaux de la mer, et do la circulation atmosphérique.i° Déviation vers l'Est dans la chute des corps, —/Si nous

laissons un corps tomber librement d'une certaine hauteur, il

doit dévier légèrement de l'Ouest vers l'Est, dans le sens du

mouvement do la Terre : en effet, la vitesse du point de

départ, due à la rotation de la Terre, est plus grande que celle

du point où il touchera le sol, puisque ce dernier point est

plus rapproché de l'axe. Le corps doit donc tomber en avant

dans le sens du mouvement, c'est-à-dire vers l'Est. Cette dé-

viation est d'ailleurs très petite et très difficile à mesurer : à

l'Equateur, un corps tombant do IOO mètres de hauteur, ne

dévierait vers l'Est que de 33 millimètres. Aussi ne parlerons-nous pas des expériences de vérification faites jusqu'à présent,et qui paraissentcomporter, mêmeles plusrécentes, des causes

d'erreur considérables.

6 PHYSIQUEDU GLOBE

a0 Déviation de la trajectoire des corps en mouvement. — On

démontro en Mécaniquo que, à la surface do la Terro, tout

corps oii mouvement so trouve dévié à chaquo instant de la

direction qu'il avait précédemment, parle fait do la rotation

do la Terro. Ce théorème est d'une importance capitalo au pointde vuo do la météorologie, aussi allons-nous l'énoncer com-

plètement :

Par le fait de la rotation de la Terre, tout corps en mouvc'

ment se trouve dévié vers la droite de sa trajectoire dans Vhé-

misphère Nord, vers la gauche dans l'hémisphère Sud,

3* Nous verrons enfin, plus loin, que la rotation do la Terro

a pour effet de diminuer la posantour apparente à mesure qu'onso rapproche do l'Equateur, par suite do l'augmentation de la

force centrifuge, et qu'elle est la cause de la forme réelle du

globe, qui, au lieu d'être une sphère parfaite, est un ellipsoïdo

légèrement aplati.

16, — Perturbations dans les mouvements de la Terre. ~ En

réalité les mouvements de la Terre sont plus complexes qu'uno

simplo rotation et une translation, d'autres mouvements se

greffent sur les premiers; mais,.pour en comprendre la nature,il nous faut d'abord connaître la cause du mouvement généralde la Terre, c'est-à-dire étudier la gravitation universelle.

m

GRAVITATION UNIVERSELLE

17. — Masse d'un corps.— Loi de Newton. — Lo mot 'masse

éveille dans l'esprit do chacun uno idée qu'il est utilo do pré-ciser avant d'aller plus loin.

Si tous los corps étaient formés d'une matière unique, agglo-

mérée, dans tous, de la même façon, la masse d'un corps serait

proportionnelle à son volume. Mais la constitution des corpssi variés que nous montre la nature est loin d'être la même;

aussi faut-il chercher au mot masse un sens mécanique.On sait que, si une force constante agit sur un corps, elle lui

imprime un mouvement uniformément accéléré, c'est-à-dire

que la quantité dont s'accroît la vitesse de ce mouvement pen-dant des temps égaux est toujours là mémo : cette quantité

qu'on représente par y s'appelle l'accélération du mouvement

considéré.

Si l'on considère un corps quelconque et qu'on fasse agirsur lui uno certaine force F, ce corps prend un mouvementdont

l'accélération est y; si nous faisons agir sur lui une force F'

plus grande que F, le corps prendra un mouvement dont l'ac-

célération sera y* plus grande que y. Une troisième force F''

donnera au même corps une accélération y"> et ainsi do

suite.

Or, si l'on a déterminé los forces F, F', F"* et qu'on mesure

avec soin les accélérations y, y1,y" qu'elles produisent, on cons-

tate toujours qup l'on a la relation

BERCET.Géophyitque.

18 PUYSIQUEDU GLOBE

Les forces sont proportionnelles aux accélérations qu'elles

impriment au mouvement d'un même corps.Il y a donc un rapport constant entre uno forco et l'accélé-

ration qu'ello communique à un corps sur lequel elle agit. Ce

rapport constant se nomme LA MASSEdu corps.On aura, par conséquent :

ou

la forco s'exprime donc par le produit de la masse du corps

par l'accélération qu'elle lui communique.Loi de Newton. — Cela posé, voici la loi énoncée pour la

première fois par Newton, et qui résume dans une forme simple,la nature et la grandeur des forces qui existent entre les corps

placés dans l'espace.Deux corps quelconques s'attirent avec une force qui est pro-

portionnelle à leurs masses et en raison inverse du carré de

leurs distances.

Ce qui veut dire que si nous considérons deux corps dont

les masses soient respectivement m et m', séparés par une dis-

tance r, il existera entre ces deux corps uno force attractivo

f, dont l'intensité sera donnée par l'expression

(0

K est un nombre constant, un coefficient que nous détermine-

rons par l'expérience, et qui se nomme la constante de la gravi-tation. La valeur de K est très petite numériquement, elle est:

ce qu'on écrit plus simplement

Nous verrons plus loin par quelles méthodes expérimentaleson a pu déterminer ce coefficient fondamental.

GRAVITATIONUNIVERSELLE 19

18.—signification physique du coefficient K.—Le coefficient K

n'est pas, commo on pourrait le croiro, une simplo abstraction

arithmétique : il a une signification physique sur laquelle il y

a lieu d'insister.

Dans la formule (i) nous pouvons supposer que//} et /«'soient

égales à l'unité de masse; nous pouvons supposer aussi que la

distanco /'soit égale à l'unité de longueur. Dans ces conditions

m =m' — i, /•= i, la formule (i) se réduit à

donc : la constante Kde la gravitation est l'intensité de la force

avec laquelle s'attireraient deux masses, égales à l'unité de

masse, et situées à l'unité de distance l'une de l'autre.

Si les masses m et m' son oxprimées en grammes et si la

distanco /• est exprimée en centimètres, la force / sora expriméo

en dynes,

La dyne est l'unité de force dans le système d'unités C, G. S. ; c'est laforce capable d'imprimer à une masse d'un gramme ur •: accélération d'uncentimètre par seconde. Cette force est [très »i»ible,pu .que la dyne est la

<)8i«partie du poids d'un gramme, c'est à peu près le poids d'un milli-

gramme. On voit donc que le coefficient K représente une force très

petite. .

19. —La loi de Newton découle des lois de Kepler,— La loi do la

gravitation universelle n'est pas une loi nouvelle à ajouter aux

lois de Kepler : ces lois sonteonnexes

les unes des autres ; en particulier,en partant des lois de Kepler, on

peut arriver à la loi do Newton

comme conséquenco nécessaire.

Nous allons en donner une démonstra-tion simple; mais auparavant, il sera peut-être utile de rappeler quelques propriétésdu mouvement circulaire uniforme.

a. Mouvement circulaire uniforme, -r-Considérons (fig. n) un corps M mobilesur une circonférence de rayon R qu'il parcourt avec une vitesse uni-forme. On peut réaliser ce cas en imaginant le corps M relié au point

Fig. ii.

ao PHYSIQUEDU GLOBE

fixe 0 par un fil inextensible, et en supposant que le mobile ait reçu à

l'origine une vitesse v dirigée suivant MN,Au bout 'd'un temps très petit, t, le mobile M est arrivé en M', ayant

décrit un arc MM' que, s'il est très petit, on pourra confondre avec sacorde. Puisque, dans ce mouvement, le mobile n'a pas suivi la directionMN de son impulsion initiale, c'est qu'il a été sollicité par une force y di-

rigée vers le centre, et qui lui aurait fait parcourir l'espace MP pendantque la vitesse initiale seule lui aurait fait parcourir le chemin Mil.

Or, pendant le temps très petit, t, que nous avon3 considéré, on peutsupposer la force ç constante en grandeur et en direction ; elle a donc,

pendant ce temps t, imprimé au mobile M un mouvement uniformément

accéléré, dont l'accélération serait y j on a donc, en vertu des lois connuesdu mouvement uniformément accéléré :

(')

Mais, d'autre part, le mouvement uniforme, produit par l'impulsiondirigée suivant MN, nous donne pendant le même temps t la valeur de

l'espace parcouru Mil :

(»)

de plus, par suite d'un théorème connu de géométrie élémentaire, on a

remplaçons M'P par son égale Mil, il vient :

PQ est égal à ail—PM. Nous avons supposé t assez petit pour quel'arc MM puisse être confondu avec sa corde : dans ces conditions, nous

pouvons négliger PM vis-à-vis de R et prendre PQ égal à ait ( Il vientdonc s

remplaçons, dans cette égalité, PM et Mil par leurs valeurs (i) et (a), Ilvient !

d'où nous tirons

C»)

y est exprimé en centimètres ; c'est l'accélération due à la force ç qui asollicité le corps. Pour avoir cette force ? en d'jncs, il faut multiplier y par

GRAVITATIONUNIVERSELLE

la masse wi du corps mobile (17), et l'on a :

11

C)

Donc : pendant la durée du mouvement de rotation, le fil tirera le corps M

avec une force —jy- que l'on appelle la force centripète. Le fil sera donc

tendu, et, par conséquent, le mobile M tirera inversement sur lui avec

une force 7' égale et opposée à ç, que l'on appelle la force centrifuge, dont

la formule (\) donne également la grandeur.

Dés'gnons par T le temps que le mobile M met à parcourir la circonfé-

rence entière, d'un mouvement uniforme, avec la vitesse v; on a donc :

a ft R = v T

d'où l'on tire sv = a it R

remplaçons dans la formule (3) t>par cette valeur, nous aurons pour l'ex-

pression l'accélération centrifuge :

(i)

et, en vertu de la formule (i), l'expression de la force centrifuge 7 de-viendra :.... \ rc»R»»(°) ?=J-rr-T—

Telle est l'expression de cette force, dont l'existence est une consé-

quence de la rotation elle-même, et dont de nombreuses expériences de

Physique permettent de cons-tater la nature et la grandeur.

b. Démonstration de la loi deXctvton. —- Soit S le centre dusoleil (fig. n), et A celui d'une

planète à un moment déterminé.Pendant un temps /, très petit,cette planète décrit l'arc AU,et, si aucune cause n'agissaitsur elle, pendant l'intervalle /

suivant, elle décrirait un arc UC,égal à AU et situé sur son prolongement. Mais la première lot de Kepler.nous dit que l'orbite est curviligne 1.la planète décrira dor.c l'arc UD.

Pour être ainsi dévié de la direction UC, il faut qu'elle soit soumise hune force déviante agissant sur elle à chaque instant. Cherchons d'abordla direction de cette force.

t'Ig. i».

aa PHYSIQUEDU GLOBE

La seconde loi de Kepler nous indique que

surface SAH = surface SBD

puisque ces deux triangles représentent les aires balayées pendant des

temps égaux / par le rayon vecteur allant du Soleil à la planète ; d'autre

part les triangles SAB, SUC sont égaux comme ayant leurs bases égales,situées sur une même droite, et un sommet comme en S, par conséquentmême hauteur. On a donc :

SBD = SAB = SBC

il en résulte que les triangles SUD et SUC sont équivalents ; or, ils ontune base commune SU i il faut donc que les deux sommets opposésC et D soient situés sur une ligne CM parallèle à cette base, pour qu'ilsaient mêmes hauteurs. •

Construisons le parallélogramme BCDIi> ; nous voyons que, pour par-courir UD au lieu de UC, la planète a dû être soumise à deux actions,celle de sa vitesse initiale qui l'avait transportée de U en C, et celle d'uneforce qui lui aurait fait franchir la distance UE. Cette force est donc dirigéevers le Soleil. Newton la nomme attraction.

Comme l'excentricité des ellipses décrites par les planètes est tou-

jours très faible, nous pouvons, dans cette démonstration élémentaire,nous contenter, comme approximation, de les supposer circulaires. Alors,les secteurs balayés dans des temps égaux devant être égaux (ac loi), les. vs le seront aussi, et nous retombons dans le cas que nous venons

d'étudier, celui du mouvement circulaire uniforme. L'attraction n'est,dans ce cas, autre chose que la force centripète, dont l'accélération y nousest donnée par la formule (5)

R représentant la distance de la planète au Soleil, T désignant la durée desa révolution sidérale.

La troisième loi de Kepler va maintenant nous servir à calculer lïn/en-site de la force attractive,

En vertu de cette troisième loi, le rapport de T1 à H5 est une quantitéconstante pour toutes les planètes. Appelons U celte constante, nous avonsdonc :

multiplions cette expression par la précédente : il vient

GRAVITATIONUNIVERSELLE aï.

ou :

Si nous voulons avoir la valeur de la force motrice f, il faut multiplier

(t;) l'accélération y par la masse m de la planète ; cela nous donne :

et comme l'accélération y est la somme des attractions de tous les éléments

du Soleil, elle est proportionnelle à la masse M de cet astre.A it*

Or y contient en dénominateur les distances R* ; lr terme s~- est cons-

tant ; il doit donc contenir en facteur la masse MG du Soleil ; si donc nous

désignons par K un coefficient numérique, nous aurons

et la force f, qui est égale à »»y, aura finalement pour expression

la force qui s'exerce entre te Soleil ou une planète est donc proportionnelleaux deux masses de ces corps et en raison inverse du carré de leurdistance.

C'est la loi de Newton. — Nous avons vu plus haut la signification phy-sique du coefficient K.

20.—Centre de gravité.— Dans ce qui précède, nos raisonne-

ments ont été faits comme si les masses agissantes étaient

réduites à de simples points géométriques. Dans la réalité, il

n'rn est jamais ainsi et tous les corps ont des dimensions ap-

préciables.Il faut cependant, du principe do l'attraction pour deux

points seulement, pouvoir déduire par le calcul la direction et

l'intensité de l'attraction qui s'exercera entro deux corps de

formes et do dimensions quelconques.Si deux corps sont vis-à-vis l'un de l'autre, une particule quel-

conque du premier attire toutes les molécules du second et s'en

trouve également attirée, et inversement. Toutes ces attractions

élémentaires se feront suivant des lignes droites diversement

inclinées les unes sur los autres.

a.4 . PHYSIQUEDU GLOBE

Mais l'on démontre, en Mécanique rationnelle, qu'il existe

dans chaque corps un point tel qu'en le joignant par une ligne

droite au point correspondant situé dans l'autre corps, l'attrac-

tion résultante se fera suivant cette ligne droite, comme si

toute la masse de chacun des deux corps était concentrée res-

pectivement en ces deux points, qui sont les centres des attrac-

tions élémentaires.

Quand les corps, placés à des distances finies, changent soit

leur distance, soit leur orientation, ces centres se déplacent et

changent de position dans l'intérieur des corps correspon-

dants.

Mais si la distance des deux corps qui s'attirent devient très

grande par rapport à leurs dimensions, chaque centre s'arrête

à une position déterminée, fixe pour chaque corps, que l'on

appelle son centre de gravité, ce qui est indépendant de son

orientation.

C'est précisément le cas des planètes et du soleil : les dis-

tances énormes qui séparent ces astres permettent de simpli-

fier les calculs d'attraction et de supposer leurs masses entiè-

rement concentrées à leurs centres respectifs.Mais cette simplification n'est plus permise si les distances

ne sont plus très considérables : c'est lecas delà distance entre

la Terre et la Lune, qui n'est que 60 fois lo rayon de la Terre.

Si la Terre n'est pas rigoureusement sphérique, la déformation

qu'elle présente infiuera sur lo mouvement de la Lune pour en

troubler la régularité; c'est môme de cette façon qu'on a pu

calculer uno première valeur do l'aplatissement de la Terre,

déduite des irrégularités observées dans lo mouvement de la

Lune.

21. —Attraction des masses sphériques.— Si les deux corps

qui s'attirent sont géométriquement sphériques, on est en pré-sence d'un cas particulier d'attraction où lo calcul se simplifie

beaucoup.

Supposons une matière attirante disposée en uno couche

sphérique d'épaisseur uniforme. Voici les deux théorèmes

remarquables que l'on démontre en Mécanique :

l'L'attraction d'une couche sphérique homogène sur un point

GRAVITATIONUNIVERSELLE a5

extérieur est la même que si toute la masse de la couche se

trouvait réunie au centre de la sphère.a0 L'action d'une couche sphérique homogène sur un point situé

à L'INTÉRIEUR de cette couche est nulle.

Cela veut dire que, si l'on considère

plusieurs couches sphériques disposéesen couches concentriques (fig. i3) un

poinfA, extérieur à l'ensemble, sera attiré

comme si toutel la masse des deux cou-

ches (i) et (a) se trouvait concentrée au

point 0.

Un point B, situé entre les deux, ne

subira que l'action de la couche (i) sup-

posée ramenée en 0 : comme il est intérieur à la couche (a), il

n'en subira aucune action.

Enfin, un point C situé à l'intérieur .des deux couches, no

sera soumis à aucune forco attractive do la part de ces deux

couches.

Il résulte de là que l'attraction de deux boules sphériques

peut toujours so calculer en déterminant leurs masses et la

distance do leurs deux centres.

22. — Pesanteur à la surface de la Terre. — Verticale. — Puis-

que, d'après le théorèmo précédent, tout point situé à l'exté-

rieur d'une sphère formée do couches sphériques homogènesest attiré comme si la masse de toutes ces couches était réunio

à leur contre commun, un point quelconque, placé près de la

surface de la Terre, doit être attiré vers le centre de celle-ci.

C'est ce que l'expérience vérifie : tout corps, abandonné à

lui-même, tombe suivant la direction du centre de la Terre,attiré qu'il est par ce centre conformément à la loi do Newton.

Si, pour empêcher lo corps de tomber, on le suspend à un fil

retenu à un point fixe, la direction do ce fil, tendu parle corpsattiré, est précisément celle du centre de la Terro : on l'appellela verticale du lieu do l'oxpôrience, l'attraction terrestre porte,dans ce cas, le nom do pesanteur.

Comme, dans co cas lo corps ost A uno distance très grandedu centre de la Terre, la direction du fil passera aussi par le

Vig. 13.

a6 PHYSIQUEDU GLOBE

centro do gravité du corps suspendu : è'est sur ce principe

qu'est basée la méthode classique donnée dans les cours de

Physique pour' déterminer empiriquement le centre de gravitédes corps non géométriques.

En un môme lieu, deux verticales voisines font entre elles

un si petit angle qu'on peut les considérer comme parallèles ;

de mémo los attractions exercées par le centre de la Terre sur

deux points voisins l'un de l'autre sont sensiblement égales, si

la différence do hauteur des deux points au-dessus du sol n'est

pas très grande. On pont alors les considérer comme étant à

la môme distance du centro, et l'attraction de la Terre sur l'unité

de masse de chacun d'eux sera la môme ; c'est ce qu'on exprimeen disant que : dans un môme lieu la pesanteur est une forceconstante en grandeur et en direction. Mais ce n'est là, on lo

voit, qu'une expression approchée, suffisamment pour les

besoins do ht pratique, mais nullement rigoureuse.

23. — lois de la chute des corps.—

D'après cela, si nous

étudions sur une faible hauteur l'action do la pesanteur sur

un corps susceptible de tomber librement, nous pourrons con-

sidérer la pesanteur comme une force suffisamment constante

dans ces conditions.

Or, on sait qu'une force constante agissant sur un corps lui

l'ommuniquo un mouvement uniformément accéléré.

Los lois do la chute dos corps seront donc celles du mouve-

ment uniformément accéléré, c'est-à-diro que, en désignant par

g l'accélération de la pesanteur, on aura, pour la vitosso au

temps /.

et pour 1 ospacc parcouru

la valeur do g, a Paris, est

#.-=981 centimètres

c'est-à-diro que la vitosso d'un corps tombant, à Paris, d'uno

faible hauteur, s'accroît do 981 centimètres à chaque secondo

do chute.

GRAVITATIONUNIVERSELLE'

if

24. — Relations entre le poids et la masse d'un corps.—

Nous avons vu, en commençant ce chapitre, que les forces agis-sant successivement sur un même corps sont proportionnellesaux accélérations qu'elles lui communiquent, et que ce rap-

port constant entre la force et l'accélération s'appelle la; masse

du corps.On peut considérer, parmi les forces susceptibles d'agir sur

un corps, la pesanteur. La résultante do toutes les attractions

du centre de la Terre sur les particules élémentaires d'un

corps s'appelle son pofâs, et cette résultante est appliquée en

un point qui n'est autre que son centre de gravité.

Représentons par p le poids, par m la masse du corps con-

sidéré, appelons g l'accélération de la pesanteur MI lieu do

l'expérience (à Paris §•= 981)» nous aurons donc

d'où l'on tire

On voit dès lors que si les masses sont exprimées en

grammes, le poids d'une muse d'un gramme sera égal à

981 unités de forces ou dynes. Uno dyne est donc une forco

égale n —rr—du poids d'un gramme.

25. — Identité de la pesanteur et de l'attraction universelle. —

Les phénomènes de la pesanteur que nous observons à la sur-

face du globe sontdonc des cas particuliers de ces phénomènes

généraux qui sont régis, dans l'Univers entier, par la loi de

Newton.

On peut montrer do plusieurs manières qu'il y a identité abso-

lue entre les deux phénomènes, par exemple, comme on le fait

souvent, en calculant los constantes des mouvements de la Lune,mais nous ne donnerons ici qu'une seule démonstration, phy-

sique celle-là, et facilement réalisable avec une bonne balance,c'est l'expérience remarquable faite par lo savant physicienallemand von Jolly, Voici sur ijuel principe repose cette expé-rience.

a8 PUYSIQUEDU GLOBE

Considérons (fig. «4) un corps A, do poids p, de masse m,

placé à la. surface de la Terro : nous pouvons déterminer son

poids//à l'aide d'une balance précise.Portons ce corps à un niveau supé-

rieur, en B, do façon à l'élever d'une

hauteur h au-dessus de sa première

position ; dans cette seconde station,'

le corps se trouve plus loin du centre

de la Terre; la force attractive que ce

centre exerce sur lui a donc dû dimi-

nuer; et si nous pesons successivement

lo corps en B ou en A, en l'équilibrantavec un poids qui reste toujours au

même niveau, nous devrons trouver

un pouls // différent de p, si la pesanteur et 1 attraction sont

choses identiques.

Le calcul de la différence de poids en A et en B se fait très simplement.Dans le premier cas, en A, le corps est à une dislance R du centre

de la Terre; dans le second cas, il en est à une distance R -f- //. Les in-tensités des attractions sont en raison inverse du carré des distances.

Hg. 14.

On a donc t

et, par application d'une propriété connue des proportions t

p — p', c'est justement la différence ±p qu'il s'agit de calculer; // c'est le

poids &la station supérieure ; nous avons donc :

dans la parenthèse, nous pouvons négliger h vis-à-vis de 2 II (1 R est le

diamètre de la Terre) et réduire cette parenthèse à a R ; il reste donc, en

supprimant te facteur 11 haut et bas t

C)

GRAVITATIONUNIVERSELLE "»9

telle est la formule qui donne la diminution relative de poids d'un corps

quand on le déplace verticalement d'une hauteur /».

Appliquons le cas à la Tour Eiffel. Cherchons combien un poids «Je

10 kilos perdra de poids apparent en passant du bas en haut de la Tour.

Ici, A=s3oo mètres; a A= Goo mètres > R, rayon de la Terre est égaleà Gooo kilomètres environ ; donc

Un poids de to kilogrammes perdra donc un dix-millième de

sa valeur, soit MMgramme, quand on le déplace de 3oo mètres

do hauteur.

Von Jolly a fait l'expérience dans des conditions encore plus

simples : il a pris uno excellente balance de précision et dans

ces conditions undéplacement

de trois mètres suffit à mettre

la variation en évidence.

En effet, si h = 3 mètres, on a :

Or il existe des balances (celle du Laboratoire des recherches

physiques de la Sorbonne, par exemple) qui peuvent porter

IO kilogs en restant sensibles à — de milligramme.

Le millionième de io kilogrammes est.i milligramme, et la

balance accuse le dixième de ce poids : l'exj.érience peut donc

se faire avec un déplacement vortical dt- 3 mètres seulement.

Voici comment on la réalise.

A la station supérieure (fig. io)on installe la balance, sous

le plateau do laquelle pend un long fil/ de longueur h.

On fait uno première pesée en mettant le poids à déplaceren P (t" position), et on lui fait équilibre par de la grenaille do

plomb, R.

Cela fait, on suspend lo poids au bout du fil, en P, (af posi-

tion) i on constate qu'il faut ajouter une surcharge à la grenaillo ;

appelons An cette surcharge, c'est la différence des deux attrac-

tions. Si labalancoost rigoureusement juste, il suffit do l'ajouteren r.\ sinon, on met d'abord quelques poids fractionnaires à

3o PHYSIQUEDU GLOBE

côté de P et on les enlève dans la seconde position jusqu'à co

que l'équilibre soit établi.

Hg. 15.

Celte belle expérience montre donc bien que la pesanteurest un cas particulier de la gravitation universelle.

26.—Intérêt que présente la connaissance de la constante K de la

gravitation.— H y a un intérêt capital à connaître le coefficient

K de l'attraction newtonienne; car si l'on connaît l'accélération

g de la posanteur, et que l'on connaisso K, on peut en déduire

immédiatement la masse do la Terre, sans faire intervenir de

phénomènes astronomiques.En effet, soit P lo poids d'un corps do masse m en un lieu

où l'accélération de la pesanteur estg; nous avons uno première

expression de son poids :

P:=mg

d'autre part, puisqu'il y a identité entre la pesanteur et la gra-

vitation, nous pouvons exprimer que ce poids n'est autre quel'attraction que la Terre, de masse M, exerce sur le corps de

masse m, placé à une distancé U du centre. On a alors

GRAVITATIONUNIVERSELLE 3l

égalons les d( xx valeurs de P, il vient

d'où l'on tiro

Or, on conçoit que l'on puisse déterminer g en observant des

corps qui tombent : nous verrons plus loin comment l'étude

des oscillations du pendille fournit ce nombre avec une très

grande précision.

R, rayon de la Terre, est connu, grossièrement par la mesure

de la dépression de l'horizon, et avec une exactitude très con-

sidérable, par les mesures géodésiques dont nous parlerons

plus tard. Donc on peut connaître la masse do la Terre à con-

dition que l'on détermine K; la formule (i) montre même quela précision relative avec laquelle on connaîtra M sera la même

que celle qui donnera K.

Une fois que nous connaîtrons la masse totale de la Terre,comme nous connaissons son volume, déduit de son rayon,nous pourrons calculer sa densité, et nous pourrons en tirer

une conclusion importante au point de vue do sa structure

interne.

Déterminer la constante K revient donc à déterminer la den-

sité de la Terre.

La connaissance du coefficient K est, par suite, d'une impor-tance capitale. Nous allons, clans le chapitro suivant, exposerlos principales expériences à l'aide desquelles on a pu arriver

à le déterminer.

IV

DÉTERMINATION DE LA DENSITÉ DE LA TERRE

I. — MÉTHODES GÉOGRAPHIQUES.

27.—Principe commun à toutes les méthodes. — Ce principecommun à toutes les méthodes de mesure du coefficient K

est de faire agir sur uno petite masse connue m uno grandemasse connue M, que l'on peut rendre fixe. Si la distanco d entre

les centres d'attraction des deux masses est comi^Qk», et si l'on

a des dispositifs expérimentaux assez sensibles et assez précis

pour constater et mesurer la force très faible f qui s'exerce

entre les deux masses, comme d'autre part cette force a pour

expression

tout sera connu dans cette expression, excepté K; on pourradonc en déterminer la valeur numérique.

28.—Méthodes géographiques et méthodes physiques.— Les

méthodes so divisent en deux groupes bien distincts :

l'Celles qui utilisent une grande masse naturelle (montagne,

colline, nappe d'eau), pour produire l'attraction de la petitomasse mobile : co sont les méthodes dites géographiques;

a0 Celtes qui mettent en oeuvre deux masses artificielles que,dans un laboratoire, on approche l'une de l'autre en utilisant

les méthodes les plus précises pour en déterminer l'attraction

réciproque : ce sont les méthodes physiques.

DENSITÉDE LA TERRE . - . 33;

29. — Déviation du fil à plomb par les montagnes. —Méthode/

de Bouguer et de la Condamine. — Celto méthode remarquablefut imaginée et appliquée pour la première fois par los savants

français Bouguer et de la Condamine, lors do leur voyage: au-

Pérou où ils étaient allés mesurer un arc do méridien, en

i736.- "

Voici le principe do cette expérience ;

Considérons doux stations A et A', situées sur un mémo

méridien, et dans chacune desquelles on installo un . cercle

Fig. lO.

méridien précis (fig. iG). Supposons doux observateurs placésh ces deux stations et déterminant chacun, par des observa-

tions d'étoiles, la hauteur du pôle au-dessus de l'horizon : ils

trouveront ainsi des angles ). et)/, égaux aux latitudes respec-tives des deux stations A et A', et la différence ). — ).' de ces

deux angles sera égale à la différence de latitude de ces deux

stations; si la distance entro A et A' est de i 85a mètres, par

exemple, la différence ). — )! sera uno minute, ou 60 secon-

des.

Remarquons quo pour rendro horizontaux los axes H et II'

des deux cercles, on se sort de niveaux à bulle d'air, co quirevient identiquement au môme que si l'on rendait verticaux

leurs axes V et V avec lo fil à plomb à chacune des deux sta-

tions.

Cela posé, supposons une montagne interposée ontro lesdeux stations, qito nous supposerons toujours placées sur un

môme méridien, l'une nu Nord, l'autre au Sud de la montagne,et h la hauteur de son centre de gravité (fig, 17). La masso do

DËROKT.Otophyslque. 3

34 PHYSIQUEDU GLOBE

la nionUgno attirerait la masso suspendue à deux (ils h plomb

disposés on A ot on A', et les dévierait do leur vorlivole réelle.

Dono, quand on réglera les deux cercles placés en A et en A',

leursaxos llj ot \l\ no seront plus horizontaux puisqu'on les

règle d'après la verticale apparente. H en résulte que si.les

deux observateurs déterminent, à ces d^ix stations, la hauteur

du polo au-dessus de l'horizon, ils trouveront des angles a'

et * dont la différence %'— « sera plus grande quo les diffé-

rences V — ), des latitudes géographiques, on aura donc

t est( dès lors, connu par l'observation : c'est la quantité dont

la mesure précise constitue l'expérience.. Or,,de. la connaissance de l'angle t, on peut déduire la

constante de l'attraction. En effet, supposons, pour simplifier,

que les deux stations A et A soient a

des distances égales d du centre de gra-vité G do la montagne; supposons quedes données géologiques permettent de

connaître la masse M do celle-ci, et quesa forme soit assez simple .pour qu'on

puisse déterminer la position do son cen-

tre dé gravité G.

A la.station A^fig. 18}, le fil à plomb, qui devrait pendre

tig. «;•

Fig. 18.

DENSITÉDE LA TERRE 35

on AD, est dévié on AB par la forco attractive f quo la mon-

tagno oxerco sur lui; il est, d'autro part, sollicité par son

poids P. Il prend donc uno direction BC qui sera celle do la

diagonalo'du parallôlogrammo; si los conditions on A et en A'

sont idonliqucs, l'anglo de déviation CBP sera la moitié do

l'écart total observé i. On aura donc i

or, on a :

en désignant par m la masso suspendue au bout du fil à plomb;on a en outre :

d'où en divisant

d'où l'on tire la valeur de K :

(0

dans cette formule, m a disparu par division : l'angle do

déviation ne dépend donc pas do l'importance de la masse quiserait suspendue au fil à plomb, ni de la longueur de celui-ci.

Bouguer et la Condamine ont appliqué, cette méthode on

choisissant deux stations au Nord et au Sud du Chimboraço;mais l'insuffisance des données géologiques, et l'imperfectiondes instruments de mesure des angles il y a 160 ans, no

pouvaient pas les conduire à des résultats bien exacts : ils ont

trouvé pour densité do la terre un nombre .représenté par 6

ou y, la densité du Chimboraço, étant prise pour unité.En refaisant les calculs de Bouguer, déduits de ses observa-

tions, et en leur faisant subir les corrections quo les données

géologiques, plus sûres aujourd'hui, rendaient nécessaires, onarrive à la densité t,83, celle de la montagne étant prise pour

36 PHYSIQUEDUGLOBE

unité. Cela correspond à uno valeur do la rions'ié de la Terre

égalo, envi von, à 4,6.

30.—Expériences de Maskelyne.—L'expérioncodo Bouguer ot

laCondamiiio futropriso en 1778 par lo physicien anglais Maskc-

lync. Il choisit en Ecosso uno montagno isolée, lo mont Shehal-

liait, dont la constitution avait été soigneusement éludiéo parle géologuo llutton.

La distanco dos deux stations choisies, au Nord et au Sud do

la montagne, était do i 33o m a5, co qui correspondait à 4a">94

pour leur différence do latitudo mesurée géodésiquement. Or In

différence de latitude mesurée astronomiquemenl fut trouyéo

égalo 54", C. La différence était donc précisément cet anglo t

qui so trouvait égal à 1 i",G6.Lo calcul do l'attraction do la montagno, seul, dura trois ans.

On traça d'abord un polygone autour do la baso du mont

Shéhallien, et, en menant par los sommets de co polygono.

7a plans sécants, on fit dans la montagno 7a sections idéales,

contenant environ mille points dont on mosura individuelle-

ment la hauteur et los azimuts. On put ainsi avoir desdonnées

suffisantes pour fairo lo reliof oxact de la montagno.On procéda ensuite à la décomposition do la montagno en

éléments do volume dont on calcula les attractions individuel-

les, décomposées suivant l'horizon et lo méridien,

Lo résultat-fut quo la Terre dans son ensemble avait une den-

sité égale à 5 fois celle de l'eau.

31. — Autres méthodes géographiques.— La difficulté, dans

les opérations de ce genre, est de connaître exactement la dis-

position, et les dimensions des couches géologiques qui con-

stituent la. masse attirante.

Airy, en 1886, achorchéà détcrminerla densité delàTorrocn

observant les oscillations d'un pendule successivement à la

surface du sol et au fond d'un puits domino très profond. La

mémo incertitude existait sur le calcul delà masse attirante, il a

trouvé ainsi, pour la densité de la Terre, lo nombre 6,57 qui,,

d'après ce que nous savons aujourd'hui, est un nombre tropfort..

DENSITÉDE LA TERRE 37

Pour éviter l'iiicertitudo dont est entaché lo calcul do la

masse attirante quand cetto masso est de nature rochouso on

peut s'adresser a uno masse d'eau dont la densité est égale à

l'unité par définition. C'est co que j'ai essayé de réaliser, en

i8o3, en mesurant l'attraction produite sur un appareil très

sensible, par une coucho d'eau, pratiquement d'uno étenduo

inllnio, et épaisse d'un mètre.

J'ai ainsi trouvé uno valeur do la densité do la Torro, dont

lo premier chiffre était ô. Lo jour choisi pour l'expérience était,

d'ailleurs tel quo l'attraction do la Luno sur l'appareil fut nulle

à l'houro do l'expérience.'

L'avantage do cetto méthode est la connaissance oxacto de la

forco attirante, son défaut est d'être peu sensible.

32. — Résultats des méthodes géographiques.—

Malgré les

causes d'erreur dont elles sont entachées, les méthodes géogra-

phiques concordent sur co point que la densité de la Terre est

un peu supérieure à 5,

Cola veut diro que, si touto la matiôro qui forme le globeterrestro était broyée et mélangée intimement, un décimètre

cube do ce mélango pèserait un peu plus de 5 Kilogrammes.Mais il règne une incortitudo sur lo premier chifiro décimal

qu'il faudrait écrire.à la suite du nombre 5; cette incortitudo

introduirait ilanslo calcul delà masso une erreur considérable.

Aussi les physiciens ont-ils imaginé pour mesurer la cons-

tante K dos méthodes directes • nous possédons avec.trop peud'exactitude les données géologiques pour pouvoir on déduirela valeur do la constante K si importante à connattro. Il vaut

mieux la déterminer directement et appliquer.la valeur ainsi

obtenue à l'étude de la distribution intérieure des matériaux

qui constituent la terro.

Nous allons exposer, maintenant, les principales méthodes

physiques.

II. — MÉTHODES PHYSIQUES.

33. —Expériences de Gavendish. — C'est en 1798 qttoCaven-

dish, reprenant uno oxpérienco imaginée et ocuïmencée par lo

38 PHYSIQUEDUGLOBE

Rôv. John Mitchell, réussit à mesurer pour la première fois la

forco attractivo qui s'exorco entro deux sphères do faibles

dimensions, misosen présence l'uno de l'autre.

Cavendish, frappé do la petitesso des forces qu'il s'agissait do

mettro on évidence, n'osa pas employer la balance ordinairo,

et employa comme forco antagonisto do l'attraction, l'élasticité

do torsion d'un fil mêtalliquo très fin. Voici comment, on prin-

cipe, était disposé son appareil.Un levier de sapin AB, très

léger (fig. 19), était suppôt .é en

son milieu par un fil d'argent très

fin, OF, fixé par lo haut à uno

poutre solide. Aux doux extrémi-

tés du levier étaient deux balles

de plomb, do masses rigoureuse-ment égales, A et B. Dans ces

conditions, le levier peut osciller

à droito et à gaucho, par suite de

l'élasticité de torsion du fil; dans

co mouvement los boules A et B

cheminent uno circonférence tra-

cée en pointillé sur la figure, et

dont lo centro est en O. Au bout

d'un temps plus ou moins long, le levier AB finit par prendreune position d'équilibre.

On approche alors un système de deux grosses boules égales,

M, N, placées aux extrémités d'uno poutre pouvant tourner

autour de son centre u. La distance dos centresdesdeux gros-ses boules est égale à AB et le point w est dans lo prolonge-ment du fil OF. Dans ces conditions los deux boules MN ont

toujours leur centro sur la circonférence pointiltée, et sont

toujours aux extrémités d'un môme diamètre.*

Dès que les boules MN sont arrivées à uno petito distance

des boules A et B, on voit le levier se déplacer vers les grosses

boules; la torsion du fil tend à arrêter son mouvement, et, au

bout d'un certain temps, uno nouvelle portion d'équilibres'établit. On note alors l'angle a dont a tourné le lovicr AB, et

la distance do la boulo A à la boulo M.

Fig. 19.

DENSITÉDE LA TERRE 3$

. Appelons m la masso do l'uno dos polîtes boules, NM côllodo

l'une des grosses boules, On a, au préalable,1fait uno étude Uo

la torsion du fil, et on sait quo, pour lo tordre d'un «auglcot,

il faudrait lui appliquer, à l'extrémité du levier AB, uno

force f. La connaissance de l'anglo a fait donc, inversement,

connaltro la forco ^ qui s'oxerco entro M ot «.'Soltà/lladls-

tance des centres d M ot do a.

(')

équations d'où Ion tirorri K, puisque tous les autres termes

sont connus. K étant connu, on on déduit immédiatement la

masso do la terro. En effet, désignons par p io> poids "de .la

houle A, et par u la masso do la Terre; il vient

w

Il étant le rayon terrestre, égal à 636o kilomètres,

Divisant (•) et (a) membre à membre nous avons

(3)

équation dans laquelle tout est connu, excepté p..La masse de la Terre p., une fois calculée, nous en'déduisons

aussitôt sa densité, par la relation qui exprime que! la tmasse

est égale au produit de son volume^KR' par sa densité D

d'où

Cavendlsh & trouvé ainsi, pour la densité de la (Terro, (la

valeur.

D = 5,48

40 PHYSIQUEDU GLOBE

34.—Détails de l'expérience.—Ceqtionous venons d'exposer,constitue lo principe de l'expérience do Cavcndish. On com-

prend aisément que, lorsqu'il s'agit de mesurer d'aussi faibles

forces, les plus grandes précautions soient nécessaires pouréliminer la moindre cause d'erreur qui, dans des expériencesaussi délicates, prendrait tout de suite uno importance consi-

dérable.

Lo fil OF ot le levier mobile étalent ouformés dans uno cage

d'acajou fermée par deux fenêtres permettant do viser les

boules A et B. Celles-ci portaient chacune uno potito règleen ivoire sur laquello étaient tracées des divisions très fines

quo l'on visait de fexlérieur aven uno lunette.

Pour chercher la première position d'équilibro, on plaçaitd'abord les boules M, N, dans une position porpendiculairoau levier AB : dans ces conditions, leurs actions sur les

boules mobiles se détruisaient, et on pouvait observer sans

erreur la position d'équilibro du levier.

On amenait ensuito les grosses boules en M et N : on déter-

minait alors, par l'observation de la secondo position d'équi-libre du levier, l'angle « dont le fil s'était tordu.

On plaçait enfin les grosses boules dans uno position symé-

trique; on avait alors un nouvel anglo do torsion «', et on pre-nait les moyennes.

La longueur du levier do sapin était do im,86.Chacune des petites boules A et B pesait 730 grammes,

et le poids de.chacune des sphères do plomb M et N était do

i58 kilogrammes.Le fil était assez long (im,o6) pour no faire qu'une oscilla-

tion do torsion en sept minutes; la distance entre M et A était

do ao centimètres, ledéplacementdolabouloA sous l'attraction

de M était de 6 millimètres.

35. — Recherches ultérieures par la méthode de Cavendish. —

Pendant lexix* siècle de nombreuxoxpérimentatcursont repris,en essayant de la perfectionner dans ses détails, la belle expé-rience de Cavendish. Citons : Reich en Allemagne i(i837-185a),

Baily (1841) et VernonJJoys (1S9S) en Angleterre, Cornu et

Baille (1870) ot Burgess (1900), en France. Mais ils n'ont fait

DENSITÉDE LA TERRE M'

quo confirmer, par leurs résultats, le nombre quo l'habile

expérimentateur avait trouvé on 1798. Do toutes ces déter-

minations, la probabilité ressort que la densité de la Terro,

déterminée par la méthode do la balance de torsion, est D=» 5,5.

36.—Méthode delabalance ordinaire.—Expériences dëMM. Ri-

chars et Krlgar-Menzel.— Une mention spéciale doit cepen-

dant ètro faite aux travaux do ces deux savants physiciens, à

cause des proportions grandioses qu'ils ont données à lours

expériencos, et parco qu'ils ont employé pour leurs recher-

ches la balance de précision ordinaire.

Grâce, au concours du minislèro do la Guerre allomand, quia mis à leur disposition, et des hommes, et du matériel, ils ont

pris comme masso attirante un bloc do cent mille kilogrammesde plomb. Co bloc divisé en briquettes parallélipipédiquosd'environ 3o,>J>ilogrommos chacun, pouvait ôtro très rapide-ment édifié ou défait par les hommes

de la forteresse de Spandau grâce à

la précision toute militaire à laquelleleurs mouvements étaient réglés en

vue de co travail,

Une balance d'une extrême pré-,cision, dont le fléau, très • court,n'avait que a3 centimètres do lon-

gueur (fig. ao), supportait, par deux

fils verticaux deux sphères d© platinemassives A et B, arrivant l'uno un

pou au-dessus du bloc M, l'autre un

peu au-dessous, et près de son con-

tre. On voit que, dans cos condi-(lions, la sphère A est attirée vers le

bas, la sphère B vers le haut; les detix effets concordent à faire

pencher la balance à gaucho.''"

Doux autres boules do platine, crousos cejles-ci, '« ot {S,

ayant mêmes volumes que A et B, sont accrochées aux mômes

niveaux, pour Compenser les variations de poussée dé l'air duesà la tempéraj'uro, la pression, l'état hygrométrique, qui hé sont

pas les mômes en haut et en bas du bloc; celui-ci est sans action

Fig. so.

4» PHYSIQUEDU GLOBE

sonsiblo sur les sphères creuses, qui no font qu'éviter dos cor-

rections délicates et incertaines que sans elles, il faudrait fairo

subir aux posées.Nous no donnons ici quo lo schéma do l'oxpérience : los

détails opératoires étaient nombreux, étudiés avec lo plus

grand ébin. Les mesures ont duré plusieurs années.

Pour avoir uno idée do la délicatesso do co genre do travaux,

remarquons que malgré l'énormitô de la masso attirante qui

pesait, comme nous l'avons dit, 100 tonnes, la somme des

attractions sur les detlx sphères A et B n'était que i milli-

gramme, 37 centièmes.

La densité trouvée ainsi par MM. Richarz et Krigar-Mcnzelest :

37.—Résultats des déterminations expérimentales.—Tous ces

travaux semblent montrer qu'on peut prendre pour valeur do là

densité moyenno de la Terro, lo nombre&

connu à environ -=— près.

C'est sensiblement le nombre qu'avait trouvé Cavendish

dans sa premièro détermination,

lien résulte que la constante do la gravitation a pour valeur

que 1 on écrit plus simplement

La masse de la Terre, en grammes, a pour valeur

ce qui veut dire que c'est un nombre de vingt-huit chiffres dont

les deux premiprs sont 6 et i; en kilogrammes, cette masse a

DENSITÉDE LA TERRE 4Î

pour valeur :

et en tonnes,

Co dernier nombre écrit en entier, est :

Masse do la terre = 6100 ooo ooo ooo ooo ooo ooo tonnes.

Disons à co sujot qu'/7 est' illogique et inexact de parler du

poids de la Terre, LaTerro^'apasde poids, car on appello pré-cisément poids d'un corps l'attraction quo la Torre exerce sur

lui : or la Terro no s'attire pas ellc-mômo. On doit donc parlerdo la masse de la Terre, mais non de son poids.

38.—Conséquences de ces mesures relativement à la structure

intérieure du globe.— Ainsi donc, des méthodes très diverse v

nousontmoptrô que la Torre avait comme densité moyenne 5,5.

Or les roches qui en forment la croûte, sont' loin d'avoir ce(todensité : toutes les roches connues ont des densités variant

entroa et 3.

11 on résulte que les réglons intérieures de notro planètesont beaucoup plus denses que les réglons superficielles.

D'après M. Rocho, qui a repris les calculs de Laplace sur.ee

sujet, la densité au centre doit être io,6 pour compenser cetto

légèreté relative des couches de la surface. Or on no connaît

que les substances métalliques qui atteignent ces densités.

Cela nous donne à supposer que la partie centrale est compo-sée de matières très denses : comme d'autro part l'expérience

montre.que la température s'accroît très rapidement à mesure

qu'on descend au-dessous du sol, il y a donc lieu de croire

qu'au centre de la Terre sont des matières en fusion auxquellesles énormes pressions qu'elles supportent donnent un état

pratiquement équivalent à l'état solide. Ce sont probablementdes métaux, en tous cas des corps dontla densité est voisine de

io. Les phénomènes volcaniques manifestent, d'ailleurs, l'exis-

tence de ço foyer intérieur.

Quelle est donc l'origine de cette source d'énergie intorne?

44 * PHYSIQUEDU GLOBE

ost-ollo roliéo à l'origino dos mouvements do rotation ot do

translation donotro planèto?Pour répondro à cetto question, nous allons donnor un exposé

aussi élémentaire quo possible do la Théorie de Laplace sur

l'origino du systèmo solairo. Cet exposé va faire l'objet du

chapitre suivant.

V

HYPOTHÈSE COSMOGON1QUE DE LAPLAGE

39. — Le problème cosmogonlque.—

Depuis longtemps, los

astronomes d'uno part, les philosophes de l'autro, ont cherché

l'origino dos transformations diverses qui ont pu amenor l'Uni»

vers à son état actuel ; ils ont dû, par conséquent, sodomandor,

d'abord, quel a dû être son état initial. Pour résoudre co pro-hlèmo, ils ont dû faire les hypothèses quo l'on nommo hypo-thèses cosmogoniques.

Aborder co problème dans toute sa généralité serait vouloir

résoudre du premier coup une difficulté insurmontable. En lo

limitant à l'étudo du systèmo solaire, on so trouve déjà en

présenco d'uno question tellement vasto qu'il a fallu lo,géniedu philosophe allemand Kant, ou du mathématicien français -

Laplaco pour oser s'y attaquer. Nous n'exposerons ici que lo

système do Laplaco.L'étude spectroscopique du Soleil et des étoiles nous mon-

tro que ces corps sont incandescents. U suffit donc de réflé-

chir uno minute a la perte continuelle do chaleur quo lo rayon-nement fait subir à ces astres et au refroidissement lent mais

certain qui on résulte polir être assuré, d'une part quo l'Uni-i

vers n'a pas toujours dû *préf<utor le mémo aspect qu'aujour-d'hui, d'autre part qu'il ne le conservera pas dans les temps à

venir.

40;—Les données du problème.—Les différentes planètes sont.loin de décrire autour du soleil des orbites identiques. Copen-,dant, ces orbites.ont entre elles des rapports qui peuvent nous «

donner^ des indications sur l'origine de ces corps gravitants, i

46 PHYSIQUEDUGLOBE

C'est ainsi quo l'on observe :

i* Quo toutes les planètos so motivent autour du Soloil en

décrivant leurs orbites dans lo sens inverse du mouvement dos

aiguilles d'une montre, et presquo dans le même plan ;

a*Que leurs satellites so meuvent autour d'elles également

dans le mémo sens et à pou près dans lo mômoplan que les

planètes ;3* Quo le Soleil, les planètes et les satollites dont on a pu

observer la rotation tournent sur eux-mêmes, toujours dans

le môme sons, autour d'axes sensiblement perpendiculaires au

plan do leurs orbites ;

4° Enfin, que les excentricités des orbites planétaires sont

tôujoprs très faibles et qu'il en est de môme des orbites do

leurs satellites.

Laplaco fait observer, dans son « Exposition du système du

monde r»,quo, quelle qu'ait été la nature de la cause qui a pro-duit ou dirigé les mouvements des différentes planètes, il faut

qu'elle ait englobé tous cos corps ; vu les distances considé-

rables qui les séparent, ello no peut avoir été qu'un milieu

fluide d'une prodigieuse étendue. Comme toutes les planètes

tournont, dans lo mémo sens, presquo circulolrement autour

du Soleil, il en résulte quo le fluide en question a dû envi-

ronner complètement cet astre comme une véritable atmos-

phère, qui s'est étendue primitivement au delà des orbites des

planètes les plus éloignées, et s'est contractée petit à petit,

par refroidissement progressif à travers un nombre formidable

de siècles, jusqu'à ses limites actuelles.

41.—Données fournies par l'observationtélescopique des nébu-

leuses.— A l'époque où Laplace accomplissait ses remarqua-bles travaux, l'astronome anglais William Iferschell(i7$$'i8az),

qui, d'abord organiste, s'était vu entraîné vers la science du

ciel par une irrésistible vocation, venait de réaliser le plus puis-'sant télescope connu jusqu'alors, et de l'appliquer à l'étude des

nébuleuses. Avant lui on n'en connaissait tout au plus qu'unecentaine: il en découvrit a 5oo, et se livra à l'étude de leur

constitution. Voici comment Laplace lui-même parle des idées

que lui ont suggérées les travaux d'IIerschell :

HYPOTUkSEDE LAPLACE 4j

« Ilorscholl, en observant les nébulousos au moyen de ses

puissants télescopes, a suivi les progrès do leur condensation,

non sur uno seule (ces progrès no pouvant devenir sensibles

pour nous qu'après dos siècles), mais sur leur ensomblo, comme

on suit dans une vaste forêt l'accroissement dos arbres sur

les individus des différents Ages qu'elle renferme U a d'abord

obsorvé la matière nébuleuse répandue en amas divers dans

les différentes parties du Ciel dont ello occupe une grandeétendue, U a vu, dans quelques-uns do ces amas, cette matière

faiblement condqnséo autour d'un ou de plusieurs noyaux plusbrillants. Dans d'autres nébuleuses, ces noyaux brillent davan-

tage relativement à la nébulosité qui les environne. Les atmo-

sphères do chaque noyau vonant à se séparer par uno conden-

sation ultérieuro, il en résulte des nébulousos multiples,formées de noyaux brillants très voisins, et environnés chacun

d'uno atmosphère ; quelquefois, la matière nébuleuso, en so

condensant d'une manière uniforme, produit les nébuleuses

qu'on appolle planétaires— dont la forme circulaire ou légè-

rement elliptique rappollo les planètes de notre systemo,—

Enfin, un plus grand degré de condensation transforme ces

nébuleuses en étoiles. Los nébuleuses, classées d'après cette

vue philosophique, indiquent avec une extrême vraisemblanceleur transformation future en étoiles et l'état antérieur de nébu-

losité des étoiles existantes. ''

» Ainsi l'on descend, par les progrès de la condensation

do la matière nébuleuso, à la considération du Soleil entouré

autrefois d'une vaste atmosphèro, considération à laquelle, josuis remonté par l'examen des phénomènes du système solairo.»

42. —Hypothèse de la nébuleuse solaire. —

Laplace fut donc

amené à imaginer, à l'origino du monde, uno nébulouse/>0/7& a

une très haute température, dont toutes les particules s'attirentles unes les autres, conformément à la loi de la gravitation uni-

verselle et qui tourne tout d'un bloc avec une vitesso angulaireconstante, que nous supposerons très petite, autour d'un axe de

rotation passant par son centre do gravité. Dansces; cc-ndi?lions la nébuleuse prendra une figure d'équilibre qui sera à

peu près Une sphère.• • ......::

48 PHYSIQUEDU GLOBE'

Si aucutio cause nouvello n'intorvénait, cette figuro se con-

serverait indéfiniment sans aucune modification.

D'ailleurs, il est facile do se rcndro compte que les dimen-

sions de celle nébuleuse sont forcément finies; en l'fiut : la

force centrifugo, conséquence do tout mouvement de rotation,

augmente h mosuro que le point considéré est plus éloigné de

l'axe. H y a donc un point, situé h une, distanco d do l'axe, et

tel que la forco centrifugo compense exactement la force at-

tractive exercée par lo contre Au delà de ce point, la matière

s'éparpillera dans l'espace; on deçà, elle restera agglomérée

pour constituer la nébuleuse. Celle-ci aura, par conséquent,uno limite naturelle à ses dimension A.

43,—Influence du refroidissement progressif.—Mais, pendantce temps, puisque la nébuleuse a, commonous venons dp le voir,

des limites dont l'existence résulte do la forco centrifuge, sa

matière, à très haute température, se trouvera en présence de

l'espace vide, vers lequel elle rayonnera sans cesse de la cha-

leur. C'est co rayonnement qui conslituo précisément cetto

« cause nouvelle » intervenant dans l'existence de la nébu-

leuso, ot l'empêchant de demeurer toujours dans lo même

état.

Ce rayonnement a pour conséquence un abaissement do la

température, et, par suite, une contraction graduelle et lente;los dimensions de la nébuleuse diminuent petit à polit, ses

.molécules se rapprochent de l'axo de rotation. Supposons qu'àun moment donné les distances do chaque molécule à l'axe do

rotation soient devenues deux fois plus petites quo leurs valeurs

initiales : les théorèmes do la Mécanlquo permettent d'en

déduire que la vitesse do rotation deviendra forcément quatre

fois plus grande. Do là, augmentation de la forco centrifugo,de là un aplatissement do la nébuleuse t- îvant son axe, do là

aussi uno fuite des zones de vapeur vers l'équateur.

Désignons par R lo rayon limite primitif de la nébuleuse i

après le refroidissement, ce rayon devient R'. Si R' est infé-

rieur à la moitié do R, toutes los molécules comprises entre

deux surfaces sphériques ayant R' et— pour rayons respec-

HYPOTHÈSEDE LAPLACE . *h?h

tifs, cossoront on qolùquo sort© do faire partie de l(t nébufeitsV}/!

tout au moins elles né tourneront plus avec la vitésse-derèçt.

ensemble : la nébuleuse abandonnera donc,-dans le plàn-ilùson équateur, des iones successives de vapeurs qui,-séparées'au

noyau central, continueront à tourner avec la vitesse de rotation

qu'elles avaient au moment de leur séparation, Leur vitesse do

rotation sera toujours plus faible que celle du noyau contrai

qui, diminuant toujours do diamètre par suito do la'contrac-

tion, voit sa vitosso angulairo ougmonteron conséquence

44. — Naissance des planètes.—Los zones ainsi abandonnées

dans lo plan do l'équatcur do la nébuleuso continueraient à

rester annulaires si leur séparation s'était faite d'uno manière

absolument symétrique. La moindre dissymétrlo, soit au mo-

ment de l'isolement, soit pondant le rayonnement-ultérieur,détermine des points plus froids. Ces points deviennent des

centres do condensation, donnant naissance a un corps secon-

daire, une planète, dont les molécules, encore très chaudes, so

ramassent en sphère. Laplace a démontré que la condensation do

la zone annulaire en une niasse spériquo a dû imprimer à cetto

masso un mouvement do rotation,

On comprend, dès lors, pourquoi'toutes les planètes'décri-vent leurs orbites dans lo moine sens et dans des plans peuinclinés sur le plan de l'équatcur solaire. Ces orbites devraient

être circulaires, mais lo défaut do symétrie qui a occasionné

la condensation en un point n détruit on même temps la forme

circulaire, et.a introduit la forme elliptique à faible excen-

tricité. -,Si l'une des zones détachées no so condenso pas on bldc,

elle peut avoir une très grando quantité tlô petits centres do

condensation : ainsi s'explique l'anneau des plànètos dites

planètes télescopiques, situées entre Jupiter et Mars.

45.—Naissance des satellites. État définitif du système.—Nousvenons d'indiquer comment chaqtto zono détachée se conden-sait en uno planète, et comment la condensation avait impriméà cetto planète un mouvement do rotation* individuel autourdu noyau restant.

UtkotT. Oéophyilquc. 4

5p PHYSIQUEDUGLOBE

Mais la masse de la planôto, chaude au moment de sa

condensation, so trouve encore à l'état plastique; tournant

sur elle-même, la force centrifuge agit sur son équateur pro-

pre, peut en détacher une ou plusieurs zones, lesquelles se

condenseront à. leur tour en noyaux plus petits, sphériques

aussi, qu'on appelle les satellites de la planète, et qui tournent

autour d'elle avec uno vitesse do translation inférieure à sa

vitesse de rotation.

Si, au lieu de se. condenser en bloc, los zones se condensent

on onofoulo do petits points, la forme générale d'anneau sub-

siste : la planète Saturne est dans co cas.

Et lo résultat final sera l'existence, au centre de tout lo

système des plunètes et de leurs satellites, du Soleil, qui devra

par conséquent tourner sur lui-môme, et dont le plan équato-rial marquera le plan équatorial de la nébuleuse primitive.

Telle est l'admirable conception do Laplaco : outre qu'ollo

explique toutes les particularités du monde solairo, elle so

trouve légitimée par les résultats de l'analyse spectrale ; on a

trouvé, en effet, graco au spectroscope, que la Terre et lo Soleil

étaient constitués h l'aido des mêmes matières ; l'existence

du feu central de notre planète, dont nous voyons tous les

jours de si terribles manifestations, confirme encore le fait

qu'à l'origine, les planètes étaient des globes incandescents.

46.—Conséquences du mode de formation des planètes.—Apla-tissement. — Los planètes ont donc été, à l'origine, constituées

par des masses plastiques, agglomérées autour d'un noyau

central, et animées d'un mouvement de rotation autour d'un

axe passant par lo centre do ce noyau,

L'expérience et la théorie sont d'accord pour montrer que,

quand uno masse fluide sphérique est soumise à un mouve-

ment de rotation autour d'un de ses diamètres, la force cen-

trifuge est plus grande à l'équatcur; sous son influence la

sphère so déforme, s'aplatit à ses pôles, so renfle à l'équaleur,ot prend finalement l'aspect d'un ellipsoïde de révolution,/c'est-à-diro du corps solido qui serait engendré par la rotation d'une

ellipse autour de son petit nxe

L'expérience peut so faire avec des ccrccanx d'acier flexibles

HYPOTHÈSEDE LAPLACEN

Si

do forme d'abord circulaire, et que l'on peut faire tourner

autour d'Un diamètre vertical : dès que la. vitosso devient

suffisante, on los voit baisser le long do l'axe et l'on voit en

même temps lo diamètre perpendiculaire s'allonger; la forifio

circulaire disparaît pour devenir elliptique.La Terre, comme toutes les planètes, né doit donc pas être

une sphère parfaite, comme nous l'avons, dans une première

approximation, admis en commençant : elle doit être aplatiever ri les pôles, renfléo à l'équatcur; il y a donc lieu de recher-

cher avec précision quelle est sa forme, quelles sont los dimen-

sions do ses axes, quelle est la valeur de son aplatissement.C'est cette étude do la figure de la Terre que nous allons abor-

der maintenant, et nous l'aborderons successivement par deux

méthodes d'investigation bien distinctes. La première, purement

géométrique, nous conduira à mesure)' directement los élé-

ments do ses dimensions : c'est la GÉODÉSIE. La seconde, pure-ment physique, consistera à étudier, par los variations do la

pesanteur à la surface du globe, les variations que subissent

les distances dos points de la terre au contre quand, au lieu

d'être égaux, comme cela doit être pour la sphère, les rayonssont inégaux, ce qui est lo cas do l'ellipsoïde : ce sera l'étude

(11!l'EXDULE."

VI

OEODÉSIE

-47.—Objet de la géodésie.

— La Géodésie a pour but do déter-

miner la forme exacte do la Terre, d'eh mesurer les dimen-

sions avec toute la précision actuellement possible<

Le désir de connaître les dimensions de nôtre planète est né

en même temps que l'on a soupçonné sa sphéricité; mais ce

n'est que dans les temps modernes que des opérations présen-tant un caractère de précision vraiment scientifique ont été

faites dans les différentes parties du monde.

Nous avons déjà dit que, si l'hypothèse de Laplace était exacte,la Terre devait, comme toutes les autres planètes, s'écarter légè-rement do la forme sphérique, et so rapprocher do celle d'un

ellipsoïde aplati, par suite do l'action do la forco centrifuge

engendrée par son mouvement do rotation, alors qu'ello était

encore à l'état de fluidité.

Lo problème principal qu'aura à résoudre la Géodésie con-

sistera donc à mesurer la longueur d'un certain nombre do

degrés à la circonférence do divers méridiens, et cela on diffé-

rentes régions du globe Si la longueur ainsi trouvée pour

chaque degré est constante, on en conclura quo la Terre osl

rigoureusement sphérique; si nu contraire cetto longueur varie

suivant la latitude, nous serons conduits à chercher qu'elle est

la surfaco géométrique, dont la nature, la définition, les dimen-

sions sont d'accord avec les résultais fournis par les mesures

directes.

Lo problème fondamental de la Géodésie est donc de mesurer

des arcs de méridiens.

GÉODÉSIE . , ,5|:

48. — Surface réelle. Surface géodéslque. —. Nous avonsi Y&V

par des-oxpériences.approchées, .que la : surface déjà Tér.ré,.

isolée dans l'espace, était.partout convexe.

Pour aller plus loin, il nous faut imaginer une surface géo-

métrique, une sphère, par exemple, liée invariablement* à. la

Terre, et tournant avec la môme, vitesse angulaire. Nous sup-

poserons quo la position de cette sphèroost parfaitement définio

par rapport à l'axe de la Torre! Uno telle sphère s'appelle une

surface géodéslque.En chaque point de la planète, l'attraction du centre se fait

sentir, d'après la loi de NoWton, et l'on appelle verticale du

point considéré, la droite suivantlaquelle s'exerce cette attrac-

tion : elle est toujours normale à.la surface libre d'un liquide,en équilibre, et cola sans faire aucune hypothèse sur, la formede la surface du globe,

La position absoluo d'un lieu à la surfaco do la Terre sera

donc déterminée si l'on connaît le point où la verticale du lieu

considéré rencontre la sphère idéale dont nous venons dépar-

ier, si l'on connaît en outre la direction de la verticale ci-des--

sus, et enfin la distance qui sépare le lieu considéré de la,

surface de la sphère, cetto distance étant comptée sur cetto

verticale. Cola revient à connattro : i°les coordonnées géogra*

phiques du lieu, longitude et latitude; a* les coordonnées

astronomiques, du point où la verticale du Heu perce la sphère '..co sont los coordonnées géodésiques du lieu; 3*. t altitude dw.lieu au-dessus do la surface géodéslque

On pourrait dono réaliser ainsi, points par points, la formedo la surface réelle de la.Terro en la rapportant à la surface géo*

désique choisie, mais on volt en môme tomps quelle serait l'in*

surmontablo complexité du problème ainsi posé.

49. — Oéoïde..— Mais, nous avons heureusement, par la forma

extérieure de la planèto, lo moyen de le simplifier. La mer.

recouvre los trois quarts de la Surface du globe, constituant uno

surfaco dépourvuo de toutaccident do relief, ctobéissant libre-

ment à la lot do l'attraction du centre.SI l'on suppose la Terre recouverte entièrement d'eau tran-

quille, on aura uno surfaco beaucoup plus simple que la sur-

94 PHYSIQUEDU GLOBE

face réelle, hérissée d'accidents et qui n'en diffère pas énànhé-

ment, puisque l'altitude moyenne des continents no dépasse

pas 700 mètres, c'est-à-dire presque la 9000* partie du-rayon.'Or il est possible de réaliser cette surface, et de déterminer

l'altitude de chaque point des continents au-dessus d'elle : cela

sa fait par l'opération appelée nivellement, à l'aide d'une lunette

associée à un niveau à bulle.

Cette surface des mers, ainsi prolongée, par la pensée, sous

les continents, a reçu le nom de GÉOÏDE.

La position d'un lieu est alors définie par la longitude et la

latitude du point où la verticale de ce lieu rencontre le géoïde,

et'par son altitude au-dessus de cette surface, et le problèmedé' la géodésie se trouve ramené à celui-ci: Déterminer la

position du géoïde par rapport à une surface idéale convena-

blement choisie, définie géométriquement, et qui sera la SURFACE

GKODÉSIQUK.

50. —Simplifications naturelles. —

Ellipsoïde de révolution. —

Mémo sous cette forme plus simple, le problème serait encore

inextricable si les trois surfaces : surface réelle, géoïde, sur-

face géodéslque, différaient beaucoup les unes des autres.

Dans ce cas, en effet, la verticale d'un point de la surface

réelle ne serait pas forcément la verticale du point où elle

perce le géoïde, et ne coïnciderait pas davantage avec la nor-

male à la surface géodéslque.'Mais il est facile do voir que ces trois surfaces ne diffèrent

que très peu.En 1effet, les fleuves qui font communiquer avec lés mers

l'intérieur dès terres n'ont jamais de pentes bien inclinées;leurs sources, situées au loin dans les continents sont au plusà un millier do mètres d'altitude au-dessus du niveau de la

mer,- où so trouvent leurs embouchures. Or, la surface des

continents suit, dans ses grandes lignes, l'inclinaison des

fleuves* et ne diffère donc pas énormément de la surface dos

mers prolongée au-dessous; en un mot, relativement a leur

distance au centre de la terre, le géoïde et la surface réelle

diffèrent très peu l'un de l'autre.

D'autre part, les eaux qui recouvrent la Terre, formant uno

GÉODÉSIE

masse fluide! no peuvent être eh équilibre qu'àc^hîtiwî^leur surface soit colle d'un ellipsoïde de

révoltiMïïfio^f^âutour dé son petit axe, cela en vertu do la force cohtHfttJ^|;'les constantes du mouvement do rotation do la terre môhtrëhlj, :

d'ailleurs, quo cet .ellipsoïde doit différer très peu d'une

sphère concentrique ^ .<

Si donc nous choisissons pour surface géodéslque un ellip-soïde de révolution, nous satisferons à la condition que les

trois surfaces dont nous avons parlé soient très voisines l'une'

de l'autre, et, sans erreur sensible, la verticale d'un point de

la surfaco réelle, la verticale du. point où elle perce le géoïdeet la normale à l'ellipsoïde se confondront. Les coordonnées

astronomiques des trois points seront les mêmes, et il suffira

dès lors de connaître la définition géométrique delà surface

géodésiquo (ellipsoïde), pour en déduire aussitôt la connais-

sance du géoïde et de la surface réelle par la simple détermi-

nation dos altitudes. t'

51.—Anomalieslôcales.—Danslesconstdérationsprécédentes,nous avons supposé que le géoïde était réalisé matériellement

par la surface continue des océans, recouvrant le globe entier.

Il n'en est, en réalité, pas ainsi; l'alternance des conti-

nents et des mers fait que l'homogénéité de la surfaco de

notre planète présente, le long des côtes, de brusques dis-

continuités; on passe d'ug milieu do densité a,5 à un milieu

de densité i. De plus, dans l'intérieur des terres, l'inégale

répartition des couches géologiques, leurs différences .de

densité, lés variations de relief géographique, troublent éga-lement l'homogénéité de la surfaco terrestre, Il y aura donc

des points oà par suite d'attractions locales, la verticale sera

déviée de sa direction vraley qui est colle de la normale à

l'ellipsoïde. 11y aura, en ces points, des anomalies locales, et,

par sutto do ces déviations do la verticale, le niveau régulierdus mors se trouve surélevé ou déprimé.

Lo géoïde réel n'ost donc pas rigoureusement un ellipsoïdedo révolution aplati, mats un ellipsoïde modifié çà et là par les

attractions locales. Cependant, ces modifications seront tou-

jours très faibles, puisqu'il résulte des calculs du géodÔBlcn

56 PHYSIQUEDU GLQBE

allemand Helmcrt qu'on aucun point la surface du géoïde réel

ne peut s'écarter do plus do aoo mètres do la surfaco do l'ellip-soïde 'théorique

Comme tous les problèmes astronomiques, le problème de

la figure de la Terre comprend donc doux appréciations suc-'

cessives :

t'- On déterminera, du mieux qu'on pourra, la formo et les

dimensions do l'cllipsoïdo géodésique, par la condition qu'en

chaque point sa normale se confonde avec la normale du

géoïdo; •

a° On cherchera ensuite à connattro et à déterminer avec

soin les anomalies locales quo l'on peut observer on divers

lieux delà Terre.

62.—Mesure d'un arc de méridien terrestre. — On voit, d'après

l'hypothèso do Laplace, quo. la surfaco do la Torre doit Ôtro

uno surfaco de révolution, c'est-à-dire uno surfaco engendrée!

par la rotation d'une courbe plane autour d'uno ligne droite;la Mécanique montre quo cetto courbo, qui est un méridien,

doit être une ellipse tournant autour do son polit axe

Dans ces conditions, tous les méridiens, abstraction faite

des anomalies locales, doivent être identiques,' il suffira donc

d'étudier la longueur do l'un d'eux.

On aura à choisir deux points do la Terre, dont on détermi-

nera avcclo plus grand soin la latitude astronomique; la lon-

gitude sera, d'abord, supposée la même On sait donc à com-

bien do degrés, sur la sphère céleste, correspond l'arc inter-

cepté par leurs deux vortlcates. On mesuro alors directement

la longueur qui séparo ces deux points, h l'atdo, d'abord,

d'uno unité do longueur arbitraire : on en déduit ainsi la

valeur moyenne de l'arc d'un degré, dans la région qui séparoles doux potiits considérés.

Faisons cetto détermination successive dans une région voi-

sine du polo et dans uno région voisine do l'équatcur.SI la Terro est un ellipsoïde, la longueur du degré est plus

grande près des pôles que près de l'éqaleur,En effet. Soit (fig. ai) PEP'M'uno section méridienne de l'el-

lipsoïde terrestre Considérons d'abord un point M voisin do

GÉODÉSIE

l'équateur : les normales on P et en M ferontëhtrë.£JÎ^|p

angle ?, se coupant on un point G, et, si le pointil^&t$êi

voisin du point Ë,on pourra confondre l'arc d'ellipse PÀÎIàvéfr

l'arc do cercle décrit du point C comme centre avec CPçomiftô

rayon.Prenons maintenant un

point M' voisin du polo P; à

cause de la forme aplatie de

l'ellipse au voisinage du pôle

P, les normales, on. doux

points de cette région son^l

presque parallèles et no so

rencontrent que très loin sur

l'axe PP' ; il faudra donc

s'écarter notablement du pôfe P pour trouver un point M'tel

quo sa normalo M'C/fasse avec PP'un anglo f'égal à l'angle ^des deux droites MC et ME. Les deux normales PP' et M'C se

couperont donc assez loin, en un point C, sous un angle ?'=?.L'arc d'ellipso M'P pourra être confondu avec l'arc de cercle

décrit de G'comme centro avoc G'P comme rayon. Ce rayon est

beaucoup plus grand que le rayon CM obtenu dans lo voisi-

nage de l'équatcur. Donc, l'arc PM', correspondant à un angloau centre ?' égal à ? sera plus grand que EM, puisqu'il est

intercepté par les deux côtés do cet anglo sur un cercle do

plus grand rayon.Lo degré PM', voisin du pôle, sera, par suite, plus long

que lo degré KM voisin do l'équateur.La nécessité s'imposo donc de mesurer des arcs do méridien

à des latitudes très différentes. ,

53.—Principe de la mesure d'un aro de méridien. — La mesuro

directe do l'arc du méridien compris ontro doux points de la

Terre ayant même longitude ne serait possible, à la rigueur, quedans une région do plaines absolument unie et très étondue ;

encore, cette mesuro directe, quoique possible, seratt-ello

fort longue et ohtralncrait-clto do pénibles mesures.

Aussi, a-t-on substitué à la mesuro directe la méthode indi-

recte dite do la triangulation. Volet en quoi elle consiste :

Fig. »i.

58 PHYSIQUEDUGLOBE

Soient A etB (fig. aa), les points do la Terre, entre lesquelson veut mesurer la longueur de l'arc do méridien AB. On

choisit de part et d'autre de la ligne AB des points très visi-

bles, i, a, 3, 4, 5... On commence par déterminer, avec toute

la précision possible, la direction du mé-

ridien AB; on applique pour cela la mé-

thode connue en Astronomie sous lo nom

de méthode des hauteurs correspon-

dantes, mise en usage à l'aide do cercles

divisés très précis. On connaît donc la

direction exacte du méridien AB.

On vise alors, du point A, le point i ;

on mesure," à l'aldo du cercle divisé,

l'angle £ que fait la direction Ai avec

la direction AB. Cela fait, on se trans-

porto au point i, et, de ce point, on me-

sure l'angle y que fait la direction i-a

avec la direction i-A. Dans le triangle AMI

on connaît donc les angles [î et y> Lo

triangle sera parfaitement déterminé si

l'on connaît la longueur Aï, puisqu'onsera dans lo cas d'un triangle dont on

donne la base et le-, deux angles adjacents.La mesure directo du côté Ai serait longue. Aussi le mesure-

t*on par un artifice

,• On choisit, près du point A, un point A' tel que la

droite AA' n'oit que quelques kilomètres de longueur, et soit

situéo sur un terrain plat et uni. On mesure A A' avec des

règles métalliques. Cola fait, de A et do A' on viso lo point i,en en notant chaque fols les angles lAA', «A'A. Lo

triangle lAA' est donc connu par sa base AA' et les deux

angles adjacents : on en déduit la longueur du côté Ai.

On peut ainsi calculer entièrement les éléments dû

triangle Air/1 cela nous fait connaître le côté Art, qui est un

tronçon de l'arc de méridien AB. On continue, de ta sorte ënso

transportant successivement à tous los sommets a, 3,4>>> et en

s'appuyont chaquo fois sur le résultat du triangle précédent.On peut alors calculer l'un après l'autre tous les tronçons

Fig. n.

GÉODÉSIE.

ab, bc, cd, rfB de l'arc do méridien qu'il s'agit do niôsurer. Cet

arc sera donc connu à l'aide d'une mesure directe de longueur,celle delà base'AB-et d'une série de mesures artguïaltesY i ^t

Arrivés en B, nous ferons uno vérification. Nous choisirons

un point B', voisin de B, et nous mesurerons directementyavec des règles métalliques, la longueur de la base de vérifi-cation BB'; puis nous la calculerons en la déduisant des cal-

culs des triangles antérieur; la longueur BB/- calculée devra;

ôtro égale à la longueur BB' mesurée, ••

54.—Calcul des éléments de la triangulation.— Les opérations

dont nous venons do donner le principe ne sont pas, dans la

pratique, d'une exécution aussi simple. Dans l'exposé quonous venons de faire, nous avons supposé que l'arc de méri-dien AB était une droite et que lés points A' t, a, 3... B, B',

étaient tous situés dans un même plan.En réalité, ces points sont situés sur la surfaco do la Terre qui

est un ellipsoïde, de dimensions inconnues. Mois, dans l'étendue

d'un même triangle, on peut confondre cet ellipsoïdo avec une

sphère qui coïnciderait avec lut; le rayon de cette sphère aug-mentera à mesure qu'on so rapprochera des polos. Il faut

donc, pour chaque sommet, résoudre non pas des triangles

reclilignes, mais des triangles sphériques : cela complique les

calculs on les allongeant.'

Do plus, les bases mesurée'; AA' et BB' ne sont pas des

droites t ce sont des arcs de grandcercle qu'on peut supposer tracés

à la surface de sphères qui, entro

les points A ot A' d'une part, B

et B' d'autre part, coïncideraient

avec l'ellipsoïde terrestre dans ces

régions rospectivos ; mats les

points A, A', ne sont pas au niveau

do ta mer (fig. a3) ; ils sont, on réa-

lité, à une certaine altitude AA.,

A'A,; do sorto quo l'on a mesuré, en réalité, l'arc AA', alors

qu'il faudrait connaître l'arc A,A', au niveau do la mer. U estdonc nécessaire do réduire tes bases et les côtés des triangles-

FI*. »î.

ÙQ PHYSIQUEDU GLOBE

au niveau de la mer; do là, d'autres calculs qui compliquentoncoro le problème. On voit par là que les opérations géodé-

siques seront longuos et délicates. 11 est, d'ailleurs, indispen-sable de remarquer que la seule longueur mesurée, de laquellese déduisent toutes les autres, est la base de départ A A'; les

erreurs commises sur cetto base se reproduisent, ens'augmen-tant chaque fois do celles qui sont ducs à la mesure des angles,sur les côtés des divers triangles. U est donc indispensable quela base et les angles soient mesurés avec toute la précision

possible.

55. — Mesures de la base. —La mesure des bases géodésiquosse fait aujourd'hui avec uno précision remarquable; voici com-

ment on opère :

On jalonne d'abord la direction A A'do la base, à l'aido

d'une lunette ut de mires; puis on mesuro la longueur.AA' en

transportant, tout lo longde cette base, une règle do

longueur constante.

Les règles qu'on emploio

aujourd'hui sont en platineiridié et ont 4 mètres de

longueur ; comme cette

longueur n'est exacte qu'àla température do zéro, on

a déterminé avec soin lo

coefficient do dilatation de chaque règle, ot on pourra faire,

pour chaque température, la correction do longueur néces-

saire Sur chaque règle sont gravés doux traits fins dont la

distance est do 4 mètres.

On fixe au-dessus do l'une des extrémités do la règle un

microscope micromètrique M. Cet instrument porte, dans

l'oculaire, un fil fixe dont l'imago se superposo à celle do

l'objet visé cl un nuire fil, mobile à l'aido d'uno vis m, dont

on peut compter les tours et les fractions do tours.

On amène sousco microscope l'extrémité A de la règle, qui

marque lo commencement do la base; au-dessus do l'extrôiittêH,

on installe un microscope N identique au premier.

Fig. »|.

GÉODÉSIE '*j«

Les fils fixes des deux microscopes, no çôtilçîdiistttypas

rigoureusement avec les images des traits terminaux de;là;

règle : l'écart se mesuro par le déplacement du fil tnobilo,

déplacement qui est indiqué par les tours ot fractions do tours

dont il faut tourner les vis m et M pour arriver à la coïnci-

dence.

Cela fait, on transporte la règle AB dans la direction de la

base, de manière quo l'extrémité A vienne'so placor sous le

microscope N; on transporte alors lo microscope M qu'on ins-

talle au-dessus do la nouvelle position de l'extrémité B; et on

recommence les lectures micrométriques que nous avons indi-

quées.Pour mosuror uno base do plusieurs kilomètres, l'opéra-

tion, ainsi conduito, dure des mois entiers. La précisionatteinte est considérable La grande base do la triangulation

d'Espagne, mesurée dans la plaine do Madridcjos par le

général espagnol Ibanez et le colonel français Laussédat, avait

14 kil. 663 mètres de longueur; l'erreur ne fut que de deux

millimètres, soit uno précision de 1/7 000 000.

Quant aux angles, la précision avec laquollo sont construits

les corclos divisés permet de les déterminer avec uno approxi-mation d'un dixième do secondo, en employant les méthodes

connues sous le nom de répétition et do réitération, que l'on

trouve exposées dans les Traités de Topographie

56. — Résultats des mesures géodésiques.—

Ellipsoïde de

Glarke. —Valeur de l'aplatissement.— On a mesuré ainsi des

arcs do méridien on différents lieux delà Terro ot voici les

résultats auxquels on est arrivé.

Lo tableau suivant donne les longueurs do l'arc d'un degréaux diverses latitudes :

Longueur*d>l'are de i»Latitudes. «leméridien.

o° (l'quateur) tto5(h niiMrc»|V • HoC38 »30" » M0846 •

45° »'...' 111i3i •Co° 111418 «

55° » m 619900 » . tti ;o6 »

6a PHYSIQVEDUGLOBE

, On voit ainsi : / .'.

:\ i° Quo sur un même, méridien, les arcs do i* vont en

.croissant do l'équatcur au polo;a* Quo sur deux méridiens, les arcs do t', pris à la même

latitude; sont égaux.

Donc, les méridiens sont des courbes identiques, ce qui.induit à penser que le géoïdo doit être une surface' do révo-

lution; et, de plus, vu la variation des arcs de is de l'équa-tcur au pôle, cette surface doit être un ellipsoïde de révolution

aplati, tournant autour de son petit axe.

Le colonel anglais Clarke a résumé toutes les mesures géo-

désiques faites jusqu'ici, los a comparées et a déduit de leur

.ensemble les dimensions les plus probables do l'ellipsoïdoterrestre. Voici ces résultats :

Demi-grand axe, a (à l'Equateur). GI78 »49,» mètres (± ;5 mètres)-Demi-petit axo, b (au pôle). . . . 6 3565t5,o

Aplatlssument—— —„ , . .—

Excentricité '. 0,081 483Quart du niûiidk'i -, , 10001869 mèlrcs

Ces nombres sont ceux qui sont adoptés, en France, par lo

service géodôsiquc de l'armée.

On voit ainsi quo l'erreur qui peut subsister sut la connais-

sance du rayon équatorial n'est quo de 75 mètres, tandis quel'erreur possible sur la valeur de l'aplatissement est d'uno

unité sur ao3; cet aplatissement n'est donc connu sensible-

ment qu'à i/3oo do sa valeur. U esta remarquer que cet apla-tissement voisin de 1/293 n'est pas susceptible d'étro remar-

qué à l'oeil nu. Si l'on construisait une sphère do 1 mètre de

rayon, c'est-à-dire do a mètres do diamètro, l'aplatissement

polaire serait environ de 3 millimètres et demi, ce qui, pourun globe do a mètres de diamètre, n'est pas appréciablo à la

simple inspection.

57.—Identité du géoïde dans les deux hémisphères.— Uno

question importante se pose immédiatement. Les deux hémis-

phères sont-ils Identiques?'U y a des raisons pour en doliter. En effet, nous avons vu

que, théoriquement du moins, lo voisinage des masses contt-

GÉODÉSIE 'M

ncntales peut relever le géoïde et changer, par sultéf les éléà

incnts de l'ellipsoïde. Or, dans l'hémisphère nord, nddstrou?

vons une accumulation de continents qui font défaut ;ttàn$

l'hémisphère sud, lequel est surtout océanique!

V^

11 faudrait,*pour trancher la question, connaître)beaucoupd'arcs de méridien dans l'hémisphère sud, Malheureusement,

on ne connaît que celui du Cap. Les Anglais ont l'intention

de tenter en Afrique uno opération gigantesque, la mesure

ininterrompue de l'arc do méridien allant dit Cap1

à la Médi-

terranée Cetto opération donnera des indications précieuses

quand elle sera terminée. Mais il est indispensable de la com-

pléter par uno nutro, similaire, faite dans l'Amérique du Sud,

plus importante encore, puisque le cap Ilorn s'avance plus au

sud que le cap de Bonne-Espérance La mesure d'un arc en

Australie sera également très utile.

Alors seulement nous pourrons savoir si-les dimensions

géométriques de ces deux hémisphères sont identiques.

58. —Nécessité d'un contrôle physique des résultats géodési-

ques.— Nous sommes donc arrivés au résultat que nous cher-

chions : déterminer une surface théorique qui diffère assez

peu du géoïde pour que la normale à cetto surface eu un

point so confonde avec la verticale du géoïde, au point oîi

celui-ci est rencontré par la normale à la surfaco géodéslque.

L'ellipsoïde do Ctarko scnihlo satisfaire suffisamment a

cette condition.

Cependant, l'inexactitude possible de l'aplatissement est,

environ, do i/3oo. H est donc indispensable do chercher des

méthodes, basées sur des principes tout à fait différents, per-mettant de déterminer la Valeur do cet aplatissement.

De plus, il ost indispensable de pouvoir étudier en détail les

anomalies locales, do connaître les points ot'i dos attractions

peuvent produire un relèvement partiel du géoïdeC'est cette élude, quo nous ferons au moyen du pendule,

après que nous aurons rappelé l'histoire, si intéressante, des

opérations géod'ésiques faites à travers les siècles pour me-

surer la Terre et qui ont produit, à la fin du xviit* siècle,

l'admirablo monument du système métrique.

VII

H ISTOIRE DES MESURES GKODES1QUES

59.— Premières mesures de la Terre.—C'est à l'École d'Alexan-

drie que sont dues les premières déterminations des dimen-

sions de notre planète. Elles ont été faites par Êrajosthène,

astronome grec que Ptoléméo avait fait venir a Alexandrie,

vers a5o avant l'ère chrétienne Les mesures do co savant, ont

lo mérite d'uno précision étonnante pour son époque, et un

autre mérite plus grand encore c'est d'ôtro les premières. Lo

géomètre grec, en effet, n'ayant rien pour se guider avant lui,

n dû tout créer, et sa détermination du rayon do la Terre,

supposée sphériqueest une véritable oeu-

vre de génieÊralosthèno avait

remarqué que, le jourdu solstice d'été, à

midi, il n'y avait pasd'ombre au fond des

puits de la ville de

Syène, située sur le

haut Nil (à l'endroit

précis où so trouve de

nos jours la ville d'As-

sotian) : il en avait

conclu quo le Soleil

était, ce jour-là, à midi au zénith de celle ville. D autre pari, il

avait constaté par la mesuro de l'ombre d'une longue tige verti •

Fig. aï.

HISTOIREDES MESURESGÉ0DÉS1QUES - 65

cale, quo lo mémo jour, à Alexandrie, le Soleil so trouvait à 7

degrés la minutcsdu zénith d'Alexandrio (fig. a5).Il en conclut d'abord que la différence des latitudes d'Alexan-

drie et do Syèno était de 7 degrés. 1a minutes;

Mais, d'autrp part, lo savant astronome connaissait exactement

la distance des deux villes, car à l'époque do Ptoléméo,.uno

légion d'arpenteurs avait établi un cadastro rigoureux do toute

la partie cultivée qui borde le Nil jusque dans la haute Egypte.U put ainsi savoir quo cetto distanco était do S 000 stades; il

,.,... , , , , . , ..-5000 stades. ...en déduisit qu un degré terrestre valait ;—5— , c est-à-

dire 694 stades 4-Nous pouvons, gràco aux travaux et aux découvertes archéo-

logiques des égyptologues, traduire ces résultats en mètres.

Lo stade égyptien valait 600 pieds, et lo pied d'Egypte équi-valait à 37 centimètres. La mesure d'Ératoslhène donne

donc pour circonférence d'un méridien 4o5oo 000 mètres.

Aujourd'hui, par définition, la môme circonfércnco vaut

40000 600 de mètres; c'est donc avec uno précision étonnante

pour son temps qu'Eratoslhène a fait la première mesuro do

la Terro.

Après lui, Posidonius et Ptoléméo lui-même reprirent celle

détermination; ils trouvèrent, le premier 43200000 mètres,lo second 38 000 000 mètres.

'

En l'an 837 de notre ère, le calife Almnmoun fit mesurer, parles astronomes arabes, un arc do méridien pour vérifier les

mesures de Ptoléméo. L'opération fut effectuée dans les plainesdo Singiar, en Mésopotamie Les savants arabes marchaient los

uns au Nord les autres vers le Sud, jusqu'à ce qu'ils se fussent

éloignés d'un degré do leur point do départ. Ils trouvèrent,

les uns 56 milles, les autres 56 milles ct-n*. Lo mlllo arabo

valait a 100 mètres; cela fait 42000000 mètres en.moyenne,

pour valeur de la circonférence do la Terre, on supposant quocelle-ci soit une sphère

60.—Mesures modernes. —Picard, Lahtre.Cassinl.— Dans les

temps plus rapprochés, c'est un médecin français, Kernel, quiUEROÏT.Oéopbyitque. S

6b PHYSIQUEDUGLOBE

fit en i55o, la première mesure directe d'un arc du méridien:

il détermina la distance entro Paris et Amiens en comptant lo

nombre de tours do rouo de sa voiture, qu'il avait munio d'un

compteur décimal. Il trouva ainsi 57 070 toises pour valeur d'un

degré do méridien : c'était un résultat magnifiquo, puisque c'est

à quelques toises près, la valeur qu'on retrouva plus tard,avec les instruments les plus perfectionnés, ot au prix d'expé-ditions longues et coûteuses. Il ne parait pas, cependant, qu'onait attaché grande importance à cetto mesuro, d'autant plus

remarquable qu'elle fut faito sur l'initiative et par les moyensd'un seul homme.

En 1615, Snollius, savant hollandais, mesura la distance qui

sépare Alkmaar do Borg-op-Zoom. Les mesures furent enta-

chées de graves erreurs, mais il eut lo mérite d'imaginer la mé-

thode trigonomélrique, dont nous avons parlé, et qui consiste

à couvrir d'une chalno de triangles la région traversée par l'arc

do méridien qu'il s'agit de mesurer. On calcule la portion de

cet arc intercepté dans l'intérieur do chaque triangle ; on n

ainsi, par addition, la longueur de l'arc total.

En i635,lo géomètre anglais Richard Norwood ont la palicneode mesurer, à la chaîne d'arpenteur, les deux degrés et demi

qui séparent Londres de York, en mesurant à la botissolo les

détours do la route, il trouva 07 424 toises.

Enfin, en i665, après la fondation do l'Académie dos Sciences

les membres do cette illustre assemblée pensèrent justifier sa

création par une opération scientifique importante ; ils décidè-

rent de mesurer la longueur d'un méridien terrestre avec une

précision inconnue avant eux, et ils chargèrent l'astronome

Picard do faire cette détermination.

Picard fit celte opération avec un soin extrême et obtint, du

premier coup, dos résultats dont on n'a guère dépassé la préci-sion.

Le premier il adapta dos lunettes aux instruments destinés

à mesurer les angles et en augmenta ainsi la portée et la pré-cision. H mesura une base, à Juvisy, et calcula a l'aide de sa

longueur, les éléments do l'arc du méridien qu'il avait recou-

vert du réseau do sa triangulation. U trouva, pour la longueurdu degré terreste 57 060 toises.

HISTOIREDESMESURESGÉODÉSIQUES 6?

61.—Iraportancede la détermination de Picard.—Onpeutdire,sans craindre d'être taxé d'exagération, quo Picard est le véri-

table créateur do la Géodésie, cette science française 'par.excellence ; dans un mémoire célèbre qu'il lut à l'Académie dés

Sciences, il proposa découvrir, à.travers toute la Franco, lémôv

ridien de Paris, d'une chaîne continue de triangles, allant do

Dunkerque a Perpignan, et d'y rattacher touto la triangulation*

partielle nécessitée par les besoins delà topographie régionale;il montra l'utilité d'un tel réseau pour construire la carte néces-

saire à la prospérité civile ot à la puissance militaire du pays.Il eut le bonheur d'être entendu d'un ministre éclairé qui.pla-

çait la grandeur do la patrie au-dessus des questions person-

nelles; Colbert comprit la grandeur de la conception de Picard,et obtint du roi l'approbation de son immense projot. Picard

mourut sur ces entrefaites et no put voir la réalisation do sa

grande ponséo; mais CassinielLahire commencèrent, en 1680,les opérations trigonométriqueS nécessaires. La méridienne de

France fut mesurée on 1718, et la première carte do France,

colle quo l'on appelle encore aujourd'hui la carte de Cassini,fut achevée sous Louis XVI.

Mais là 110se borna pas la gloire du grand astronomo '.c'est

grâce aux travaux de Picard que la découverte de ^attraction

universelle a été préservée de l'oubli.

En effet, on 1666, Newton voulut vérifier ses premières idées

sur la cause des mouvements planétaires ; il so servit alors

d'une très mauvaise mesure de la longueur d'un degré de mé-

ridien terrostro (49 54° toises). Par suite do l'introduction do

ce nombre erroné dans tes calculs, In loi de l'inverse du carré

des distances s'était trouvée en défaut, ot Newton l'avait tout à

fait abandonnée; mais dix ans après, Picard publia le résultat

do sa mesure, et armé de ce nouveau et s>nr document, l'illus-

tre savant anglais reprit son ancion calcul, qui, cotte fois, se

trouva tout h fait exact.

Si donc Newton fut l'architecto do l'indestructible monu-

ment qu'est la loi de l'attraction, Picard eut la gloire incon-

testée do lui oh fournir les matériaux indispensables, en

môme temps qu'il eut celle do créer do toutes pièces cette

bello science do la géodésio

G8 PHYSIQUEDU GLOBE

. 62.—Expéditions de Bouguer et la Condamine au Pérou, de Clai-

raut et de Maupertuis en Laponle (1736). Question de l'aplatissement

polaire.—

Cependant, une grave question surgissait, à cette

époquo dans, le monde scientifique, celle de l'aplatissement :

voici dans.quelles circonstances.

L'astronomo Richor avait été, on 167a, envoyé en mission à

Cayenno,.en vue d'.y faire des observations astronomiques.Arrivé dans cette ville, co savant fut fort surpris de voir l'hor-

loge astronomique qu'il avait emportée avec lui et régléo à

Paris avant son départ, retarder de deux minutes et demie.par

jour. Il fut obligé do la régler do nouveau par des observations

astronomiques, et d'allonger lo balancier d'MMc ligne et quart.

Lorsqu'il revint à Paris, il fallut rendre au balancier sa longueur

primitive pour quo l'horloge retrouvât sa marche normale.

Cette observation provoqua l'étonnomont du monde savant;

elle fut aussitôt confirmée par d'autres voyageurs. Les phy-siciens et les astronomes en recherchèrent la cause et se

livraient à co sujet à de ces longues discussions dont lo xvn*

ut xvin* siècles, nous ont offert tant d'exemples, quand Newton,

par un nouvel éclair de génie, en donna l'explication dans son

livre immortel des Principes de philosophie naturelle, publiéon 1687.

H montra comment une masse tournante subissait l'effet de la

force centrifugo: cette forco produit une diminution apparentede la pesanteur, et cette diminulion, nulle au pôle, so trouvo,à l'équatcur, avoir sa valeur maxima. Il supposa, devançant en

cela Laplaco, que la Terro avait été fluide à l'origino et fit voir

quo la rotation d'uno masso fluide primitivement sphériquedevait lui donner la forme d'un ellipsoïde de révolution, aplatiaux pôles, renflé à l'équatcur : il calcula enfin que la rotation

d'une sphère fluide homogène tournant avec uno vitesse égaleà. celle do la Terre, déterminerait un aplatissement maxima

do -pr—, c'est-à-dire quo si l'on divise le rayon do l'équatcur

en a3o parties égales, le rayon allant du centro au pôle, n'en

renfermerait que 329.. Newton alla plus loin encore et montra

la corrélation do l'aplatissement terrestre avec le phénomènedelà procession des équinoxes.

HISTOIREDESMESURESGÉODÉSIQUES 69

La question do l'aplatissement se posait donc; les idées de

Newton trouvaient, d'ailleurs, uno confirmation dans le fait que

Jupiter, dont la rotation est plus rapide,'présentait, en-effet,

un aplatissement très caractérisé, que les lunettesdéjà puis-santes do l'époquo permettaient d'observer sans la moindre

incertitude. .

U y avait donc lieu de constater directement l'aplatissementen vérifiant une de ses conséquences; l'inégalité de la longueurdu degré près du pôle ou près do l'équateur. L'Académie des

Sciences prit l'initiative de deux expéditions : l'uno en Lapo-

nie, sous la direction de CJairaut et do Maupcrluis, l'autre au

Pérou, sous la direction do Bouguer et la Condamine. Les ré-

sultats do ces deux missions devaient trancher cette questionde l'aplatissement qui divisait les savants français et anglais;ceux-ci combattant pour la doctrine, émise par Newton, de la

Terro aplatie ; ceux-là, partant d'uno mesure inexacte do Cas-

sini, prétendant au contraire que l'aplatissement était équa-torial et lo renflement polaire

Les résultats des deux expéditions furent un triomphe écla-

tant des idées de Newton; faites avec un soin extrême, les

mesures géodôsiqucs do Laponto et du Pérou montrèrent quole degré du méridien est plus long près du polo qu'à l'équa-

teur, et mirent ainsi en évidence la forme elliptique de la

Terre, ou, tout au moins son aplatissement.

63. —Mesures diverses. Établissement du système métrique. Les

appareils Borda. — A partir do ce moment, les mesures géo-

dôsiqucs se multiplièrent. La méridienne do France fut mesurée

une seconde fois, en 1739, par Lacaitle et Cassinide Thury.

Lacaillc, parti pour lo cap de Bonnc-Espêranco-pour dresser

un catalogue d'étoiles, no put résister au désir de mesurer un

arc de méridien austral. Lo pape Urbain XIV, en 1753; donna

l'ordre aux PP. Maire et îioscowitch do dresser la carte des

Etats do l'Église, et do mesuror un arc do méridien do deux

degrés, entre itomo et Rimini. En i;63, Beccaria au Piémont

(où il trouvait'un degré trop long), Licsegang en Hongrie,

apportaient leurs pierres à l'édifice en mesurant des degrésdans ces deux pays, et en Pcnsylvanie, Dixon et Mason mcsit-

;o PHYSIQUEDUGLOBE

rèrent en 1768, un degré do méridien dans la presqu'île forméo

par les baies de Chesapeake et Delaware, sans triangulation,

par un chaînage direct, possible dans ces vastes plaines encore

vierges de villes et de routes.

Enfin, lorsque fut décidée la création du système métrique,Delambre elMéchain mesurèrent pour la troisième fois, en 179a,la méridienne dé Franco. La tourmente révolutionnaire, d'un

côté, do l'autre la guerre extérieure, apportèrent à l'exécution

de ces travaux des obstacles quo seuls le courago et la persé-vérance des doux astronomes parvinrent à surmonter.

La toise qui servait d'étalon de longueur était la toise d'île du

Pérou, qui avait servi aux mesures de Bouguer et la Conda-

mine Borda fit construire quatre règles do platine de chacune

deux toises do long, recouvertes d'une règle de cuivre, il in-

venta ainsi l'appareil bimétallique démesurés des bases, encore

en usage aujourd'hui et qui indique lui-mêmo In températureà laquelle il se trouve; de plus, l'illustre marin français venait

d'inventer la méthode de répétition des angles, et c'est grâco à

ses cercles répétiteurs quo la méridienne de France vit ses

éléments déterminés avec uno précision inconnue jusqu'alors.De 1806 à 1808, Biot et Arago furent chargés d'activer le tra-

vail de Delambre et Mécbain ; ils calculèrent comme consé-

quence des observations do Franco et du Pérou, la valeur de

l'aplatissement qu'ils trouvèrent égale à T.—,

Le mètre qu'on avait défini comme égal à la dix-millionième

partie du quart d'un méridien terrestre, se trouvait donc déter-

miné uniquement par lesmesurcs du Pérou etde la méridienne

de France, abstraction falto des autres déterminations.

Uno erreur en résulta pour la valeur du mètre, du fait des

points terminaux de la méridienne de France Ces points sont

tant au Nord qu'au Sud, au voisinage de la mer, et peuvent

par suite présenter des déviations do verticale, d'où résulte

une erreur dans los latitudes. D'ailleurs l'aplatissement qui

on résulte, -*— , est trop faible, et la valeur admise aujourd'hui

(y-rAest beaucoup plus forte

HISTOIREDES MESURESGÉODÉSIQUES t- JI

64.—Valeur exacte du mètre. — La commission du mètre avait,

trouvé pour valeur du métro.: 3 pieds, H lignes, 296 millièmes

en fractions de la toise du Pérou. D'après toutes les mesures

modernes, on est certain que le mètre est trop court d'un

dix-millième de toise, c'est-à-dire de o ligne 0864, on de 19 cen-

tièmes do millimètre.

On s'est demandé s'il y avait lieu, pour cela, de changerl'étalon et do lui donner la longueur plus exacte résultant de

l'introduction do la correction précédente. On a résolu de ne

toucher en rien à l'étalon primitif; il suffit qu'on en connaisse

l'erreur absolue ,

. La raison en est que, les mesures géodésiques se perfection-nant de jour en jour, il faudrait sans cesso retoucher cet étalon

qui, au lieu d'une constante, deviendrait ainsi une perpétuellevariable. U est presquo certain que la prolongation do l'arc

nnglo-franco-ospagnol jusqu'au centre de l'Afrique par le

Sahara modifiera encore la valeur aujourd'hui connue.

Il n'est donc plus exact de dire que le mètre est la dix-mil-

lionnième partie du quart du méridien terrestre, La véritable

définition du métro est la suivante :

Le mètre est la longueur h zéro degré d'une règle deplaline

qui a été prise pour unité de longueur en vertu d'une loi, et quiest déposée aux Archives nationales. ,

•

Chaque nation ayant adhéré à la Convention internationale

du mètre, en 1870, en possèdo uno copie aussi oxaclo quo pos-sible

Ajoutons d'ailleurs quo pour les applications à la navigationet à la géographie, la définition méridienne du métro est tou-

jours plus que suffisamment exacte

En terminant ce qui a trait au système métrique, il m'est

impossible de ne pas rappeler ces lignes de Faye :

« Co qu'il y avait de plus juste et de plus élevé dans l'idée

de la grande Commission do 1793, lorsqu'elle a voulu rattacher

son unité fondainentalo aux dimensions de la Terre, c'était

d'ôter au système métrique tout caractère d'uno nationalité

particulière, et'do lo rendre ainsi admissible par toutes les

nations. Aujourd'hui, co système est également obligatoire en

Allemagne, en Italie, en Belgique, en Suisse, en Hollande, au

•ji PHYSIQUEDUGLOBE

Danemarck, en Suède, en Norvège, etc., l'usage en est autorisé

en Angleterre et aux États-Unis, les hommes do science de

toutes les nations l'emploient exclusivement dans leurs tra-

vaux, et l'Association géodéslque internationale a adopté pourétalon dos mesures géodésiques, une règle de platine de 4 mè-

tres, semblable à celle do Borda. »

65.—Mesures géodésiques pendant le XIX'siècle. —La Franco

avait donné au monde savant l'impulsion nécessaire. Aussitôt

après les guerres du premier empire, toutes tes nations civi-

lisées entreprirent d'immenses triangulations; Airy on Angle-

terre, Besscl en Allemagne firent faire à la Géodésie des pro-

grès remarquables. Les calculs de ces deux savants montrèrent

que la Terre pouvait être, avec une précision suffisante, assimi-

lée à un ellipsoïde depvolulion ayant comme aplatissement .

Puis vinrent les grands arcs de méridien mesurés au milieu

du xi.v* siècle : vingt-cinq degrés en Russie, aa° pour l'arc Anglo-

Français, a4° aux Indes ; les mesures furent assez, précises pourdémontrer l'cllipticité de la Terre et fixer son aplatissemont

à-v

Le mouvement vers les travaux géodésiques s'était ralenti,

en Franco, depuis i83o:il reprit en i8(Jo, avec lo général Perrier

qui fut chargé do joindre géodésiquement le réseau françaisau réseau anglais par-dessus le Pas de Calais. Alors simple

capitaine, Perrier fut frappé des progrès que nos voisins

avaient faits dans une science dont nous étions les créateurs.

L'Observatoire et le Bureau des Longitudes réclamaient d'ail-

leurs, uno revision do ta méridienne do Delambre et Méchaih.

Lo dépôt de la Guerre hésitait cependant à reprendre cette

tâche colossale, quand une découverte importante vint, en hâtant

la solu'ion, lever tous les obstacles. En stationnant sur les

montagnes do ta province d'Oran, Perrier eut ta bonne fortune

do constater, dans des circonstances atmosphériques spécialesla visibilité do quelques-uns des sommets de la Sierra Nevada

en Espagne 11était donc possiblodnrclicrgéodésiquemcnt l'Al-

gérie avec l'Espagne Dès lors, la méridienne de Franco, déjà

HISTOIREDESMESURESGÉODÉSIQUES .;/S&

soudée à la triangulation anglaise, pouvait traverser l'Espàgnoet se prolonger jusqu'au centre do l'Afrique, s'étoridtint alors

des Iles Shetland à Laghouat sur un développement do vingt-htiil

degrés. Ce projet grahdiose, entrevu par Biot et Aragô quandils prolongèrent la méridienne de Barcelone à Formahtërai

devenait pratiquement réalisable. »

Grâce à l'intervention du Bureau des Longitudes, grâce à

l'ardeur avec laquelle Faye sollicita du maréchal Niel, alors

ministre do la Guerre, les crédits nécessaires, le projet fut

adopté en 1869, et Perrier fut chargé de commencer les'me-

sures en 1870, avec la mission, aussitôt que le permettraientles circonstances, de réaliser la jonction géodésique do l'Espa-

gne avec l'Algérie et do mesurer le méridien Alger-Laghouat.C'est la réalisation de ce programme qui a occupé depuis

3o ans les oillcicrs français chargés du service géodésique ; ces

officiers y ont apporté un tel zèle, une telle compétence que la

France a repris son rang dans lo mouvement géodésique si

caractéristique de noire époqueDès l'année 1870,10s opérations ont commencé sur le terrain,

l'enchaînement n été terminé en 1888; trois bases ont été me-

surées de 1888 à 189a. Les coordOnécs du Panthéon ont été dé-

terminées en 1884 5 les stations astronomiques projetées ont

été achevées en 1894.La jonction de l'Espàgno et do l'Algérie fut faite par Perrier

au milieu do difficultés inouïes, en 1879; pour établir la conti-

nuité entre lus réseaux français, anglais, belges et espagnols,on a effectué avec ces derniers une liaison géodésique etnstro-

nomique ; depttis que la Tunisie est passée sous notro pro-tectorat, en 1881, on l'a couverte d'une triangulation qui

prolonge colle do l'Algérie, et on a pu, par l'intermédiaire do

l'Ile de Pantellaria et de la Sicile, la rattacher ou réseau italien.

L'ensemble do nos possessions africaines, déjà rattaché à

l'Europe par l'Espagne, s'y trouve donc relié-par un second

point do contact. Enfin, uno Association géodésique interna-

tionale, comprenant les savants les plus émlncnts du monde,'nélé fondée sello'so réunit fréquemment, discuté les résultats

acquis et fait lo programme des déterminations qui restent à

l'aire.

;4 PHYSIQUEDUGLOBE

. 66. — Utilité des opérations géodésiques.— Au point de vue

scientifique pur, l'utilité des travaux géodésiques est incontes-

table; la détermination do la forme'do la Terre, de ses di-

mensions, l'étude de son relief, sa représentation exacte, sont

des problèmes primordiaux dont l'élude suffirait, a elle seulo,

à justifier les travaux entrepris et continués sans trêve

Majs là ne se borne pas l'utilité de la. Géodésie, elle est plus

générale, plus directement sociale Les mesures géodésiques,les triangulations précises, sont la base indispensable de réta-

blissement d'uno CKilo topographiquo oxacto. Maintenant queiios conquêtes coloniales s'étendont jusqu'au coeur do l'Afrique,il est temps que nos commerçants pour l'écoulement de nos

produits nationaux, nos officiers pour la défense et l'extension

do nos possessions, aient entre les mains des documents géo-

graphiques de plus en plus sûrs, de plus en plus rigoureux,dont seule la Géodésie petit fournir les données fondamentales.

VIII

INTENSITE DE LA PESANTEUR — PENDULE

61.— Pendule simple. Ses lois.— On sait que, si l'on considère

un point matériel suspendu à un fil sans poids, rigide et inex-

tensible, le système ainsi constitué prend une position d'équi-libre stablo dès que le fil coïncide avec la direction do la

pesanteur au lieu de l'expérience; il est donc dirigé vers le

centro do la torre; c'est ce qu'on appelle un fil à plomb. La

direction du. fil à plomb, en un Heu donné, est celle de la

verticale de ce lieu, et sera toujours perpendiculaire à la sur-

face libre d'un liquide.S: l'on écarte lo fil à plomb do sa position d'équilibre, il tend

à y revenir, et exécute, de part et d'autre do la verticale, sous

l'action do la pesanteur, qui agit sur la masso suspendue, des

oscillations qui, dans le vide, s'il n'y avait aueuno résistance

passive, dureraient indéfiniment. Galilée a trouvé les lois do

ces oscillations i on les énonce, en Physique, sous le nom do

lois du Pendule simple; ce sont les suivantes :

i" LOI. — Les oscillations d'amplitude très petites sont iso-

chrones, c'est-à-diro ont la môme durée

n* LOI. — La durée d'une oscillation est proportionnelle à la

racine carrée de la longueur du pendule, et en raison inverse

de la racine carrée de l'intensité de la pesanteur au lieu de l'ex-

périence,Ces deux lois sont exprimées par la relation simple :

(')

dans laquelle /représente, en secondes, la duréo de l'oscilla*

;G. PHYSIQUEDUGLOBE

lion d'un pondulo dont In longueur / est mesurée on centi-

mètres, on un lieu où l'accélération de la pesanteur, mosuréo

en centimètres, est g; r. est lo rapport do la circonférence au

diamèlro, 3,i4»ë Cetto formulo traduit bien la sccondo loi;

elle traduit aussi la promièro, puisque l'angle dont lo pendules'écarte do la vorticalo n'y figure pas.

En réalité, cet angle n'est jamais infiniment petit; la formule (i) estalors insuffisante et doit être remplacée par une formule qui tienne lieu decet angle. Soit x l'angle maximum dont le pendule s'écarte de la verticale.On démontre en Mécanique que. dans le cas où x n'est plus négligeable, lailuréo t d'oscillation est exprimée par la formulo suffisamment approchée :

(»)

l'angle %étant exprimé en parties du rayon.

68. — Mesure de g àl'aide du pendule simple.— La formule (i)

montre que si l'on connaît/ et /, on peut calculer#; on a eu

effet

Malheureusement, lo pendule simple n'est pas réalisable.

Les premiers expérimentateurs ont bien essayé des appareils

qui s'en rapprochaient. Borda lui-même a fait des mesures

très précises do g avec un pondulo formé d'uno boulo de platine

suspendue à un fil d'acier très fin; mais les pièces de suspen-sion altéraient la simplicité du pendule, faisaient qu'on n'était

plus dans le cas théorique, et obligeaient à des corrections

nombreuses.

Aussi, aujourd'hui, opère-t-on uniquement avec le pendule

composé.

69. — Pendule composé. Axes de suspension et d'oscillation. —

Le pendule composé est constitué par un corps de forme quel-

conque, oscillant autour; d'un de ses points S (fig. 26). A l'état

de repos, ce corps prend une position d'équilibre telle que le

point S do suspension, et lo centre de gravité du corps soient

PENDULE ;}

sur la vorlicalo du lieu. Si l'on vient à écarter lo système do sa

position d'équilibre, il tend à y revenir en exécutant do part ot

d'autre do la verticale dos oscillations, isochrones si elles sont

d'amplitudo très petitePour un corps do forme quelconque,

il est impossiblo do calculer à l'avanco In

diiréo do ces oscillations. Mais on peut

toujours //jesMm'expérimentalement cetto

durée; si donc on connaissait à quello

longueur L du pondulo correspond la

duréo ainsi déterminée, on connaîtrait g

par la formulo (i).Nous allons voir qu'il est possiblo do

ronnatlro cetto longueur /, grâce à une

propriété mécanique du pendulo composé,découverte par le savant français DKPHONYau commencement

du sièclo dernier.

Do Prony a démontré que, si l'on fait osciller un corpsautour d'un oxo horizontal passant par un point S, fixé dans ce

corps, il existe toujours un second point, 0, ET UN SEUL, tel

que le pendule ail la même durée d'oscillation, soit qu'iloscille autour de l'axe SS', soit qu'il oscille autour d'un axe 00',

parallèle au premier et passant par le point O.

Do plus, la dislance des deux axes 00' et SS' est égale à la

longueur d'un pendule simple qui aurait la même durée d'os-

cillation ,que le corps considéré oscillant autour de SS' ou

autour de 00. Ces deux axes, réciproques l'un do l'autre, ont

reçu des noms classiques. L'axe SS's'appelle l'axe de suspen-sion, l'axe 00' est l'axe d'oscillation.

10. — Pendule réversible. — Il est facile de réaliser les con-

ditions précédentes, à l'aide do la disposition que voici :

Le corps oscillant est formé (fig. aj) d'uno barre do bronze

bien homogène Aux deux extrémités do celte barre sont im-

plantés, perpendiculairement, deux couteaux d'acier, S et 0,dont les tranchants sont tournés l'un vers l'autre Entre les

deux couteaux, une masse mobile, M, peut être fixée, par deux

vis de pression, en un point quelconque de la barre.

Fig. »6.

;8 PHYSIQUEDUGLOBE

On fait d'abord osciller lo pendule autour du couteau S, et l'on

détormino la duréo / dans l'oscillation. Cela fait, on retournelo pondulo et on lo fait osciller autour do l'arête du couteau 0.

Généralement In duréo do 1 oscillation n est plusla mémo, dans co second cas, quo dans lo premier :

elle est devonuo /'. On déplace alors un pou la

masso M, et on fait osciller do nouveau lo pendulo,d'abord autour do S, en notant la duréo nouvelle

do l'oscillation,/,, puisautour do 0,après sous une

autro duréo d'oscillation /',. Mais, si l'on a déplacéla masso M dans lo bons sens, la différence /,

—/',

est plus petite quo/— /'; on recommence ainsi, par

tâtonnements successifs, jusqu'à co que les durées

d'oscillation H et V autour des deux axes S ot O no

présentent plus qu'une différence négligeableAlors Hreprésente la durée d'oscillation du pen-

dulo simple qui aurait pour longueur la distance /,

qui séparo les deux couteaux, distanco invariable,mesurée une fois pour toutes. La valeur de g est

donc donnée parla relation :

la longueur l que l'on prend voisine de i mètre, peut se mesu-

rer avec une très grande approximation (près d'un million-

nième). Tout revient donc à déterminer ia durée 0 avec la

précision maxima.

71. — Mesure de la durée d'une oscillation. — Il ne saurait être

question de mesurer direclemei7 la durée d'une seulo oscilla-

tion : l'intervalle do temps, voisin d'uno secondo, qui contient

le phénomène serait trop petit pour comporter une détermina-

tion précise On est donc obligé de recourir à un artifice.

i° Méthode des passages.— On vise, avec une lunette, un

index tracé sur la tige du pendule quand il est en repos; puison l'écarté de sa position d'équilibre pour le faire osciller.

Maintenant l'oeil à la lunette, on compte le nombre de fois quel'index passe dans le champ de la. lunette, et on pointe le temps

Klg.»;.

PENDULE 19

correspondant sur un chronomètro précis. Si l'on a, par oxom-

plo, compté mille passages, et quo lo chronomètre, pendant co

temps, accuse 997 secondes, on en conclut que chaque oscil-

lation a duré -222- do secondes: co sera la valeur do /.1000

Celte méthodo, la plus directe et la plus simple, est pénibleElle fatiguo l'observateur et l'amèno à commettro, par suite do

cetto fatiguo inévitable, dos erreurs grossières dans lo comp-

tage des oscillations. Aussi préfôre-t-on employer la méthode,

moins directe, mais plus sûre, imaginéo il y a cent vingt ans

par DE MAIHAN,et appllquéo depuis sous lo nom do méthodo

des coïncidences.

2' Méthode des coïncidences, —Le pendule, dont la tige est

lerminco par doux aiguilles a et a' (fig. 37), est installé dovanl

uno horloge astronomique, de façon à osciller parallèlementau plan d'oscillation du balancier do cotte horloge

Lançons lo pondulo : on général, il no sora pas rigoureu-sement synchrone du balancier de l'horloge Los oscillations

seront donc en désaccord. U y aura un moment où les deux

pendules passeront en même temps par la verticale, ce qu'onobserve à distance à l'aido d'uno lunette : c'ost uno coïnci-

dence On note alors l'heure, minuto et secondo marquée par

l'horloge. A l'oscillation suivante, les deux pendules ne pas-sent plus ensemble dans la verticale : l'un est en avance do

l'autre, et cette avance augmente à chaquo oscillation, jusqu'àce qu'elle atteigne une oscillation entière: Alors, los doux pen-dules passent de nouveau on môme temps dans la position ver-

ticale, mais l'un a fait une oscillation de plus que l'autre

Supposons qae le pendule d'observation aille plus vite que

l'horloge : il aura fait une oscillation do plus qu'elle.

L'horloge compte elle-même le nombre do sos oscillations;soit n ce nombre, compté à partir de la première coïncidence ;on est donc sûr que pendant M secondes, le pendule d'obser-

vation a fait /(+ 1 oscillation. La durée d'une oscillation, est

donc —;—; c'est la valeur de /.M-f-1

Y

C'est cette méthode qui est employée aujourd'hui par le ser-

vice géodésique de l'armé» pour les observations du pendule.

80 PHYSIQUEDUGLOBE

Dans ces derniers temps, M. I.ippmann n indiqué uno mé-

thodo plus préciso oncoro baséo sur l'emploi do l'observation

instantanée des positions relatives des deux pendules à l'aide

d'uno étincello électrique oxcitéo par l'un d'eux à son passagedans la verticale.

Tels sont les moyens quo nous possédons pour mesurer In

duréo / d'uno oscillation pendulaire

72.—Corrections à faire subir aux observations.—Aux valeurs

brutes do la durée / do l'oscillation, et do la longueur du pon-

dulo, il importo do faire subir certaines corrections.

D'abord, il faut tenir compte de la température : la longueur

/, luo sur l'inslrumont do mesure, n'est exacto qu'à zéro, et,

en général, l'expérience est faite à uno température Q\ Il faut

donc faire uno première correction duo à la dilatation de la

lige.. Ensuite, l'amplitude des oscillations n'est pas infiniment

petite : il faut donc appliquer la formulo (a) qui tionl complude l'amplitude a.

11 faut aussi corriger les observations do l'influenco exercée

par l'air ambiant. Ceci demande quelques explications.L'action de l'air, dans lequel so meut le pendule, est mul-

tiplei° L'air agit sur lo poids du pendule, comme il agirait sur

tout autro corps, en exerçant sur lui uno poussée aérostatique,conformément au principe d'Archimède Du fait de cette pous-sée, la force qui agit sur le pendule est un peu plus faible quesi le pendule oscillait dans lo vide;

a° L'air agit sur lo mouvement du pendule en résistant à ce

mouvement. Cette résistanco est très petite, mais son exis-

tence est certaine;3* L'air est, dans une certaine mesuro, entraîné par le pen-

dule Cette action a pour effet de doubler à peu près la pertede poids due à la poussée nrchimédienne ;

4° Enfin, l'air n'est pas un fluide parfait : il est légèrement

visqueux, et agit par sa viscosité nouv retarder lo mouvement.

Étant donnée la précision qu'il faut atteindre dans l'étude de

la pesanteur, aucune de. ces corrections n'est négligeable

PENDULE 8l

Dopuis ces dernières années, onévitolcs actions perturbatricesdo l'air en faisant osciller le pondulo dans le vide.

Enfin, il faut tenir compto do l'entraînement du support,

Quelque massif qu'il soit, il subit des impulsions résultant des

oscillations, et lo mouvement qu'il prend do co fait troijblo la

régularité du mouvement pendulaire

13.—Résultats. — Accélération de la pesanteur.—

Longueur du

pendule à secondes. — En opérant avec les précautions quo nous

venons d'indiquer, en accumulant lo nombre des expériences,en éliminant les erreurs dans la limito du possiblo par l'appli-cation judicieuso du calcul des probabilités, on est arrivé aux

résultats suivants, par les observations faites au Bureau

international des Poids ot Mesures, à Sèvres (Pavillon de Bre-

Icuil) par les officiers du service géodésiquo do l'armée :

L'accélération de la pesanteur, g, a pour valeur en centi-

mètres :

# =980,991 centimètres.

et la longueur du pendule simple qui bat la seconde, est, on

centimètres :/ = 99,393a centimètres.

Cette longueur est donc très voisino do 1 mètre. Les coor-

données géographiques du pavillon do Bretcuil sont :

Loagilude ouest de Paris o°, •)' i",5Latiludc nord 48*,5o'a",4Altitude 70,4mètres

A l'Equateur, l'accélération do la pesanteur a pour valeur :

g =978,07 centimètres.

74.—Variations de la pesanteur avec l'altitude. — Formule de

Bouguer.— Nous avons vu, quand nous avons montré l'identité

delà pesanteur, et de l'attraction universelle, quo la pesanteurvariait avec l'altitude Quand donc on fait, en un lieu donné,une détermination de l'accélération de la pesanteur par le

pendule, il faut'tenir compte de l'.allilude h, et ramener, parle calcul, la valeur de la pesanteur à ce qu'elle serait auniveau de la mer.

BERGET.Géophysique. G

8J PHYSIQUEDUGLOBE

La valeur de cette correction s'exprime simplement. Soit y l'accélérationde la pesanteur au niveau de la mer, g" cette accélération à une hau-teur A; appelons \\ le rayon terrestre j nous avons établi (IÏ) la relationsimple :

75. —Variation de la pesanteur avec la latitude. —La valeur

de^doit varier aux différents lieux duglobc, par suito de la forco

centrifugo d'abord, ensuite do la formo ellipsoïdale do la Terre

i° EFFET DE LA FOHCKCENTRIFUGE.— La Terro est animée

d'un mouvement do rotation autour do la ligne des pôles PP'

(fig. 28). De cetto rotation résulte, sur chaque moléculo de la

surface, uno force centrifuge qui tend à écarter cetto molécule

do l'axo de rotation. C'est à l'équatcur quo cotte forco / est le

plus considérable : ello est, en effet, directement opposée à la

forco G, exercée sur la verticale en question par l'attraction

du centro do la Torre

Le calcul indique en même temps que la forco centrifuge,

à l'équatcur, est égalo à-^-de la pesanteur.

Or, on peut remarquer que 389 est le carré d 17. On en con-

clut que, si la terre tournait 11 fois plus vite, la pesanteur ap-

parente serait nulle à l'équateur. Un corps placé en l'air ne

retomberait pas vers le sol.

Pour un point du globe situé ailleurs qu'à l'équatcur, à une

latitude )., on a pu calculer approximativement l'action de la

PENDULE 81

forco centrifugo on supposant la Terro sphérique En un tel

point M,• l'attraction ^fig. 39) est uno forco MG ; la force cen-

trifugo, qui tend à écarter lo poids M do l'axo do rotation PP

en uno forco MF. La pesanteur apparente sera donc la résul-

tante do MG ot do MF, et s'obtiendra en prônant la diagonale

MU du parallélogramme construit sur les doux forces compo-

santes. On voit ainsi quo, quelque faible que soit la forco cen-

trifugo MF, la résultanto no passera plus jamais par le contre

do la Terre. Si donc celle-ci a été fluide au début, sa surface

d'équilibro qui doit élro en chaque point normale à la direction

Mil do la verticale, n'a pu être uno sphère, mais un ellipsoïdede révolution aplati.

Lo calcul montre quo, du fait do la force centrifugo seule, la

pesanteur variedo—jt—do

sa valeur entre l'équatcur ot lo

pôlea* EFFET DE L'APLATISSEMENT.—Au lieu d'être sphérique,

suivant lo contour PEPE' (fig. 3o) la Terre est ellipsoïdale, sui-

vant lo contour IUTIV. Lo polo réel n est donc plus près du

centre que le polo do la sphère

théorique P : l'attraction ysora donc plus forte; inver-

sement, le point t de l'équa-tcur réel est plus éloigné du

centro que le point E corres-

pondant do l'équateur sphé-

rique : l'attraction y sera donc

plus faible,d'ahovd parce qu'ilest plus loin du centre d'at-

traction, ensuite parce que la

force centrifuge y sera, de co

fait, plus considérable. •

Mais il y a une forco, en partie compensatrice, qui tient à

augmenter la pesanteur à l'équateur : c'est l'attraction exercée

sur le point E par la masse du bourrelet AEBs représentant le

renflement équatorial : cette action fait que la diminution de

la pesanteur, à l'équateur, est un peu moins forte que ne le ferait

prévoir l'augmentation de la distance au centre.

Fig. 3o.

84 PHYSIQUEDUGLOBE

Quoi qu'il en soit, lo calcul montre quo les trois actions suc-

cessives t force centrifuge, variation do la distanco au centro

duo à l'cllipticité, et action de sens contrairo duo à l'attrac-

tion du bourrelet équatorial, s'exprimeront toutes les trois

par une formule dans laquelle intervient lo carré du sinus

de la latitude. La valeur do g en fonction do la latitude peutdonc se résumer en une formule unique, qui est la suivante ;

(3)

gKest l'accélération do la pesanteur à la latitude ). ; g, est In

valeur do l'accélération h l'équateur (978,07 centimètres);

et —rp est la somme algébrique des trois coefficients do sin 1 ).

dans les trois formules en question.

16-— Conséquences pratiques. Importance du renflement équa-torial. — Il résulte de là quo si un corps, à l'équateur, exerce

sur un dynamomètroà ressort, une action de 1kilogramme, au-

trement dit si son poids apparent est de 1kilogramme, au pôle,il semblera avoir gagné 5 grammes: son poids apparent so sera

accru de 5 grammes environ f puisque—:r-est voisin do ).

L'aplatissement fait quo le pôle réel r. so trouve rappro-ché de 20 kilomètres du centre de la terro, par rapport à la

position P qu'il auraitsi la terre était spli '•que Quand au bour-

relet équatorial, son volume est environ la —r-y partie du

volume de la Terro.

11. — Détermination de l'aplatissement à l'aide du pendule.—

C'est le mathématicien Clairaul qui a, le premier, exprimé la

pesanteur en fonction de l'aplatissement.

Appelons q le rapport qui existe, à l'équateur, entre la force

centrifuge et la pesanteur f nous avons vu que q =—0—); dési-

gnons par a l'aplatissement, par gM la pesanteur au polo, par

gt sa valeur à l'équateur, Clairaut a démontré que ces quan-

PENDULE 8ï

tités sont reliées par la relation simplo :

(4)

On voit quo cotto formulo, dite formule de Clairaut, permetdo calculer «, l'aplatissement, si l'on connaît g aux diverses

latitudes. Lo pondulo conduit donc à la mesure des dimensions

relatives do la Terro.

On trouve ainsi pour valeur do l'aplatissement, déterminéo

par l'observation du pondulo :

l'accord avec les résultats dos mesures géodésiques est remar-

quable

18. — Anomalies locales. Irrégularités sur les Iles et au milieu

des continents. — Le pendule ost l'instrument par excellence

pour étudier les perturbations qui peuvent affecter la valeur de

l'attraction.

Quand il y a, au voisinage de la station d'expérience, une

masse montagneuso considérable, il on résulte une anomalie

locale quo lo pendulo décèle aussitôt, et dont il faut corrigerles observations pour avoir la pesanteur normale correspon-dant à la latitude du lieu. Mais il existe des 'anomalies géné-rales des plus remarquables.

Ainsi, dans les* lies, au milieu des océans, la pesanteur est

toujours plus forte que no lo forait prévoir lo calcul d'après la

latitude de la station.

Sur les grands massifs continentaux, la pesanteur est tou-

jours plus faible que celle que le calcul déduit do la lati-

tude.

Ces résultats, établis par d'innombrables expériences, dont

la précision n'est pas en cause, sont d'autant plus surprenants

qu'ils sont en contradiction apparente avec le sens dans lequelon pourrait, en raisonnant, prévoir l'existence des anomalies.

En effet, la densité moyenne des couches rocheuses qui for-

ment los continents est a,5 ; la pesanteur, devrait donc y être

86 PHYSIQUEDUGLOBE

plus forte quo sur les océans, où la couche superficielle, cons-

tituée par do l'eau, a une densité égalo à i.

Sur les Iles Sandwich, en particulier, au milieu du Pacifiquo,

l'anomalio atloint : c'est la valeur la plus considérablea ooo *

des irrégularités obsorvées.

Cos apparontes contradictions ont provoqué, tant do la partdes astronomes quo do colle des géologues, do remarquablestravaux en vue do trouver uno explication à ces faits observés.

79. —Théorie deFaye. —Compensation des masses. — Pour

expliquer l'anomalio dos lies Sandwich, ona\ait essayé do sup-

poser quo les eaux du Pacifique étaient attirées vei s leurs bords

parles attractions respectives du continent asiatique etducon-

tinent américain (fig. 3i). Ces eaux, nu lieu deprésontorlo con-

Fig. il.

tour sphériquo, marqué en traits pointillés sur la figure,auraient pris le contour CAAD, se relevant vers les continonts,et par suite s'abaissant forcément do Ben A, sur les lies Sand-

wich, placées au milieu de la nappe liquide Les points de ces

Iles AA' situés au niveau de la mer, so trouveraient donc ainsi

plus près du centre qu'ils ne le seraient s'ils étaient en BB sur

la surface sphérique : do là l'excès observé dans la pesanteur.Cette théorie est ingénieuse ; mais elle comporte une grave

conséquence. Pour expliquer l'anomalie considérable des

Iles Sandwich, il faudrait que l'abaissement BA des eaux du

Pacifique atteignit i ooo mètres et môme davantage: aucune

mesure géodésique n'a, jusqu'à présont, indiqué une pareille

dénivellation, qui serait d'ailleurs, très difficile à constater

PENDULE 87

étant donné l'isolement de cetto station nu miiiou do l'Océan,

Bien plussimple est In théorie do l'astronoino français Fayo :

voici en quoi ollo consiste :

Fayo suppose quo la croùto terrestre ost plusépaisso sous lo

Tond dos mors quo sous les continents émergeants, Dans ces

conditions, l'excès do densité des continents émorgés serait

compensé par un défaut de densité au-dessous do leur surfaco ;

l'inverse so produirait nu-dossous des mors.

La tauso physique do cette compensation est bien simple

Au-dessous des mers, lo refroidissement va plus vito quesous les continents. Toutes les recherches des océanogaphes,tous les sondages faits parles physiciens de la mer, depuis las

voyages do Dumont d'Urville jusqu'aux belles campagnes qu'afaites et que continue sans relâche le princo do Monaco, nous

ont appris qu'au delà de 3 000 mètres de profondeur, la tempé-rature de l'eau de la mer est comprise entre o° et 4- >°, alors

qu'à la même profondeur, sous un continent, la température

dépasserait i3o° au-dessus do zéro. La croùto terrestre doit

donc avoir acquis, dans lo premier cas, plus d'épaisseur quedans le second.

C'est ce que figure le schéma delà figure33, qui représente une

coupe de l'écorce terrestre le long du parallèle de 3o° do lati-

tude nord. La ligne pointilléc représente la section du géoïde :

c'est une circonférence, puisque l'ellipsoïde terrestre .est-une

88 PHYSIQUEDUGLOBE

surface do révolution dont tous les parallèles sont des cercles

et dont les méridiens seuls sont des ellipses, Au-dossus do

cotte ligno s'élèvent les continents d'Afrique, d'Asio, d'Amé-

rique Au-dessous so trouvent les deux grands océans dont la

profondeur moyenne est coinparnblo à la saillie continontale

La, l'épaisseur do la croùto terrestre solidifiéo compense lo

défaut do densité des mers tandis quo, sur les continents, la

minceur rclativo do In croùto compense In saillie des terres

émergées.

80. —Hypothèse de M. Lippmann.—

L'hypothôsedo M. Faye

prête à quelques objections: notamment, ou no voit pas pour-

quoi : il y aurait en tout lieu compensation exacte, tant sur los

mers quo sur les continents minces et sur les continents épais.M. Lippmann n énoncé récemment une autre théorie, plus

simplo et plus plausibleL'illustre physicien fait intervenir uniquement, dans son

explication, lo principo d'Archimède 11 fait remarquer que la

croûte terrestro est floxible, surtout si on la considère sur un

assez largo surface : en effet, elle est mince par rapport à son

étendue et, d'ailleurs, cette flexibilité est atténuée par maints

accidents géologiques.La croûte solide flotte, pour ainsi dire, comme un radeau

sur les parties sous-jacontes qui sont liquides; ses diverses

parties sont soutenues par la poussée archimédienne II y a

donc égalité entre le poids p do matières solides accumulées

sur une surface donnée et lo poids // de liquide déplacé. En

môme temps, c'est la raison de la compensation qu'il s'agit

d'expliquer : partout où il y a accumulation de matières solides,il y a déplacement, et, par conséquent, déficit égal de matières

comme le montre le schéma de la figure 33.

La croûte terrestre n'est floxibleque sur une certaine étendue :

prise sur une petite surface, elle est rigide; c'est pour cette

raison que les petites corrections locales doivent ôtre faites,tandis quo les grandes corrections continentales disparaissent.La figure 3n bis représente la coupo de l'écorcc terrestre,au parallèle de 3o° Nord, d'après la théorie do M. Lippmann : on

voit que, dans ce cas, le noyau central liquide se rapproche

PENDULE 89

davantage do la formo sphéroïdale, co qui ost plus rntionnol,

Eu outre, la mincour de l'écorco sous les mors oxpliquo en

partie pourquoi los régions océaniques sont souvent bordées

de volcans.

En tous cas et quollo quo soit ccllo do ces doux explications

quo l'on ndopto, on voit quo dans les observations du penduledestinées à étudier l'aplatissement terrostro, il n'y aura pas

lieu de tenir compto des grandes inégalités continentales, et

qu'on pourra négliger leur attraction; fï suffira de faire subir

aux observations la correction d'altitude, sans so préoccuperde l'action du massif continental sous-jacent. compensé paruno variation correspondante d'épaisseur do la croûte terrestre

nu mémo endroit.

L'expérience confirme ces conclusions : la plupart des ano-

malies continentales disparaissent quand, au lieu de chercher

à tenir compto do l'attraction du massif sous-jacent, on se con-

tente de ramener les observations du pendulo au niveau do la

mer par la formule do Bouguer.

Fig. 31.

IX

IRRÉGULARITÉS DANS LES MOUVEMENTS DE LA TERRE

81. — Peilurbations occasionnées par le renflement équatorial.— Par deux méthodes différentes, l'uno purement géométrique :

la géodésie ; l'autre purement physique : lo pendule, nous

avons acquis la certitude de la forme elliptique de la Terre, et

les deux méthodes', absolument d'accord entre elles, nous ont

donné lo môme nombre, —^ pour valeur de son aplatisse-

ment polaire.

Mais, l'existence de cet aplatissement, et, par suite, du ren-

flement équatorial, a une autre conséquence.La proximité de la Lune fait que son mouvement dépend des

irrégularités de forme de notro satellite, et, par suite, de son

aplatissement. L'observation a manifesté l'existence d'inégalitésdans lo mouvement de la Lune, et l'introduction, dans les cal-

culs, de ce résultat de l'observation, a permis, inversement, de

calculer la valeur de l'aplatissement qui les avait occasionnées.

On a trouvé ainsi, par une troisième méthode, uniquement

astronomique, le nombre —r- ! c'est un accord remarquable

qui change en presque certitude la probabilité que présente la

valeur de l'aplatissement de la Terre.

82. — Précession des équinoxes.— Si la 1 erre était rigoureuse-

ment sphérique et homogène, los attractions du Soleil et deufcuno

auraient lieu comme si sa masse était concentrée à son centre.

Mais la protubérance équatorialc allure la simplicité de ce

mécanisme. Un astre qui serait placé dans le prolongement de

IRRÉGULARITÉSDANSLESMOUVEMENTSDE LA TERRE . 91

la ligne des pôles ou dans lo plaît de l'équateur, attirerait

encore la Terro d'une manière symétrique; mais dans toute

autre position, l'attraction de cet astre tend à faire « cha-

virer » \a Terre, parce qu'étant inégalement éloigné des

deux moitiés du bourrelet équatorial, il attirera l'une pi ils

intensivement que l'autre.

C'est ainsi que la Lune par son rapprochement, le Soleil parl'énormité do sa masse, changera sans cesse la direction do l'axe

de rotation du globe Le plan de l'équateur fait avec celui de

l'orbite un angle de a3" i/a, angle qui diminue de 48 secondes

par siècle. L'axe de rotation du globe fait

donc le même angle avec l'axo de l'orbite ter-

restre. Ce dernier Ou (fig. 34) a une direction

sensiblement invariable, tandis que, sous

l'action attractive luni-solaire, l'axe do rotation

de la Terre se déplace dans lo ciel et tourne

circulairement, d'orient en occident, autour

du premier, do façon à faire MMtour entier en

MODO ans.

Le pôle semble donc so déplacer dans le

ciel; il en résulte un déplacement de la lignedes équinoxes, appelé précession des équi-noxes : ce mouvement correspond à un arc.

de 5o",a par année. Dans la suite dès temps,le polo céleste qui décrit un petit cercle do a3° i/a d'ouverture,doit donc s'éloigner petit à petit de l'étoile polaire.

La précession deséquinoxos a, au point de vue de la physique

générale du globe, des conséquences importantes : elle change,dans la suite des siècles, la durée relative des saisons. Elle

peut donc influer sur les variations séculaires du régime

climatérique des différentes régions du globe

83. — Nutatlon. — Mais ce mouvement n'est, lui-même, pasuniforme En effet : l'astronomie nous apprend que le plan do

l'orbito lunaire sodéplnr.c dau^le ciel : son intersection avec lo

plan de l'orbito terrestre marche d'orient en occident ot fait

une révolution en dix-huit ans et demi. Pendant co temps l'axo

de rotation du globo PP', no rencontre pas rigoureusement lo

lig. 31.

9» PHYSIQUEDUGLOBE

cercle MM' de la figure A : il décrit seulement en dix-huit ans

et demi une petite ellipse dont le centre se promène sur ce cercle

et le parcourt on 26000 ans; c'est la nidation. Cette ellipse a

pour dimensions de ses deux axes,36 secondes et 18 secondes.

De sorte qu'en réalité le cercle

do MM' de la figure 34 doit être

remplacé par le cercle dontelé

de la figure 35 : les dentelures

correspondent à une période de

dix-huit ans et demi, ot le par-cours total du cercle ondulé se

fait en 26 000 ans : les dentelures

qui traduisent le phénomène de

la nutation, oscillent de part et

d'autre du cercle pointillé MM' quimanifeste le phénomène de la

précession.

84. — Autres irrégularités du

mouvement de rotation. —Ces deux

irrégularités sont les principales.

Encore, la précession csl-olle la

soûle qui ait, 6 longue échéance,

une influence quelconque sur le régime dcù saisons ; mais au

point de vue des conséquences de la loi do l'attraction new-

tonienne, il est intéressant de voir, au moins qualitativement,

quels sont les autres effets que les particularités du mouvement

de la Lune et du Soleil peuvent produire sur celui do la Terre.

D'abord, lo Soleil passe tous les six mois d'un côté de l'équa-tcur a l'autre : l'axo du globe oscille, do co fait, toujours en

conséquence de la masse parasite du rendement équatorial,sur une petite ellipse dont le centre est toujours situé sur les

ondulations dues à Ut nutation et dont les dimensions angulairessont : une seconde d'angle pour le petit axe, deux secondes pourle grand. De co fait les ondulations dues à la nutation sont

elles-mêmes ondulées par l'action du déplacement solaire.

Enfin, la Lune passe tous les treize ou quatorze jours d'un

Fig. 35.

IRRÉGULARITÉSDANSLES MOUVEMENTSDE LA TERRE g3

fôtô de l'équateur à l'autre : nouvelle oscillation du globeautour d'une quatrième ellipse, dont le centre est sur la précé-

dente, et dont les dimensions sont deux et quatre, dixièmes de

seconde

Parconséqucnt, l'axe de rotation de la Terre, prolongé jusqu'àIn sphère céleste, ne rencontre pas celle-ci en un point fixe, mais

décrit en un demi-mois uno première ellipse, dont le centre

se meut en six mois sur une secondo ellipse due au déplace-ment du Soleil sur l'écliptique; le centre de cette seconde

ellipse se meut, en dix-huit ans et demi sur uno troisième

ellipse (celle de la nutation) dont le centre est toujours sur

lo cercle de la précession des équinoxes qu'elle parcourt en

26000 ans. C'est donc par une courbe ù quatre périodes qu'ilfaudrait représenter le mouvement du pôle sur la sphèrecéleste.

85. —Irrégularités dans le mouvement de translation. — Ces

irrégularités du mouvement de rotation no sont pas les seules

dont soit affecté le mouvement général delà Terre : il faut exa-

miner aussi celles qui proviennent de son mouvement de trans-

lation autour du Soleil.

D'abord l'excentricité de l'ellipse décrito par le centre do la

terre diminue uniformément, de 6400 kilomètres par siècle:

le mouvement de translation, non uniforme par suite de la loi

des aires, tend donc à se régulariser de plus en plus, et ses

vitesses maxima et minima tendent à so rapprocher do la

vitesse moyenne actuelle Si ce décroissement de l'excentricité

se continuait, l'ellispse so transformerait en un cercle parfaitau bout de quarante mille années.

En môme temps que l'ellipse tend vers la forme circulaire,elle se déplace dans son plan, de manière quo le périhéliemarche d'occident en orient, faisant le tour du ciel en 110 000

années environ : c'est une deuxième irrégularité de translation.

En troisième lieu, le plan de l'orbito no fait pas un angle

rigoureusement constant avec celui de l'équateur terrestre ; ils'en rapproche d'environ 48 secondes par sièclo ; mais co rap-

prochement ne sera pas indéfini, car le plan de l'orbito ne fait

([n'osciller entre des limites très.rapprochées.

94 PHYSIQUEDU GLOBE

Enfin, l'inégalité des masses do la Lune et de la Terre dont

le système tourne autour du Soleil produit uno quatrième irré-

gularité. Nous avons, jusqu'à présent, attribué à la Terre seule

un mouvement elliptique qui, en réalité, appartient au centre

de gravité de la Terre et do la Lune. •'

En effet, ces deux astres réagissent l'un sur l'autre de

manière à tourner autour du centre do gravité de leur

ensemble. Si la Lune décrit une certaine ellipse autour do ce

centre, la Terre, dont la masse est 80 fois plus forte, décrit une

ellipse de dimension 80 fois plus faible. Les choses se passentabsolument comme si, ayant attaché aux extrémités d'une cor-

delette, deux boules, l'une 80 fois plus pesante que l'autre, on

lançait ce système en l'air : le fil, constamment tendu, oblige-rait les deux boules à prendre un mouvement commun de

translation, en môme temps qu'elles tourneraient autour d'un

point situé 80 fois plus près du centre de la grosse boule quede celui de la petite. Dans le cas de la Terre et de la Lune, c'est

l'attraction de leurs centres qui tient lieu de fil conjonctif.C'est le centre de gravité du système Lune-Terre qui décrit

l'orbite elliptique, et ce centre est constamment sur la droite

qui joint le centre de la Lune au centre de la Terre, à 1000 kilo-

mètres environ au-dessous do la surface terrestre.

A toutes ces irrégularités dans le double mouvement de

rotation autour de la ligne des pôles et de translation autour

du Soleil, il faut ajouter le mouvement général de translation

de tout le'Système solaire dans l'espace On voit, par suite,

que le polo est loin d'être fixe sur le ciel.

86. — Fluctuation des latitudes. — Nous venons donc d'acquérirla certitude que, du fait de nombreuses perturbations, le prolon-

gement do la ligne des pôles terrestres, do l'axe des pôles, ren-

contre la sphère céleste en un point incessamment variable ;mais une dernière question est à poser. Si la ligne des pôlesne rencontre pas la sphère céleste en un point fixe, du moins

cette ligne des pôles esl-ellc ou n'est-clle pas fixe par rapport h

la Terre ?

Autrement dit, si l'on considère la Terre comme une boule

do bois, et la ligno des pôles comme uno tige d'acier qui la

IRRÉGULARITÉSDANSLESMOUVEMENTSDE LATERRE 95

traverse, cette tige est-elle fixée à la boule d'une façon ferme,

ou, au contraire, ballotte-t elle légèrement au milieu du bois?

Seule, la détermination, de plus en plus précise, des latitudes

terrestres, permet de répondre à cette question, et c'est un

beau résultr.t de la science expérimentale quo d'avoir pumettre en évidence, d'une manière indubitable, lefait de la non-

fixité de l'axe des pôles par rapport à la Terre.

U résulte, en effet, do la précision croissante avec laquelle on

détermine la latitude, précision qui dépasse le — de seconde,

que, dans un môme lieu, la verticale n'est pas invariable en

direction ; donc la latitudo, qui est l'angle de cette verticale

avec le plan do l'équatcur, semble subir une petite variation,une fluctuation, comme disent les astronomes.

Pour déterminer la loi do fluctuation, c'est-à-dire la loi de

l'oscillation de l'axe de la Terre, l'Association Géodésiqueinternationale a fondé ou subventionné six observatoires situés

sensiblement sous la in^ne parallèle, leur fourtiisspTit des

instruments identiques, leur imposant l'emploi des .î.cmes

méthodes d'observation et de calcul.

D'après les résultats moyens, l'axe obtenu semble se mouvoir

sur un cérclo, qui, au pôle, aurait environ 12 mètres de dia-

mètre, et sa rotation s'effectuerait en 428 jours, chiffre quis'accorderait avec un résidu astronomique provenant do l'action

de la Lune sur le renflement équatorial.Telles sont les irrégularités, nombreuses, on le voit, des

mouvements de la Terre Dans son ensemble, notre sphéroïdene présente donc aucun caractère d'invariabilité, môme dans

son mouvement. Nous allons voir quo sa croûte externe, son

ccorce, est elle-même essentiellement instable, et se trouve

être le motif de permanentes modifications d'ensemble.

X

MOUVEMENTS DE L'EGORGE TERRESTRE

THÉORIE TÉTRAÉDRIQUE

87. —Phénomènes sismiques.— Nous avons vu dans les cha-

pitres précédents, combien étaient variables les mouvements de

notre planète, à quelles incessantes fluctuations était soumise"

la direction de son axe polaire, non seulement dans l'espace,mais dans le globe lui-même

Au point de vue do la stabilité de forme de la Terre, il

reste à nous poser une dernière question : à défaut d'un axo

stable, la terre a-t-elle au moins, une écorce stable ? Nous

allons voir qu'il n'en est rien, et que cette écorco môme est

le sujet de mouvements fréquents, tantôt lents, tantôt d'uno

violence extrême, ce sont les phénomènes sismiques qui, lors-

qu'ils sont particulièrement intenses, prennent le nom de

tremblements de terre.

Les secousses qui agitent ainsi l'êcorce terrestre sont de

trois sortes :

Les secousses verticales, qui, lorsqu'elles sont violentes,

projettent en l'air les édifices et les objets reposant sur lo

sol, à la façon d'une explosion de poudre.Les secousses horizontales, qui impriment des déplacements

latéraux, et enfin les secousses ondulatoires, les plus fréquenteset les plus redoutables de toutes : parties d'un point appelécentre d'ébranlement, elles se propagent à la façon des ondes

circulaires que la chute d'un caillou fait nattro sur un bassin ;la surface du sol, à leur passage, est agitée comme les vagues

océaniques : alors les maisons sont détruites, les arbres arra*

PHÉNOMÈNESSISMIQUES.— TÉTRAÈDRES 97

chés, le sol se coupe de profondes crevasses, la forme, exté-

rieure de la région atteinte peut être profondément modifiée ;

quand cette secousse parvient jusqu'au rivage de la mer, ello

se propage à travers l'océan, produit une énorme vague de

translation dont la conséquence, lorsqu'elle rencontre une

côte, est un ras de marée dont les effets destructeurs sont jus-

tement redoutés.

88. —Propagation des secousses. Épicentre.

— Le centre

d'ébranlement C est en général placé assez loin au-dessous de la

surface du sol (fig. 36). Autour de ce point les ondes sismiques

se transmettent dans tous les sens; à certains points so manifes-

tent des crevasses Art, Bb, Ce... dont l'orientation est perpendi-culaire à la direction dans laquelle se propagent les secousses.

C'est précisément par la marche inverse, en notant l'orien-

tation des crevasses et en leur menant des perpendiculaires,

qu'on peut connaltro la position du centro.

Si du centre C on abaisse uno perpendiculaire sur le sol, on

obtient un point EapB?JC$j^(f* (nff- 2)* Autour de co point

les secousses so foAsdnfir'énV^même temps, à la surface du

sol, on dos points d^uï; thé^orîqud&ànt,sont situés sur des cir-

BtRGET.0<!ophJlqae.'

| /' £iï 1

98 PHYSIQUEDU GLOBE

conférences concentriques, qui, pratiquement, sont sur des

courbes vaguement circulaires, NP, MQ.La profondeur du centre varie entre 6 et 20 kilomètres :

quant à la vitesse de propagation des ondes sismiques, elle

varie aussi entre i3o et 800 mètres par seconde

89. — Volcans.— L'activité interne, qui se manifeste si fré-

quemment par les phénomènes sismiques, se manifeste aussi

d'une manière moins fréquente, mais plustevriblo encore.

En certains points de la croûte terrestre, là où une fissure,une faiblesse de l'écorce permet au noyau actuel de rejeter ses

produits au dehors, se produisent des jets de vapeur, de

flammes, de gaz incandescents, de matières fondues à une très

haute température, accompagnés de roche, solides arrachées parle jet précédent et projetées en l'air : ce sont les éruptions volca-

niques. Ces éruptions ne sont, heureusement, pas continues ;

après une crise de violence, la cheminée s'obstrue, les laves s'y

solidifient, le volcan semble sommeiller, jusqu'à ce qu'unenouvelle accumulation des matériaux sous-jacents provoqueune nouvelle éruption.

90. — Étude des séismes. —- Mais il ne faut pas se borner à

connaître ces violentes secousses dont l'étude détaillée est du

domaine de la Géologie; il est essentiel do s'attachera péné-trer le mécanisme de ces vibrations internes, que, seuls, des

instruments très sensibles, des sismographes, parviennent à

déceler, qui agitent le sol d'uno manièro continuelle

Ces petits mouvements du sol, que les dépressions baromé-

triques semblent amplifier, sont plus fréquents en hiver qu'enété et augmentent généralement à l'époque des équinoxes où ils

dégénèrent très souvent en véritables tremblements de terre,surtout dans la zone intertropicalc.

Ces divers phénomènes, désignés sous le nom générique de

séismes, sont aujourd'hui l'objet d'études suivies dans des

observatoires installés à cet effet chez la plupart des peuplescivilisés, notamment en France, en Allemagne, en Italie et

surtout au Japon, pays par excellence des tremblements de

terre Des sociétés sismologiques nationales et môme uno

PHÉNOMÈNESSISMIQUES.— TÉTRAÈDRES. 99

association internationale, analogue à l'Association géodésique,se sont créées en vue d'assurer, par l'uniformité des instru-

ments et des méthodes,, la coordination des résultats do cette

nouvelle science, à laquelle les Italiens, pensant évidemment

aux mouvements de conveetion qui peuvent se produire dans

la masse fluide centrale, ont déjà donné le nom caractéris-

tique de météorologie interne, pont marquer sa parenté avec

la météorologie atmosphérique. Il n'est peut-être pas chi-

mérique d'espérer qu'un jour viendra où l'on pourra.signalerd'avance les trembloments de terre comme on prédit

aujourd'hui l'arrivée des tempêtes d'une rive à l'autre de PAtlan*

tique.

Ainsi, le sol sur lequel nous marchons est dans un perpétuelétat de mouvement.

91. —Origine des tremblements déterre et des volcans.—Dans

l'hypothèse de la fluidité du noyau central et de sa solidifica-

tion lonte sous l'effet du rayonnement dans l'espace, les sou-

bresauts violents, les éruptions volcaniques résulteraient do

l'accumulation sous la croûte terrestre, soit de gaz chassés du

bain liquide par les progrès du refroidissement, soit do

masses do vapeur produites par l'infiltration des eaux de la

mer dans los profondeurs du globe, jusqu'au contact des

matières ignées.Mais ce ne sont là que des explications en quelque sorto

locales et immédiates ; elles ne montrent pas la loi d'ensemble

dont, pourtant, l'existence parait certaine, si l'on réfléchit au

caractère quasi universel et simultané des phénomènes en

question. On compte, à la surface do la terre, plus de trois cents

cratères en activité et plus du double do volcans éteints ou du

moins assoupis. Depuis près d'un an, nous assistons au réveil

successif d'une quantité do ces foyers, répartis sur tous les

points du globe : aux Antilles, dans l'Amérique centrale, au

Chili, dans l'Alaska, l'Océan Indien, le Pacifique et même

en Europe Chaque jour lo télégraphe nous apporte l'annoncode nouveaux tremblements de terre survenus soit au Japon,aux Philippines, dans linde, au Turkestan, dans lo Golfo Per-

sique ou le Caucase, soit en Australie, dans la chalno des Cordil-

100 GÉOPHYSIQUE

lères ou au Guatemala. Des lies mêmes disparaissent tout à

coup dans la mer Jaune et dans le golfe du Mexique.Cette recrudescence d'activité des forces internes du globe

constitue, à n'en pas douter, un phénomène absolument

général.

92. —Théorie tétraédrique de la figure de la terre. — Un émi-

nent géodésien français, M.Lallemand, membre du Bureau des

Longitudes, a pensé qu'il y avait lieu de rapprocher l'originedes phénomènes sismiques de la belle théorie de la forme

tétraédrique de la croûte terrestre, théorie qui, dans ces der-

nières années, a été le point do départ de si remarquables tra-

vaux et que M. de Lapparent a exposée d'une façon si magis-trale.

Dans la théorie tétraédrique, qui prétend expliquer la distri-

bution actuelle des continents et des mers à la surface du globe,on part de la vieille hypothèse du noyau central fluide, hors

de laquelle ne sauraient guère se comprendre les faits que nous

étudions et qui supposent l'existence de forces intérieures

permanentes et universelles.

Supportée par la masso centrale ignée, comme l'indique la

théorie de M. Lippmann, l'écorco terrestre en se refroidissant

tendrait à prendre une forme générale dérivée de la pyramideà base triangulaire, plus simplement désignée sous le nom

de tétraèdre.

C'est le savant anglais Green qui fut conduit à cette théorie

par l'examen des résultats d'expériences dans lesquelles des

tuyaux de caoutchouc, comprimés extérieurement, avaient prisuno section triangulaire à côtés concaves. Par analogie,M. Green en avait conclu que, dans des conditions semblables,une sphère creuse, soumise à une pression dirigée du dehors

vers l'intérieur, devait prendre une forme tétraédrique.M. Lallcmand a eu la curiosité do vérifier expérimentalement

cette dernière hypothèse en aspirant pou à peu l'air contenu

dans un ballon de caoutchouc. 11prit la forme représentée sur

figure 37. Plus tard on a obtenu la môme confirmation pratiqueen faisant un vide partiel dans des ballons de verre ramollis parla chaleur.

PHÉNOMÈNESSISMIQUES.— TÉTRAÈDRES ioi

On peut, d'ailleurs, donner de ce phénomène une explication

théorique très simple En vertu du principe de là moindre

action, l'écorce terrestre, dans la déformation qu'elle subit

pour rester en contact permanentavec le noyau central en voie de

retrait, doit tendre, comme l'enve-

loppe du ballon de verre ou de caout-

chouc, vers la forme qui lui imposele minimum do contraction superfi-

cielle, c'est-à-dire vers la forme quiembrasse le plus petit volume sous

une surface extérieure donnée. Or,cette forme est précisément celle du

tétraèdre régulier.

Cependant le tétraèdre, avec ses

quatre pointes saillantes, semble, à

priori, loin de réaliser 1 équivalent de la partie solide du globe

terrestre, dont la figure générale est si voisiné de "celle d'une

sphère.Mais il ne faut pas oublier que, si là symétrie tétraédrique

n'est pas plus immédiatement apparente, cela tient uniquementà ce que la géographie terrestre est le résultat de la combi-

naison de la pyramide avec son enve-

loppe maritime, constituée par une

sphère légèrement aplatie, ayant

pour centre le centre de gravité de

la pyramide et renflée comme on

sait, parallèlement à l'équateur, parl'effet de la rotation diurne (fig. 38).Les régions avoisinant les sommets

doivent donc seules émerger au-

dessus .de la surface des eaux. Si,

comme il est naturel, l'axe terrestre

coïncide avec un des axes de symé-trie du tétraèdre, il doit exister, dans l'un des deux hémisphèrestrois saillies continentales, tandis que le polo correspondantsera occupé par uno mer et qu'une protubérance continentale

so fera jour au pôle opposé. Or, il suffit de jeter les yeux sur

Fig. 3j.

Fig. 38.

10a PHYSIQUEDU GLOBE

umglobo terrestre pour constater que ces conditions se trou-

vent pleinement réalisées.

93.—Vérifications géographfques.— On sait, en effet, que la

terre fermëèst, d'une manière remarquable, concentréedans l'hé-

misphère boréal,'où elle se répartit en trois massifs: le mass|f

américain, le massif européen avec l'Afrique comme prolonge-

ment, le massif asiatique avec sa queue australienne En outre,le pôle nord est recouvert par une mer profonde, dont l'exis-

tence est devenue hors de doute depuis que le docteur Nanson,dans sa dernière exploration polaire, y a trouvé des fonds de

3 800 mètres. Le polo antarctique, au contraire, est, selon

toutes probabilités, le centre d'un continent qui sert d'appuiaux vastes banquises de l'hémisphère austral et dans lequelRoss a reconnu la présence de sommets très élevés atteignantet dépassant 4 °°° mètres. Ces résultats ont été pleinementconfirmés par les observations de la récente expédition faite

dans ces régions par le navire anglais « Discovery ».

Entre les massifs continentaux, d'autre part, s'étendent trois

nappes océaniques : lo Pacifique, l'Atlantique et l'océan

Indien.

Cette ordonnance, il est vrai, parait un peu en défaut puisquel'Asie et l'Europe ne présentent entre elles aucune solution

de continuité. Mais ce désaccord s'atténue beaucoup si l'on

veut bien se rappeler que toute la moitié occidentale de la

Sibérie forme uno contrée déprimée, qu'un très léger abaisse-

ment ramènerait au-dessous de l'Océan. Cette dépression, qui

longe le pied do l'Oural, est déjà, du reste, nettement accusée

par la présence do la mer Caspienne La séparation des deux

massifs devait fort probablement existera uno époque qui n'est

pas encore très reculée

11 est, en outre, aisé de voir quo les massifs continentaux

groupés autour des saillies doivent so terminer en pointe vers

le Sud et dans lo sens do l'Est à l'Ouest et, d'autre part, quele: nappes océaniques doivent diminuer constamment de lar-

geur à mctnirc qu'elles arrivent dans des latitudes plus éle-

véos.

C'est ce que la Géographie confirme.

PHÉNOMÈNESSISMIQUES.—TÉTRAÈDRES 10Ï

Est-il, en effet, rien de plus frappant que la forme aiguë que-

prennent, vers le Sud, l'Afrique, l'Amérique et le continent

australo-asiatique? Ne voit-on ^pas aussi l'Asie et l'Amériquerusse tendre à se rejoindre à travers le détroit de Behring et

diriger, l'une vers l'autre, deux pointes allongées?

94. — Torsion du tétraèdre. —Dôpressionintercontinentale.

—

Pour achever l'identification de la forme générale du globo avec

le système tétraédrique, il me reste maintenant à dire un mot

d'une particularité de la plus haute importance que cette

théorie semble laisser inexpliquée. Je veux parler de la grande

dépression intercontinentale, (fig. 38 bis), sorte de ceinture

maritime, qui partage le sphéroïde terrestre on deux moitiés.

L'Europe est séparée do l'Afrique par la Méditerranée ; l'Asie

de l'Australie par une série de mers plus ou moins fermées

entourant les lies de l'archipel polynésien. L'Amérique du

Nord n'est rattachée à l'Amérique du Sud que par l'isthme

de Panama ; les Antilles émergent à peine du fond qui relie

les deux continents.

M. Green justifie l'existence de cetto dépression on faisant

104 PHYSIQUEDUGLOBE

intervenir le phénomène do la rotation do la Terro, jusqu'icilaissé de côté.

A l'origine, alors que la matière était encoro plastique, le

globo devait affecter la forme parfaitement sphérique Mais au

fur ot à mesuro dos progrès du refroidissement, la formé tétraé-

drique s'accentuant, les trois saillies do l'hémisphère nord

s'éloignaient chaque jour davantage de l'axe do rotation, tandis

que les parties voisines dolapointoaustralo s'en rapprochaientau contraire Les protubérances septentrionales se trouvaient

donc avoir une vitesse do rotation plus faible que les points

correspondants de la sphère primitive et testaient, par consé-

quent en retard dans le mouvement de rotation do la Terre sur

olle-mémo, pendant que los terres de l'hémisphère sud, con-

servant un excès do vitesse, prenaient de l'avance vers

l'Est.

Do là, une sorte de torsion du solide tétraédrique, qui a fait

naître entre les reliefs septentrionaux et leurs prolongementsvers le Sud, une ligne de rupture, dont la suite dedépressions

occupées aujourd'hui par la Méditerranée, lo golfe Persiquo,les mers do la Sonde et le golfe du Mexique, atteste l'existence

et jalonne le parcours.U faudrait aussi voir, dans ce phénomène, la raison pour

laquelle les terres do l'hémisphère austral: Amérique du Sud,

Afrique et Australie, sont toutes rejetées vers l'Est par rapportaux continents septentrionaux dont elles forment les prolon-

gements.

95.—La théorie tétraédrique et la pesanteur. —Telle est, dans

ses traits principaux, la théorie tétraédrique On lui a fait, il est

vrai, cette objection que l'ensemble des mesures géodésiquesconcourt à assigner à la Terre la figure d'un ellipsoïde et non

celle d'une pyramide. Cette contradiction n'est qu'apparenteLa Géodésie no définit-elle pas, en effet, la forme de la Terre

par la surface générale des mers prolongée par la pensée au-

dessous des continents ? Rien d'étonnant dès lors qu'elle trodvo

comme résultat de ses mesures, la figure ellipsoïdale que la

mécanique des fluides assigne à l'Océan, par suite du mouve-

ment de rotation de la planète. Lu théorie tétraédrique, au

PHÉNOMÈNESSISMIQUES.— TÉTRAÈDRES toJ

contraire, faisant abstraction des eaux, vtso exclusivement

l'écorce solide, la lithosphère des géologues, dont le relief,

par rapport à l'ellipsoïde des mers, est affaire de nivellement,

non do triangulation.

Et, d'autre part, ne serait-il pas facile de trouver, dans los

anomalies constatées do la gravité sur les continents, des

arguments à l'appui do la thèso en question ?

Si, en effet, la surface extérieure de la lithosphèro présenteuno figure ellipsoïdale avec uno légère déformation tétraé-

drique, cette déformation, toutes choses égales d'ailleurs, doit

se retrouver on petit dans les surfaces de niveau du globe et se

traduire par des irrégularités correspondantes dans les mesu-

res de la pesanteur rédulto au niveau do la mor, c'est-à-dire

diminuée do l'attraction de la masse solide émergeant au-des-

sus do l'Océan. Par exemple, au voisinage des sommets du

tétraèdre, la surface fondamentale de niveau (surface de niveau

zéro, communément appelée lo géoïde), faisant saillie sur

l'ellipsoïde normal des géodésiens, l'attraction centripète doit

y étro plus faible et, en même temps la composante verticale

de la force centrifuge plus grande que sur l'ellipsoïde, double

motif pour quo la pesanteur effective, différence de ces deux

actions y soit moins forte quo la pesanteur normale calculée pour

l'ellipsoïde, d'après la loi do Clalraut. Or, précisément, les

mesures continentales de la gravité' s'accordent toutes pouraccuser un déficit de pesanteur dans les grands massifs mon-

tagneux, comme ceux des Alpes ou de l'Himalaya, par exemple.Nous trouvons donc ici une explication nouvelle des anoma-

lies, à joindre aux hypothèses de Paye et de M. Lippmann,surtout à cetto dernière qui, nous l'avons vu, présente, le plus

grandcaractère de vraisemblance, par son accord avec les faits.

Sans nier l'influence plus que probable des causes "qu'ellefait intervenir dans la production des irrégularités en ques-

tion, on peut se demander si une partioau moins ne serait pasduo à la déformation tétraédrique de l'écorce.

Un autre critérium do la déformation tétraédrique du géoïdeserait fourni par* la mesure de l'aplatissement du globe dans

l'hémisphère sud. Par suite de la disposition et surtout de la.

moindro importance des saillies continentales dans 'cet hémi-

106 PHYSIQUEDU GLOBE

sphère, l'aplatissement, en effet, devrait y étro trouvé un peumoindre que celui résultant dos mesures actuelles d'arcs de

méridiens, dont la plupart ont été prises dans la partie moyennedo l'hémisphèro nord. On peut espérer quo, dans un avenir

prochain, cotte dernière confirmation nous sera fournie par la

mesuro que projettenit los Anglais, d'un arc do méridien allant

du Cap ou Caire, on Afriquo, et aussi par collo a laquelle son*

gont les États-Unis, d'un arc analoguo à travers l'Amériquodu Sud, complétant ot prolongeant l'arc de Quito, objet actuol

dos travaux do la mission françaine organiséo, sous le con-

trôle do l'Académie des Sciences, par lo général Bassot et

dirigéo parle commandant Bourgeois,

96. —Répartition des volcans et des tremblements de terre h

la surface du globe.— U reste à montrer le lien qui rattache

à la théorie tétraédrique les phénomènes sismiques et les érup-tions volcaniques.

La contraction résultant du refroidissement du noyau a dû

avoir pour conséquence des plissements do l'écorce, au début,

alors qu'elle était encore plastique, puis plus tard, des fractures,

lorsqu'elle est devenue plus résistante.

Le choc résulta* t do la rupture de l'équilibre en un pointdéterminerait des vibrations multiples, d'amplitudes comme

de périodes différentes, so propageant dans toutes les direc-

tions et produisant leur maximum d'effet lo long des surfaces

préexistantes de dislocation. Les plur. rapides de ces vibrations

qui sont en même temps les plus destructives s'éteindraient

très vite, en vertu de l'inertie de la matière, et no feraient sen-

tir leur action que dans une zone restreinte autour de leur foyer

d'origine. Les oscillations lentes, au contraire, se propageraienttrès loin, avec des vitesses et des intensités variables suivant

le degré de continuité et d'élasticité des couches terrestres.

Les manifestations du travail intérieur de l'écorce se tradui-

raient ainsi par des phénomènes vibratoire» continus et, de

temps à autre, par des crises plus violentes, c'est-à-dire par des

tremblements de terre.

A travers les. fissures ainsi produites dans l'enveloppe, la

masse fluide interne se ferait jour et s'épancherait au dehors

PHÉNOMÈNESSISMIQUES.— TÉTRAÈDRES 10?

sous formo do lave. Do temps on temps los gaz emprisonnésatteindraient uno tension suffisante pour provoquer de. violentes

explosions; d'autres fois, au contraire, comme aux Iles Sand-

wich, los matières seraient assoz fluidos pour ne pas obstruer

loschominéos; l'ascension do la lavo sorait alors continuo et

oxompto do phénomènes explosifs.Los éruptions volcaniques et los tremblements do terro no

seraient ainsi que la conséquence naturelle et logiquo dos

mouvements de la lithosphèreCes deux phénomènes, d'aillotirs, liés individuellement aux

particularités do la théorie tétraédrique, no sont pas forcément

connexes. Au Japon, par exemple, où l'on observo annuelle-

ment le maximum do secousses, il n'y a pas coïncidence entre

ces secousses ot les phénomènes éruptifs. Jamais les tremble-

ments de terre qui y eont fréquents, n'ont pu, depuis doux

siècles, réveiller l'activité du Fusi-yama,Ces manifestations, bien ontondu, se produiraient de préfé-

rence dans les régions où l'écorco a subi les plus grandesdéformations et qui, par conséquent, sont restées dos zones de

moindre résistance, appelées à céder au premier effort.

Les lieux de prédilection des secousses seraient donc les

régions avoisinant les arêtes et les sommets du tétraèdre et

surtout la grande dépression intercontinentale, où la torsion do

la pointe australe de la toupie torréstro ajouto seseffetsàceux

du plissement des arêtes.

L'existence d'uno marée intérieure luni-solaire, en concor-

dance avec los grandes marées do l'Océan, pourrait enfin, au

voisinage de l'équateur et dans toute la zono tropicale, surtout

aux époques des équinoxes, devenir, à certains moments, la

cause de la rupture de l'équilibre, ce qui est confirmé, dans

certains cas, par l'examen des faits', puisque, lors de l'éruptionde la Martinique en juin 190a, le Soleil, la Luno et la Terro

étaient en ligne droite.

Comme confirmation des considérations précédentes il suffit

de jeter les yeux sur.un planisphère marquant les centres prin-

cipaux d'activité'volcanique et sismique (fig. 38 bis) pour voir

que l'Espagne, l'Italie, la Grèce, l'Algérie, autour de la Médi-

terranée, l'archipel des mers de la Sonde, l'Indo-Ghine, dans le

lo8 PHYSIQUEDUGLOBE

massif asiatique; l'Amériquo centrale et les Antilles, tous payssitués le long do la grande dépression inlercontinentalo, sont, en

effet, les terres classiques où les tremblements do terro et les

éruptions volcaniques atteignent leur maximum do fréquence et

d'intensité. Les volcans, marqués on noir sur cetto carte, sont

toujours placés sur les lignes do dislocation du globo ou dans

leur voisinage. On n'en rencontre jamais sur If. côtes plates et

au voislnago des mers peu profondes. En revanche, on en

voit uno ligno presquo continue autour do l'océan Pacifique,

ligne commençant à la Nouvelle-Zélande, se continuant par les

Nouvelles-Hébrides, les Iles Salomon, les Iles de la Sonde,

ot rejoignant l'arôto montagneuse du continent américain parl'intermédiaire du Japon et des Iles Aléoutionnes qui forment

lo trait d'union entre les massifs asiatique et américain. Et,co qui est plus remarquable encore, c'est aux Antilles et aux

lies do la Sondo, c'est-à-dire aux points d'intersection do la

dépression intercontinentale avec le cercle de feu, avec cette

ceinture de volcans qui entoure lo Pacifique, quo l'activité

ôruptive manifosto son maximum.

97. —Rigidité du globe terrestre déduite des observations sismo-

graphiques.—

Quand un grand tremblement do terro a lieu, les

observatoires sismographiques les plus éloignés, ceux qui, par

exemple, sont situés à huit ou neuf mille kilomètres du centre

d'ébranlement, en sont avertis MMbout de quelques minutes parune légère agitation des sismographes. En comparant l'heure

de cet enregistrement préliminaire du phénomène avec celle à

laquelle la secousse a réellement eu lieu, on constate quo les

ondes sismiques ont dû se propager à l'intérieur du globoavec une vitesse moyenne voisine de dix kilomètres par seconde.

C'est plus de 3oo fois la vitesse du plus rapide de nos trains

de chemin de fer.

Quelques minutes après cetto agitation préliminaire, les sis-

mographes recommencent à frémir : cette fois, leurs vibrations

ont plus d'amplitude, plus de durée aussi. Mais si l'on comparel'heure d'enregistrement et l'heure réelle du tremblement de

terre, on constate que, dans cette seconde impression, les

ondes sismiques se sont propagées à la vitesse de cinq kilo-

PHÉNOMÈNESSISMIQUES.- TÉTRAÈDRES 109

mètres par seconde, c'est-à-diro juste la moitié de la vitesso

correspondante aux vibrations de la première phase.

Or, la théorie mathématique do l'élasticité des corps

solides, théorie basée sur des faits d'expérience, nous enseigne

quo si l'on communique un ébranlement à un solide parfaite-ment élastique, cet ébranlement fait naître, & l'intérieur de co

corps, deux séries d'ondes, dont la première a une vitesse do

propagation double de celle de la seconde C'est exactement ce

quo montre l'enregistrement sismographique

Enfin, après ces deux phases, il s'en produit une troislèmo,

correspondant à des mouvpments verticaux do l'écorce ter-

restre : la vitesse de propagation correspondante est de deux

à trois kilomètres a la seconde

La formidable vitesso de propagation des ondes de la pre-mière ospèce peut, au premier abord surprendre l'esprit, étant

donné que l'observation directe do la propagation dos secousses

à la surface delà terre n'a jamais fourni plus de 600 à 800 mè-

tres par secondes.

Cela tient à ce que les ondes de la première sôrio ne se

transmettent pas par l'écorce terrestre, mais par la masse

totale du globe, fonctionnant comme un corps solide rigide.La théorie mathématique de l'élasticité, dont les conclusions

sont on si parfaite concordance avec les résultats do l'observa-

tion sismographique, nous montre quo, pour que les vitesses

de propagation soient celles que l'observation met en évidence,il faut que le globe terrestre ait une rigidité au moins deux fois

plus grande que celle de Vacier.

98. — État du noyau central.— C'est icile lieu do se demander

comment il est possible de concilier cette conclusion, relative

à la rigidité du globe terrestre considéré dans son ensemble,

avec l'hypothèse du noyau contrai igné ot forcément fluide.

Cette hypothèse a été souvent combattue par les physiciens.Mais leurs objections, basées sur des expériences de labora-

toire faites en petit sur des liquides homogènes, ne sont pas

applicables à une masse comme celle du noyau central, formé

d'un mélange de plusieurs métaux, en quantité si considé-

rable.

110 PHYSIQUEDUGLOBE

Il suffit, pour tout mottro d'accord, déconsidérer quellodoit

ôtrol'ônormitôdolapressionoxorcéosurco noyau parlescouchos

supérlouro8, pour comprendre quo nous no pouvons lui appli-

quer aucune dos conclusions quo nous tirons de nos expé-riences directes : co serait dépasser, au delà do tout ce qui est

permis, los limites do l'extrapolation. 11 est infiniment pro-bable quo la pression qui s'oxerco sur les parties intérieures

do noyau igné, pression qui atteint et dépasse des millions d'at-

mosphères, leur communique, malgré leur hauto température,un état pratiquement équivalent à la solidité, solidité dont les

observations sismographiques montrent expérimentalementl'oxistence. Co no sera qu'au Voisinage do la surfaco, là où

cesse, pour uno cause quelconque, la pression qui les com-

prime, quo les matières ignées repronnent la fluidité résultant

do lotir hauto température, et graco à laquelle elles occasion-

nent les phénomèmes sismiques.

En résumé, loin d'être inerte, le sol quo nous foulons est uno

matièro vibrante et animée de mouvements d'cnsemblo, los

uns brusques, les autres continus. Indépendamment do cela, il

y a les mouvements locaux qui, sous l'influence des agents

atmosphériques, modifient sans cesse l'aspect extérieur de la

surface terrestre : mais cela n'est plus du domaine de la Phy-

siquo du globe; e'ent do la Géographie physique proprementdite.

XI

LE MAGNÉTISME ET L'ÉLECTRICITÉ DK LA TERRE

99.— Existence du champ magnétique terres* i*e.—Nousn'avons

pas l'intention d'exposer ici en détail lo magnétismo terrestre : la

description des phénomènes magnétiques etdes instruments qui

servent, soit à les mesurer, soit à les enregistrer, est du domaine

do la Physique générale, et so trouve dans tous les ouvrages quitraitent do cetto science. Nous ne parlerons que des manifesta-

tions les plus générales, de celles qu'il est possiblo do rappro-cher ensuite, soit de l'électricité atmosphériquo, soit do

phénomènes spéciaux commo los aurores polaires.Le fait que, en chaque point du globo, uno aiguille aimantéo

librement suspendue par son centre de gravité pronne uno direc-

tion fixe, suffit à prouver l'existonce d'une force directrice

s'oxerçant en tous les points accessibles. C'est co qu'on

exprime en disant qu'il oxislo un champ magnétique terrestre^

dont la direction de l'aiguille aimantée indique à chaque instant

les lignes de forcé. On démontre en Physique élémentaire,

par des expériences très simples, quo cette action du champterrestre est purement directrice.

100. —Déclinaison. — Inclinaison. —Supposons une aiguille

aimantée librementsuspendue par son centro de gravité (fig. 3g)soit Al3 cette aiguille Sa direction prolongée ira percer la

sphère céleste en deux points a, b; soit ZHN le méridien

géographique du lieu. Le plan vertical contenant l'aiguille

coupe la sphère 'céleste suivant un grand cercle ZMN qu'on

appelle lo méridien magnétique, ot qui passe par les deux

points a et b.

m PHYSIQUEDU GLOBE

Dans lo plan do co grand corclo, l'angle quo fait la direction

do l'aiguillo avec l'horizontale s'appelle l'inclinaison. Sur la

figure, c'est l'angle «GM. Quant a l'anglo IIGM quo fait lo

méridien magnétiquo avec lo mé-

ridien géographique, il so nomme

la déclinaison. Dans les régions

tropicales et tempéréos, cette

déclinaison est toujours assoz

faible, de sorte qu'il y a assez peud'écart entro le nord vrai et la

direction do l'aiguillo aimantée,

qui constitue alors, on tournant

au centro d'un cercle divisé, l'ins-

trument appelé boussole, et quoles marins nomment le compas.Dans cet instrument, l'aiguille

porto un petit contrepoids do façon à rester toujours horizon-

tale, et à no mesurer ainsi quo la déclinaison, sans qu'on ait à

s'occuper do l'inclinaison.

Si la boussole était connue en Europe dès lo xti' siècle, et,en Chine, peut-être au commencement de notre èro, c'est

à Christophe Colomb quo l'on doit la découverte du phéno-mène do la déclinaison. L'illustro Génois, dans sa traversée

de l'atlantique, fut le premier à reconnaître l'écart entro les

indications du compas et la direction vraie du Nord obtenue

par l'observation des astres. La connaissance de la déclinaison

en chaque région du globe est indispensable aux géographes et

aux marins, pour pouvoir, entre deux observations astrono-

miques, s'orienter avec uno précision suffisante Nous verrons

plus loin comment varie cette grandeur physique, pondant un

jour, pendant une année, pendant un siècle

101. —Composante horizontale. — La déclinaison et l'inclinai-

son nous fourniront dos données sur la direction de la force ma-

gnétique. Ilnousest indispensable de connaître aussi son inten-

sité aux divcrspoinls du globe On peut,soitrechercher la valeur

absolue de la composante horizontale de cette force, comme

l'a fait Gauss, vers i85o; soit en déterminer simplement des

MGXtiTiSMKTSRRBSTRK Il3

valeurs relatives, suffisantes pour connaître la manière dont

elle vario avec la position géographique. C'est ce qu'a fait, le

premier, l'illustre Borda, dès 1776.

La méthode de Dorda est des plus simples » on suspend une aiguilleaimantée à un fil de soie, et, après l'avoir écartée de sa position d'équilibre,onlalaisseoscillerlibrementpendantunternps donné, uneheureparexemple.Soit n le nombre des oscillations a une première station, n' ce nombreà une seconde station, pendant le même temps. Si l'aimantation de l'aiguillen'a pas varié d'une station à l'autre, les composantes horizontales du ma*

gnétisme terrestre aux deux stations sont données par la relation simple 1

102. — .Instruments magnétiques.— Nous rappellerons seule-

ment ici quo les instruments qui servent à déterminer la décli-

naison, l'inclinaison et la composante horizontale peuvent

appartenir à trois catégories :

l'Coux qui servent a déterminer avec une grande précisionles valeurs absolues de ces quantités, quand on dispose d'une

installation fixe. Ce sont les instruments d'observatoire,

a° Ceux qui servent a déterminer les mômes valeurs abso-

lues, mais do stations on stations ils doivent être, a la fois,

portatifs et précis : ce sont les instruments de voyage, théodo-

lites magnétiques servant à déterminer a la fois le méridien

magnétique et le méridien géographique, et boussoles d'incli-

naison.

3' Ceux enfin qui, d'une très grande sensibilité, servent

uniquement à manifester et à enregistrer photographiquementles variations, même les plus petites, de ces trois éléments :

ce sont les instruments magnétiques enregistreurs,Nous renvoyons aux traités de Physique générale ou aux

ouvrages spéciaux consacrés au magnétisme terrestre pour la

description et l'usago do ces divers appareils, aujourd'huf très

perfectionnés.

103. —Répartition géographique do la déclinaison.—Isogones.

On a construit des cartes sur lesquelles les lieux de la Terre,

pour lesquels la déclinaison est la même, sont réunis par une

courbe appelée isogone ou ligne d'égale inclinaison.

BERCET,Géophjrlîque 8

IM PHYS1QVRDVGLOBE

C'est l'astronomo anglais Ilalley qui construisit la premièrede ces cartes, en l'année 1701. Aujourd'hui, les marins en

possèdent do très complètes. Nous en donnons une, construite

d'après les données do l'observation centralisées on 1890

(fig. 4o).Los lignos plus noires représentent les isogones zéro, c'est-

à-dire les courbes passant par tous les lieux do la Terre pour

lesquels la déclinaison est niillo. Los régions dans lesquelles

les isogones sont tracées en traits pleins correspond^ux

points du globe pour lesquels la déclinaison est occidentale,c'est-à-diro aux stations dans lesquelles l'extrémité nord de

l'aiguille aimantée est à Youest du nord géographique. Les

lignes pointillécs correspondent aux régions pour lesquellesla déclinaison est orientale.

On remarquera deux régions particulières : l'une au milieu

du Pacifique, formant une courbe fermée, au centre de laquellela déclinaison, toujours orientale, passe par un minimum, et

une autre, à l'est de l'Asie, formant aussi un ovale fermé, sur

le contour extérieur duquel la déclinaison change do signe, et

à l'intérieur duquel, devenue occidentalo, elle passe par un

maximum. On voit par là combien la répartition des isogones

manque de régularité.

Fig. 40.

MAOXÉTISMETERRESTRE IlS

104. — Les isogones passent par le pôla magnétique et par le

pôle géographique.— On voit, au nord de l'Amérique, toutes les

isogones passer par un point commun : c'est \opôle magnétiquedo l'hémisphère Nord, Il y en a un analogue dans l'hémisphèroSud. On les voit aussi devenir, par leur autre extrémité, paral-lèles entro elles, co qui indiquo qu'elles vont concourir au polo

géographique, qui, sur la projection do Mercator suivant

laquello la carte est construite, serait placé à l'infini vers lo

haut. Comme toutes ces lignes sont uniquement tracées d'aprèsles données dol'obsorvation, on pout affirmer que, dans chaquo

hémisphère, les isogones passent par les deux pôles, magné-

tique et géographique.

Que les isogones passent parle pôle magnétique, cela est

tout naturel, puisque, au-dessus même de co pôle, l'aiguilleaimantée horizontale, devenue « folle » peut prendre toutes les

directions. Ce serait l'aiguille d'inclinaison seule qui se tien-

drait verticale en ce lieu, parce qu'elle est suspendue par son

centre do gravité au lieu d'être équilibrée de façon à rester tou-

jours horizontalo comme l'aiguille des boussoles ordinaires.

Quant au fait que toutes lesisogones passent également parle

pôle géographique, il s'explique très facilement si l'on consi-

dère que tous les méridiens géographiques y concourent.

Au pôle géographique même, l'aiguille aimantée n'a qu'unedirection : elle se tourne vers le pôle magnétique, alors qu'il

y a dans son voisinage immédiat toute la série des méridiens

géographiques qui y aboutissent. Donc on y trouvera toute la

série des valeurs de la déclinaison, do o° à i8o° Ouest, do o° à

180" Est. Toutes les isogones correspondantes doivent, parsuite, y converger.

105.—Méridiens et parallèles magnétiques.—Pour donner une

représentation plus tangible de la répartition du magnétismeterrestre, le navigateur français Duperrey, commandant la

corvette la Coquille, dressa de i8ao à i8a5, une carte sur la-

quello il traçait les méridiens magnétiques, c'est-à-dire les lignestelles qu'en chacun de leurs points l'aiguille de déclinaison

leur fût tangente. Puis il traça des lignes coupant les pre-mières à angle droit, et les appela des parallèles magnétiques.

11$ rursiQVB DUGLOBE

Tous les méridiens magnétiques passent naturellement parles pôles magnétiques.

Dans le langage plus précis do la Physique, moderne, les mé-

ridiens magnétiques de Duperrey sont les lignes de force du

champ magnétique terrestre ; les parallèles magnétiques sont

des lignes équipotentielles,

106. — Variations séculaires de la déclinaison. — Les cartes

ainsi construites no sont utilisables que pendant un intervalle

do temps relativement court : la déclinaison vario incessamment,

d'une façon continue. A Paris, actuellement, elle est occiden-

tale, mais sa valeur moyenne diminue ; elle tend à devenir

nulle pour, probablement, changer de signe et redevenir orien-

tale, ainsi qu'elle était avant l'année 1660. La figure 41 montre

les courbes des variations de la déclinaison à Paris, de i54oà 1900.

Une conséquence de ces variations est le déplacement lent

des pôles magnétiques. Voici lo tableau de leurs positions

géographiques pendant la durée du xix* siècle, position déduite

de l'intensité des méridiens magnétiques prolongés jusqu'àleur rencontre.

MAGXÉTISMETERRESTRl UJ

POLIMAOXtTIQVCKO*D'.

Annie*.«7-0i8»3i8i51888

|89S

Latitudei.66» Nord68 »

71 •

71 •

70 »

Longitude*.1040Ouest

97 »

98 »

98 *

97 »

181S1885

1895

roie MioxlTiQuaSUD:

76»Sud

74 »

73 »

i36° EstMl »•47 »

On voit par là, d'abord que les pôles magnétiques ne sont

pas fixes, ensuito qu'ils no sont pas situés aux deux extrémités

d'un diamètre do la Terre.

Les autres éléments magnétiques subissent également des

variations à long terme

107.—Variations diurnes et annuelles de la déclinaison. — Les

appareils enregistreurs montrent que la déclinaison varie pen-dant lo cours d'une même journée. La figure 4» montre l'allure

de cotte variation diurne à Paris. Il y a un minimum vers l'Est,

aux environs de huit heures du matin, et un maximum vers

l'Ouest vers une heure et demie de l'après-midi. En outre, un

autre minimum et un autre maximum, de moindre importance,ont lieu pendant la nuit. L'amplitude totale n'est que de quel-

ques minutes d'angle.Cette courbe est la variation moyenne pendant l'année. Au

solstice'd'été, l'amplitude devient plus grande pour diminuer,

Fig. 4».

!l8 PHYSIQUEDU GLOBE

au contraire, au voisinage du solstice d'hiver; mais, quelle quesoit la saison, l'allure générale de la variation est toujourstraduite graphiquement par une courbe analogue à colle do la

figure.Pendant le cours d'une année, la déclinaison subit égale-

ment uno variation continue : elle passe par un maximum vers

le mois de mars, diminue ensuite et prend sa valeur minima

en juillet; c'est Cassini qui découvrit, dès 1783, cette variation

annuelle, que les observations faites depuis lors n'ont fait queconfirmer. D'autres périodicités ont été signalées : variations

liées à l'âge de la lune, variations mensuelles. Mais leur exis-

tence n'est pas suffisamment établie. Ce qui est incontestable,

c'est le régime des variations diurnes et annuelles de tous les

éléments magnétiques.

'108.' —

Orages magnétiques.— En dehors de ces variations

qui présentent un caractère remarquable do périodicité, il "se

produit de temps en temps des perturbations subites dans les

in Mcations des appareils enregistreurs : ces écarts ont une

telle importance qu'il n'est aucunement possible de les con-

fondre avec un maximum quelconque du phénomène régulier.Ce sont les perturbations ou orages magnétiques. Les courbes

perdent alors leur caractère de régularité : elles présententdes pointes ou des dents de scie dont l'amplitude peut être

considérable ; un orage magnétique so fait toujours sentir à la

fois sur une très grande étendue, souvent sur une partie con-

sidérable du globe.Un fait très remarquable est que l'apparition des orages

magnétiques coïncide souvent avec Vapparition des aurores

polaires.Souvent aussi les perturbations magnétiques coïncident avec

des tremblements de terre.

109.— Courants telluriques.— Dès 1848, le physicien Matteucci

avait remarqué dès perturbations accidentelles dans le fonction-

nement des lignes télégraphiques. Il constata on outre la coïn-

cidence de ces irrégularités avec l'apparition dos aurores

boréales et avec les perturbations du magnétisme terrestre.

MAGNÉTISMETERRESTRE .lij

L'étude de ces anomalies conduisit les physiciens à la con-

naissance des faits suivants :

Les lignes télégraphiques sont souvent parcourues pardçscourants complètement étrangers à ceux qui fonctionnent.pourlo service journalier, courants qui troublent les transmissions,

mettent les sonneries en, mouvement, provoquent parfois des

étincelles : Us s'observent sur les lignes souterraines, sous-ma-

rines ou aériennes : ce sont les courants telluriques.Les lignes télégraphiques sont l'instrument par excellence

pour l'étude de ces courants spontanés, dont la force électromo-

trice atteint parfois des valeurs considérables, puisqu'on a

constaté des forces électromotrices de 800 volts sur des lignes'de 5oo kilomètres de longueur. On a donc affaire à un phéno-mène bien défini, dont les manifestations sont très nettes,

qui semble n'avoir aucun rapport avec l'état de l'atmosphère,et parait, au contraire, intimement lié avec les perturbations du

magnétisme terrestre.

Comme les éléments magnétiques, les courants telluriquesont un régime normal, et semblent soumis à des variations

régulières ; mais leurs plus grandes variations sont: acciden-

telles et coïncident avec les aurores polaires, avec les orages

magnétiques et avec les manifestations sismiques : l'interrup-tion des lignes télégraphiques du 1" novembre 1903 en est un

exemple frappant, puisqu'elle a coïncidé avec un, orage magné*

tique, avec une aurore boréale, avec un tremblement do terro

qui, le môme jour, a détruit la ville persan© do Turchiz et avec

l'apparition d'une tache solaire de dimensions exception-nelles.

Enfin, il parait acquis, d'après de nombreuses observations

qu'iï y a des courants entre le sol et l'atmosphère : un courant

positif émanerait des latitudes moyenne, se propagerait ensuite

dans les couches supérieures do l'air atmosphérique ot redes-

cendrait vers le sol dans les régions équatoriales, pourrefermer son circuit en se propageant du sud au nord à tra-

vers la masse mémo do la Terre. Cetto branche de retour

pourrait donc elle-même, on le conçoit aisément, ajouter son

effet à ceux des courants telluriques proprement dits, si toit*

tcfois cllo s'en distinguo complètement.

1.40 PUrSIQUBDU GLOBE

110.—Causes des phénomènes magnétiques.— La cause des

phénomènes magnétiques, la théorie satisfaisante de leurs par-

ticularités, de leurs variations reste encore mystérieuse : c'est

un des grands problèmes qui restent à résoudre aux physi-ciens do l'avenir.

Il ne salirait être question de ressusciter la vieille théorie

imaginée par Gilbert dès l'année itioo, et d'après laquelle un

immense barreau serait en coïncidence avec l'axe ou même un

diamètre aimanté du globe : s'il en était ainsi, tous les méri-

diens magnétiques seraient des grands cercles, toutes les

lignes équipotentielles seraient des parallèles coupant les méri-

diens à angle droit.

Mais il semble difficile de ne pas faire intervenir la consti-

tution du noyau central de notre planète dans l'explication des

phénomènes magnétiques que l'on observe à sa surface. Nous

avons vu, en effet, par l'étude de la masse do la Terre, que ce

noyau devait être do forte densité; malgré sa haute tempéra-

ture, les énormes pressions qu'il supporte lui communiquentsans doute un état pratiquement équivalent à l'état solide.

Enfin, l'analyse chimique d'une part, d'autre part la grandedensité que l'étude de la gravitation assigne à ce noyau, per-mettent de le considérer, comme un bain, fortement comprimé,de matières métalliques où dominerait le fer, et c'est la pré-sence de ce fer qui expliquerait ainsi, au moins au point de

vue qualitatif, l'existenco des phénomènes magnétiques.On

comprend dès lors pourquoi les tremblements de terre se tra-

duisent par des perturbations magnétiques, puisque, comme

nous l'avons vu au précédent chapitre, les mouvements de

l'écorce sont liés à ceux du noyau interne, et correspondentà un arrangement différent des matières composant lo ncyau

ferrugineux.On a pensé attribuer à des courants électriques circulant

autour de la Terro l'origine du champ terrestre. Des hypo-thèses ingénieuses, ou hardies, ont été émises pour rechercher

dans le Soleil, en suivant cet ordre d'idées, la cause premièredu magnétisme du globe. On a, récemment, pensé que l'astre

central de notre systèmo pouvait émettre soit des rayons catho-

diques, soit des ondes électriques capables de produire ou do

MACNÊT/SMBTERRESTRE ; • |iif

modifier le champ magnétique décelé et mesuré par nos ins-

truments. Jusqu'à présent, aucune do ces hypothèses n'a con-

duit à une théorie absolument sûre; aucune d'elles ne reposesur des expériences entièrement concluantes. M

Il est, évidemment naturel, de chercher à attribuer au Soleil

une action quelconque sur les phénomènes magnétiques et

électriques de notre globe : le fait que ces phénomènes subis-

sont des fluctuations diurnes et annuelles suffit à justifier l'in-

tervention solaire. Mais ce n'est pas, sans doute, dans le Soleil

seul qu'il faut chercher l'origine du magnétisme terrestre ;

le noyau central do la planète intervient pour une part con-

sidérable. Le soleil agirait alors comme facteur do modifi-

cation dans l'intensité de ces phénomènes.

111. —Influence

des taches du Soleil. — Co qui est incontes-

table, parce que c'est un résultat direct de l'observation, c'est

l'influence exercée par les taches solaires sur l'intensité des

manifestations magnétiques.

lia' PHYSIQUEDUGLOBE

Toutes les fois qu'il y a variation dans le nombre de taches

solaires, il y, a variation correspondante dans les éléments ma-

gnétiqnos du globe. La période des inaxiina de taches solaires

est d'environ onze ans : c'est tous les onze ans, également, quela variation diurne de la déclinaison subit ses valeurs maxima,

que l'intensité horizontale atteint ses plus grandes variations

quotidiennes.La figure 43 fait voir plus nettement que toute explication,

la coïncidence des trois phénomènes. La courbe en traits plus

gros donne la variation du nombre des taches solaires, d'an-

néo en année, de t84o à 1895; la courbe pointiliéc, donne,

pour les mêmes époques, les variations de l'amplitude moyennedes variations diurnes de la déclinaison; enfin la courbe infé-

rieure donne la variation correspondante pour l'intensité

horizontale.

Ce n'est pas tout. Nous avons signalé la coïncidence des

aurores polaires et des orages magnétiques. Or, précisémentles années do maxima de taches sont aussi celles du maximum

des aurores et du maximum des orages magnétiques. C'est co

que montrent les courbes de la figure 44 » ia courbe infé-

rieure, en traits plus épais, donne les périodes des maxima de

taches solaires do 1790 à 1870; la courbe intermédiaire poin-tiliéc montre les variations du nombre des orages magnétiquesaux mêmes époques, la courbe supérieure indiquo les varia-

tions du nombre d'aurores polaires observées pendant le même

Fig. 4t.

MAGNÉTISMETERRESTRE llî

intervalle : les maxima de ces trois courbes ont lieu. en. môme

temps.

Nous, retrouverons, d'ailleurs, en Météorologie, cette; in*

fluence des taches solaires sur la température moyenne du

globe.

112. — Anomalies locales. — Dans la carte générale d'isogones

que nous avons donnée, la forme continue des courbes traduit,des résultats moyens, les seuls dont il y ait lieu de tenir comptedans uno étude s'appliquant à la Terre entière.

Quand on étudie une région particulière, on peut serrer les

résultats de plus près ; au lieu de construire ainsi les isogones

terrestres, de 5 en S degrés, on pout les construire do dix en

dix minutes : on a alors les isogones vraies, comme le montre

la car'.e des isogones pour la France (fig. 45). On voit, dans

ce cas, la forme régulière de ces lignes disparaître, pour faire

place à des codrbes sinueuses qui signalent des anomalies

locales dans la distribution du magnétisme.

Quelle est la cause de ces perturbations régionales ? long-

Fig. 4Ï.

ia4 PHYSIQUEDUGLOBE.

temps on a pu espérer découvrir, par leur intermédiaire, des

gisements ferrugineux. Mais, s'il est vrai que des roches au sein

desquelles se trouvent des minerais de fer puissent modifier

la forme des isogones dans une portion déterminée de ter-

ritoire, du moins est-il impossible d'accepter cette raison pour

expliquer l'anomalie étrange et si accusée du bassin do Paris

dont les terrains sont surtout calcaires, anomalie qui apparaîtsi clairement sur la carte.

11est plus naturel, dans cocas, de chercher l'explication du

phénomène dans une discontinuité de structure des couches

géologiques, capable de modifier, en la déviant, la circulation

des courants telluriques. L'anomalie do la région parisienne

s'expliquerait alors simplement, si l'on considère qu'ellesemble prolonger la ligne de dislocation du pays de Bray.

Cet exemple montre une fois de plus le lien étroit qui existe

entre les phénomènes physiques et la structure interne du

globe. On commence à en apprécier l'importance et à en

aborder l'étude : établir la nature exacte de ces relations sera

la tache des physiciens de l'avenir, pour lesquels nous ne sau-

rions, dès maintenant, réunir trop d'observations et surtout

d'observations dignes do toute confiance.

Tels sont les principaux phénomènes électriques et magnéti-

ques dont notre globe est lo siège. Ily en a d'autres, qui se ma-

nifestent dans l'atmosphère : ce sont les orages, les aurores

polaires. Nous les étudierons en Météorologie.

DEUXIEME PARTIE

PHYSIQUE DE L'OCÉAN

XII

CONSTANTES DES EAUX DE LA MER

113. —Surface de la mer. — Si nous supposons la mur tran-

quille, à chaque instant la surfa e de ses eaux sera normale à la

force attractive exercée par le centre de la Terre sur le pointconsidéré. L'ensemble de la surface océanique réalise donc

d'une façon matérielle logéoïde dont nous avons parlé en étu-

diant la Physique du globe.Ce géoïde, dans ses grandes lignes, est donc un ellipsoïde

de révolution, renflé à l'Equateur, aplati à ses pôles, la valeur

de cet aplatissement étant —r. Mais il résulte de là que toutes1 . 293^

les anomalies locales qui changent, en un point, la direction

ou l'intensité de l'attraction, modifient localement la forme do

la surface liquide.En particulier, aux points de séparation dos continents et

des mers, il y a des perturbations assez graves dans la direc-

tion du fila plomb. En ces points là, la surface do la mer cesso

de se confondre avec la surface de l'ellipsoïde théorique. En

général le voisinage des continents relève le niveau de la mer

dont il nttiro les eaux aux dépens du large.Mais tes anomalies sont toujours faibles et no so traduisent

que par des dénivellations peu importantes : Exception doit

Ia6 PHYSIQUEDE L'OCÉAN

pourtant être faite pour l'anomalie des lies Sandwich dont nous

avons parlé (78). Si l'hypothèse, à laquelle cette anomalie a

donné naissance, était exacte, le niveau du Pacifique serait, à

cet endroit, rabaissé do plus do 1 000 mètres : aucune vérifica-

tion do ce fait n'est possible, en l'état actuel delà Géodésie, à

surface des mers.

La question de la fixité de la surface océanique, de la dis-

tance géométrique au centré de la planète, est donc une dt.<

plus complexes et des plus délicates. Elle est encore loin d'être

résolue complètement; mais hâtons-nous de dire que, pour les

besoins de la pratique, le niveau de la mer est un repèred'une constance très suffisante. On peut aussi admettre avec

une suffisante exactitude l'égalité des niveaux des océans

comme l'Atlantique, et des mers intérieures comme la Médi-

terranée.

114.—Nature de l'eau de mer. — L'eau de la mer n'est pas pure t

outre les innombrables matières, organiques ou minérales,

qu'elle tient en suspens à l'état de division extrême, ello ren-

ferme une quantité de sels minéraux en dissolution. Voici la

nomenclature de ces principaux sels avec leur dosage relatif,

exprimé en millièmes :

Eau (HJO) 961,0Chlorure l Chlorure de sodium (sel marin) 17,1

) Chlorure de magnésium i,4.. ^ ) Chlorure de potassium 0,4romure

| Bromure de magnésium 0,1«.„,P„,„. ( Sulfate de magnésie i,ahuilâtes j, Sulralc Jc c|)aux o8

Carbonate de chaux o, tRésidus divers 1,9

Total 1000,0

On y trouve des traces de métaux divers ; ello contient môme

de l'or. Mais les substances ci-dessus sont les principales :

leur extraction fait l'objet d'une industrie côtière importante,celle des marais salants, d'où l'on tire, d'abord le sel néces-

saire à l'alimentation, puis d'autres produits chimiques extraits

des eaux mères.

La somme totale des sels contenue dans l'eau de mer est

CONSTANTESDE LAMER 117

de 35 millièmes environ. C'est ce qu'on appelle h salinité

3totale. Le sel marin forme à lui seul les -7- do la salinité.

4

115. —Densité de l'eau de mer. —11 résulte de là que l'eau de

mer, chargée de substances minérales, doit être plus dense quel'eau douce.

La densité moyenne de l'eau des divers Océans est 1,028,

c'est-à-dire qu'un litre d'eau de mer pèse 28 grammes de plus

qu'un litre d'eau douce : la différence, de 28 kilogrammes par

tonne, n'est négligeable ni pour la natation, ni pour la flotta-

bilité des navires ; elle avantage la mer par rapport à l'eau

douce. Ainsi un navire pouvant porter 1000 tonnes dans l'eau

douce pourra en porter 28 de plus dans l'eau de mer. Il résulte

aussi de là que la pression exercée par une colonno d'eau de

mer sera plus grande que celle qu'exercerait sur la même sur-

face, une colonne d'eau douce de mémo hauteur. C'eut ainsi

qu'il no fau? que 10 m. 07 cent, de haut d'eau de mer pourréaliser la pression d'une atmosphère, alors, qu'avec de . -au

douce, il faut 10 m. 33.

Ce poids spécifique varie naturellement avec la salure des

eaux. Dans la Méditerranée où la chaleur intense vaporise

beaucoup d'eau douce, la salure augmente, et la densité

atteint 1,029. Dans la mer Noire au contraire, où d'immenses

fleuves déversent d'énormes masses d'eau douce, la salure est

plus faible, et la densité tombe à 1,016. Il faut remarquer que,dans les grandes profondeurs, par suite de la compressibilité

faible, mais non négligeable de l'eau de mer, cette densité se

trouve légèrement augmentée, de 5 millionièmes environ.

L'eau do mer a, comme l'eau douce, un maximum de den-

sité. 11 dépend do la salinité, est toujours au-dessous de zéro

et varie entre — 3\6 et — 5#,3.

116. — Variations de la salinité des eaux marines. —Toutes les

causes d'évaporation do l'eau de la mer doivent avoir pour effet

d'en augmenter la salinité. Cette salinité doit donc être plusforte dans les mers chaudes, si aucune cause antagoniste ne

vient rétablir l'état primitif. C'est ainsi que dans l'Atlantique

Ii8 PHYSIQUEDE L'OCÉAN

tropical, sur la côte du Sahara où la température est torrido

et où aucun fleuve important ne débouche, elle atteint 38 mil-

lièmes. Ello est également très forte dans les eaux chaudes du

grand courant que nous étudierons plus tard et qui s'appellele Gulf Stream.

Dans la Méditerranée, l'ovaporation est active, la restitution

d'eau douco est insuffisante : la salinité monte à 38 millièmes,et même à 39,5 sur la côte de la Tripolitaine. Mais c'est la mer

Rouge qui présente le maximum de salure totale : 43 millièmes.

Le minimum est offert par la mer Noire avec 19 millièmes,

ot surtout par la Baltique, inondée d'eau douce par de nom-

breux cours d'eau : elle n'a que 5 millièmes de salinité totale.

On sait que deux liquides placés dans des vases communi-

quants, ont, au-dessus do leur surface de séparation, des hau-

teurs qui sont en raison inverse de leurs densités respectives.Les eaux des mers plus salées se trouvant plus denses devraient

donc se terminer par une surface située un peu plus bas quecelle des mers à moindre salure; mais inversement celles-ci

sont plus froides, et leur densité augmente de ce chef, alors

que les eaux salées, étant plus chaudes, voient leur densité

diminuer par suite môme de cetéchauffement. Les deux causes,

salinité et température, agissent donc en sens inverse l'une

de l'autre et doivent sensiblement se compenser. Par consé-

quent, jusqu'à ce que des mesures très rigourenses aient établi

matériellement le contraire, il n'y a pas lieu pratiquement, de

se préoccuper des différences de niveau provenant do l'inégalesaltiro des mers.

117. — Couleur de l'eau de mer. —Phosphorescence.

— La cou-

leur de l'eau de la mer varie énormément : verte dans certains

Océans, sur la côte do Bretagne, dans la mer du Nord, elle est

d'un bleu admirable dans la Méditerranée et dans les mers

tropicales.On a attribué la coloration de la mer aux corps dissous ou

en suspension qu'elle contient. Ce qui est certain, c'est que la

mer est d'autant plus bleue que sa salinité est plus grande :

les eaux du gulf Stream, plus chargées do sels, tranchent parleur couleur bleue sur les masses océaniques ambiantes.

CONSTANTESDE LAMER * 'Ï19 •

Quand l'eau lient en suspension beaucoup de matières étran-

gères, elle prend alors des colorations spéciales qui ont donné

leur nom à des mers'locales (mer jaune, mer vermeille, mer

Rouge.etc).

L'opacité de l'eau de mer, empêche de distinguer les objets

immergés à plus de 5o mètres, sauf dans les mers polaires où

la transparence est plus grande : quant à la profondeur maxima

au-dessous de laquelle la lumière du jour n'est plus percep-tible sous les océans, on croit, d'après des expériences nom-

breuses, pouvoir la fixer à 5oo mètres environ.

Souvent l'eau de mer, surtout dans les régions tropicales,

présente une phosphorescence caractéristique : cette phospho-rescence est due à de petits animaux. M. Otto, par une ingé-nieuse et élégante expérience, est arrivé à reproduire artifi-

ciellement le phénomène de h phosphorescence de l'eau, en

oxydant par l'ozone les organismes qui y sont contenus.

118.— Température de la surface de la mer.— L'eau possèdounechaleur spécifique considérable, en mémo temps qu'un faible

pouvoir absorbant pour la chaleur rayonné© : pour ces deux

raisons, les variations de température do la surface de l'Océan,

seront, durant un jour ou un an beaucoup plus faibles quocelles de l'air au-dessus des continents. Jamais la variation

diurne de la température do l'eau do mer, h la surface, ne'

dépasse i degré. Quant à la variation annuelle, elle est de 2°

à 2°,5 sous l'équalenr, de (j à 70 dans l'Atlantique nord, loin

des côtes. Au voisinage des terres, cette variation annuelle

augmente d'importance : on conçoit que dans les mers qui,comme la Méditerranée et la Baltique, sont entourées dé

côtefe, elle puisse devenir relativement considérable.

La température de l'eau à la surface de l'océan est donc

variable suivant la latitude et la saison. Le maximum observé,a été 3as dans la mer Bouge au mois d'août et 3i° dans le golfedu Mexique à la même époque.

A la hauteur des itinéraires des transatlantiques- qui vont

d'Europe à New-York, la température do l'eau a la surface de

l'Atlantique est d'environ io°en hiver et i6*enétô.

Enfin, pour trouver la températuro zéro, il1faut, en été,

lkttGfcî.Géophysique. _ g

l3p PHYSIQUEDEL'OCÉAN

remonter au nord du Spitzberg et de la Nouvelle-Zemble, en

hiver, au nord de l'Islande seulement. On remarque qu'à cette

saison froide, on trouve zéro, pour la température de l'eau de

mer, tout le long des côtes d'Amérique depuis l'embouchure

du Saint-Laurent, alors qu'à la même latitude, le long des côtes

d'Europe, les eaux chaudes du courant du golfe, du gulf Stream

quo nous étudierons dans un prochain chapitre, sont, à lati-

tudo égale,.à une température de -f- io0et-|- 12°.

119.—Mesure de la température du fond delamer. — Thermo-

bathymètre enregistreur.— La température de l'eau au fond de

la mer, toujours beaucoup plus basse que celle de l'eau à la

surface, subit des variations extrêmement faibles à une pro-fondeur déterminée; mais elle varie beaucoup suivant la pro-fondeur même.

L'opération do la mesure de la température accompagne

toujours celle du sondage, et se fait en môme temps.Le sondage des grandes profondeurs se fait avec une masse

métallique pesanto attachée à l'extrémité d'un long fil d'acier

enroulé sur un treuil dont un mécanisme d'horlogerie permetdo compter les tours. Nous ne décrirons pas le détail de cet

appareil dont les dispositifs varient avec chaque observateur.

Pour prendro la température do l'eau de la mer au pointatteint par la sonde, on accroche au-dessus du plomb de sonde

un thermomètre qu'un dispositif spécial retourne, le réservoir

en haut, dès qu'on commence à le remonter : la colonne de

mercure, par suite de la forme même de l'appareil,.se coupo en

doux à un point où le tube présente un fort étranglement : la

quantité de mercure tombée lors du retournement, mesurée

dans une partie du tube calibrée à cet effet, donne la tempéra-ture du fond.

On peut enregistrer à la fois, sur une feuille de papierenroulée cylindriqtiement, la température et la profondeur do

l'eau en une seule opération : j'ai imaginé pour cela un

appareil inscripteur, le thermobathymètre, qu'on immerge au

bout d'une ligne dont on n'a plus besoin de connaître la Ion-

gueur.Cet appareil, construit par Richard, repose sur le principe

, CONSTANTESDE LAMER i3i

suivant : considérons un tube de métal élastique, comme les

tubes de manomètres métalliques; imaginons que ce tube soit

on communication avec la mer par l'une de ses extrémités,

et que l'autre extrémité, quand ello se

déforme sous l'influence de la pression,fait tourner un cylindre vertical C con-'

tenu dans une cloche de fonte hermé-

tiquement close. Il est clair que si l'on

descend l'appareil au fond delà mer, la

pression sera d'autant plus grande quela profondeur sera plus considérable ;

cette pression se transmet au tube ma-

nométrique par l'orifice m. Donc, le

cylindre C tournera d'un angle d'autant

plus grand qu'on l'aura descendu à une

plus grande profondeur.En même temps, un réservoir thermo-

métrique extérieur T, en contact avec

l'eau de la mer, transmet sa dilatation

à l'intérieur, et fait mouvoir une aiguille inscrivante A : une

courbe se trace donc sur le cylindre, courbe dont les abscisses

sont les pressions'proportionnelles aux profondeurs, et dont

les ordonnées sont les températures des points correspon-dants.

La figure 46 donne un schéma do l'appareil, qui, en réalité,

comprend des organes un peu plus complexes. Son volume

extérieur est-celut d'un chapeau. 11 a l'avantage de conserver

un tracé écrit des sondages, et de fournir des indications bien

plus nombreuses ; car, pour étudier la température de l'eau

de mer, il faut remonter chaque fois le thermomètre; avec cet

instrument, au contraire, on inscrit les températures do toutes'

les profondeurs par lesquelles a passé la sonde avant d'at-

teindre son immersion maxima.

120. —Température du fond de la mer. — Dans les lacs d'eau

douce, le .fond est toujours, en hiver, la température de -f 4%

qui est celle du maximum de densité de l'eau.

Mais l'eau de mer a un maximum de densité à une tempé-

Flg. 46.

il» PHYSIQUEDE L'OCÉAN

rature au-dessous do zéro:— 4V», en moyenne. Sa tempéra-ture- do congélation étant'— *»*,on voit qu'on no peut observer

lo maximum do densité que dans l'eau de mer on surfusion.Il on résulto quo, dans les océans, la températuro ira en

décroissant de la surfaoo au fond.

Nous vorrons plus .loin qu'il oxisto dans les mers des cou-

rants chauds et des courants froids : les courants chauds che-

minent à la surface, en raison de la plus faible densité de leurs

eaux, alors quo beaucoup des courants froids, venus dos pôles,sont sous-marins ot déterminent une circulation à des pro-fondeurs plus ou moins grandes. On doit donc, dans ces pro-

fondeurs, trouver des eaux à basse températuro.C'est co qui arrive on effet. Dans l'Atlantique Nord et Sud,

mémo sous les tropiques, on trouvo dos températures do + 34

ou + a* seulomont, à 1 5oo mètres et aooo mètres do profon-deur. A l'est du Brésil, près do l'Equateur, on n même trouvé

zéro, par plus de 4000 mètres do fond.

En général, la température des grands fonds océaniques est

voisine de zéro, quoique un peu supérieure. Dans les mers

polaires entourées do côtes, comme la mer do Badin, on trouvo

mémo — i° et — a0.

Aux profondeurs intermédiaires, à 1000 mètres, paroxemplo,

l'Atlantique présente un maximum qui est do 8° sur la latitude

de 3o°, à partir do ce point, toujours pour 1000 mètres de pro-fondeur, [la température diminue également, soit qu'on aille au

nord, soit qu'on aille vers l'Equateur.

121. —Température de l'eau de la Méditerranée. — Les mers

fermées comme la Méditerranée, présentent des phénomènes

particuliers au point de vue de la température de leurs eaux.

Cette mer communique avec l'Atlantique par lo détroit de

Gibraltar, détroit peu profond, puisque lo fond se relève à

35o mètres seulement du niveau.

: Or, dans l'Atlantique, à 35o mètres do profondeur, la tempé-rature de l'oau est d'environ -f- i3*. L'eau do l'Atlantique éga-lise donc forcément la température de l'eau de la Méditerranée

à partir du fond du canal do communication.

C'est ce quo l'expérienco confirme : on trouve ia°,8, ia*,9,

CONSTANTESDE LAMEH iJJ

comme températuro du fond do la Méditerranée, mémo dans

les fonds do 3000 mètres do profondeur ; alors que dans

l'Atlantique, à cotte mémo latitudo et à cotto mémo profon-

deur, on no trouvo que -f- a° oti -f- 3°. C'est lo peu do débit du

courant do communication qui est la cause de cotto conser-

vation do la chaleur dans l'eau méditerranéenne.

On conçoit enfin quo si la salinité de la mer varie beaucoupavec sa profondour (c'est lo cas do la mer Noire, dont l'eau,

presquo douco à la surface, est très salée au fond) les eaux

plus salées, et par suite plus'donsos restent au fond, à tempé-raturo constante, alors que seules les eaux superficielles subis-

sent, sur une faible épaisseur,'-la variation due au climat :

cela fait quo, mémo en hiver oiV elles sont plus froides, cos

eaux quasi-douces restent à la surface, et quo le fond se trouve

plus chaud quo les couches supérieures.

122. — Les glaces Océaniques.— Dans les deux régions qui

avoisinent les polos do la terre la mer est recouverte d'une

coucho continue do glaces, qui diminue d'étenduo pendant

l'été, puis augmente en hiver, et dont les Atlas de Géographie

générale donnent les positions limites dans leurs cartes cir-

cumpolaires. De plus, entre cette limite et la région tempérée,des glaces flottantos, tantôt petites, tantôt en énormes blocs,se rencontrent sur inor, dangers permanents pour les marins

qui fréquentent cos régions.Do ces glaces, les unes proviennent des glaciers qui abon-

dent dans les régions polaires, los autres proviennent do la

congélation directe do l'eau de mer par le froid.

123. —Congélation de l'eau de mer. —

Banquises.— La tem-

pératuro de congélation do l'eau do mer est inférieuro à cello

de l'eau douce : l'eau do mer n< so solidifie qu'à deux degrésau-dessous de zéro. Elle peut rester en surfusion, mais alors,

tout'choc, toute agitation, tout contact avec un morceau de

glaco provoque la congélation instantanée.

La « glacd de mer », n'a pas la mémo composition quel'eau dé mer : une partie du sel marin reste dissous dans l'eau

non congelée, tandis que la glaco est plus richo en sulfates, et

|34 PHYSIQUEDE L'OCÉAN

contient, en outre, do ces composés complexes, quo les chi-

mistes désignent sous lo nom do a cryohydratos >.

Forméo d'abord près dos càtos où la températuro ost plus

basse, la couche do glaco s'étend graduellement sur la mer où

ello forme, dans les régions polaires, d'immenses étendues

appelées banquises. Ces banquises, sujettes à la dérivo sous

l'influence des courants sous-marins, sont continuellement eh

travail do dislocation mécanique et do rupture violente ; on

été, elles fondent, so désagrègent en laissant par places dos

passages libres s c'est la « débâcle ».

Quand des fragments de banquises flottent sur l'eau non

congeléo, on a les « glaces flottantes », les icefloes des navi-

gateurs arctiques. On en rencontre, l'été, sur les côtes d'Amé-

rique jusqu'au sud de Terre-Neuve, où elles sont portées parle courant polaire d'eau froide. Mais, vers l'Europe, où elles

rencontrent le courant chaud du Gulf-Stream qui les détruit,

elles ne dépassent guère les Féroô pendant l'été.

La banquiso est unie quand elle commence à so former;mais quand ello est soumise à ces convulsions qui la dislo-

quent, tantôt elle so sépare on laissant des fissures, tantôt elle

se soulève en extumescences appelées hummocks.

Au-dessus de la banquiso, le ciel ost éclairé d'une lueur

blanche, bien connue des navigateurs qui fréquentent ces

parages : c'est Ylceblink.

124.— Montagnes de glaces —Icebergs.— La mer ne trans-

porte pas que de la « glace de mer ». Elle transporto aussi

d'énormes blocs do glaco détachés des glaciers qui recouvrent

les terres polaires : ce sont les icebergs.

Quand la couche de glace, parfois d'uno épaisseur énorme,

qui recouvre ces glaciers, s'avance jusqu'à la mer, il arrive

qu'uno partie do cette couche n'est soutenue que par la

poussée hydrostatique; les mouvements des vagues peuventalors la briser, et il s'en détache des fragments qui sont les

icebergs. La figure 47 montre Je mécanisme de cette forma-

tion.

La partie immergée d'un iceberg constituo environ les 9/10do la masse totale.' Cette masse est parfois énorme : on a

BANQUISES,— ICEBERGS lîj

observé des icebergs dont ro volume dépassait iô millions de

mètres cubes !

Dans leurs pérégrinations à travers les mers moins froides,

ces icebergs fondent par leur partie immergée ; il arrivo un

moment où lotir équilibre de flottabilité n'est plus stable : ils

so renversent alors brusquement, et si un naviro se trouvo à

proximité, cotto chuto inattendue peut causer sa porte. Cela

arrive surtout quand ces masses sont entraînées, bien au sud

des régions arctiques, par les courants polaires, jusque dans

des eaux dont la températuro atteint i5* au i6°.

Fig. 47.

XIII

MOUVEMENTS RYTHMIQUES DE LA MER

Les Marées. —•La Houle. — Les Vagues.

125. — Mouvements delà mer. — La surfaco do la mer n'est

jamais en repos. Presque toujours lo vont en agite la surfaco, ycreuse des sillons plus ou moins profonds, y fait naître des on-

dulations plus ou moins régulières; mais, mémo quand pas un

soufllo no rido la plaine liquide, quand, par un « calme plat » on

observe cette apparence quo les marins appellent mer d'huile,

même alors, la masse des eaux ost on mouvement, mouvement

de haut en bas sous l'influence des attractions de la Lune et

du Soloil qui produisent les marées, mouvement do translation

général des eaux de la mer entraînées par les courants marins

dont nous étudierons plus loin les lois, le fonctionnement et

la cause.

Nous ne nous occuperons, dans co chapitre, que des mou-

vements de la mer qui obéissent à une loi do périodicité, do

ses mouvements « rythmiques » qui sont les marées et la

houle.

126. — Ma,rées. — Sur nos côtes, on constate quo les eaux do la

mers'élevant et s'abaissant alternativement, produisent ce quel'on appelle le flux et le reflux. L'observation la plus superfi-ciello'montre quo ces mouvements sont périodiques, et qu'il se

produit deux pleines mers et deux basses mers dans le temps

qui s'écoule entre deux passages successifs de la Lune au

méridien, c'est-à-dire pendant un jour lunaire, dont la durée

est de 24 heures 5o minutes.

MARÉES.— HOULE.— VAGUES 1I7

Il s'ensuit quo le 10lard moyen de la marée, d'un jour au

jour suivant est de cinquante minutes. ParoxompKs Si, un jour,

la pleine mer est à 6 heures du soir, cello du londomain sera

«6 h. 5o, celle du surlendemain à 7 h. 4°» et ainsi de suite.

L'intorvallo entro lcjs deux pleines mers d'uno même journéo

sera donc do douze heures vingt-cinq minutes.

La basse mer intermédiaire no so produit pas juste au milieu

do l'intervalle de temps qui séparo les deux pleines mero entro

lesquelles ello apparaît : on a remarqué, en effet, que la mer

emploie des temps différents à descendro et à monter ; son

ascension est plus rapide que sa baisse. C'est ainsi qu'an

llavro, la mer mot deux heures huit minutes de plusà descendre

qu'à monter. Cette différence varie suivant les stations.

127.—Variations danslahauteurdesmaréessuccessives, — On

constate aisément, en observant la marée plusieurs jours do

suite, quo la hauteur atteinto par la haute mer'varie d'un jourà l'autre : elle croit d'abord, décroît ensuite pour rccroltro

oncore, et ainsi de suite. .

Aux époques des syzigies, quand le Soleil, la Torro et la Luno

sont on ligne droite, on constate un maximum dans le flux et

lo reflux, et un minimum aux quadratures, quand le Soleil

et la Luno sont sur les deux côtés d'un angle droit dont lo

centre do la Terre serait lo sommet.

Do tout cela, il résulte qu'il est rationnel d'attribuer à la Luno

d'abord, au Soloil ensuite, et sans doute à l'action combinée

de cos deux astres, la cause du phénomène des marées ; nous

allons voir que ce phénomène est produit par l'attraction qu'ilsexercent sur les eaux do la mer. ......

-

128. — Théorie delà marée.—Cherchons donc quel peut être

rcffetdoraltracliondelaLuneetduSoleilsurles cauxde.la mer.

L'action de la Lune sera prépondérante, malgré l'importancede la masse du Soleil, à cause de l'éloignement de celui-ci et

de la proximité de celle-là. Supposons, pour commencer, quela Luno soit seule en jeu, et que la Terre soit immobile.

i° Aciiox DELALUNE.— Imaginons le cas simple d'une Terre

sphéiiquc, uniquement recouverte d'une couche d'eau, sphé-

l38 PHYSIQUEDEL'OCÉAN

rlqtto aussi ot d'épaisseur uniformo i la Luno L attirera la

moléculo M placéo en face d'elle (fig. 48) avec plus do force

quo le centro do la Terre T qui est plus

éloigné, et cela en vertu do la loi do

Newton. Les molécules d'eau s'élèveront

donc on M, vorsla Lune,en formo d'extu-

moscenco liquide,Mais le centro do la Terre T, d'autre

part, est plus voisin do la Luno que la

molécule M' antipode do M, donc T sera

sollicitée vers la Lune L par une force

plus grande quo la molécule M' : celle-ci

obéira, par suite, à une force attractive

moindre, et sera dans les mêmes con-

ditions quo si elle était attiréo par uneforco dirigée suivant TM\ Il y aura donc

une deuxième extumesconco aqueuseen M'.

On peut se rendre compte, avec plus de pré-cision, de cette action attractive exercée parnotre satellite. Considérons (fig. 4g) une Terre

sphérique, immobile, recouverte d'une couche d'eau concentrique. Soit L

la direction dans laquelle se trouve le centre, très

éloigné, de la Lune, dont la masse est M. Une mo-lécule d'eau A sera soumise à 3 forces : i° son

poids, *, provenant de l'attraction du centre de la

Terre; a* l'attraction lunaire, f, dirigée suivant AL'

parallèle à TL ; 3° une force AS, dirigée en senscontraire de l'attraction, et provenant du fait que laLune attirant le noyau central T comme si la massede ce noyau était concentrée en T, celui-ci tend àse déplacer par rapport à la molécule A et à lalaisser en arrière.

La première force, le poids tede la molécule A,a pour expression, si m est la masse de cette molé-cule et g l'accélération de la pesanteur t

(>)La seconde force, en vertu de la loi de Newton, sera une attraction /

ayant pour valeur :

(*)

Fig.4*.

Fig. 49-

MARÉES.—HOULE.— VAGUES |39

K étant la constante de la gravitation, d la distance de la molécule Aau centre do la Lune. La troisième force (action de la Lune sur le noy«u T)sera une force <?i

(3)

1) étant la distance qui sépare le centre de la Terre de celui de la Lune.Les forces (a) et (3), agissant en sens contraire, pourront être rem-

placées par une seule, agissant dans le sens de la plus forte et égale àleur différence «

CD

si d est plus petit que D, celte force sera dirigée dans le sens de la Lune tsinon elle sera dirigée en sens contraire. Cette force est nulle quand A esten R ou en B', car alors rf = D. •

Donc, il y aura deux extumescences liquldss, situées dans la directionde la Lune L.

Introduisons maintenant le fait de la rotation de la Terre : la

couche d'eau prendra la forme d'un ellipsoïde de révolution

variable, toujours allongé dans la direction de la Lune.

Il y aura donc alternativement haute ot basso mer en un pointdonné de la surfaco océani-

que : la période de ces alter-

nances sera la moitié du

temps que met la Terre pourrevenir à la môme position re-

lative par rapport à la Luno L.

a° ACTION DUSOLEIL.— Le

Soleil agira évidemment com-

me la Lune, mais avec une

action plus faible : un calcul

d'attraction simple, montre

que, à raison de sa distance,

malgré sa masse, l'attraction

du Soleil est a,6 fois plusfaible quo celle de la Lune.

Les actions des deux centres agissant en même temps,

pourront donc s'ajouter ou se contrarier- suivant le cas, mais

jamais se détruire.

Fig. 5o.

l |o PHYSIQUEDE L'OCÉAN

Los marées seront les plus grandes quand les allions dus

doux astres s'ajouteront, c'est-à-diro aux syzigies : lo Soleil, la

Terre, la Luno sont alors en ligne droite (fig. 5o), et chacun dos

aslros agit pour produire» son extumesceuco maxima, leur

action étant concordante : ce sont les marées de vive eau. Quandles deux astres, au contraire, sont

on quadrature (fig. 5i) leurs ac-

tions so contrarient, co sont les

marées do morte eau.

On voit donc quo, d'une façon

générale, lo Soleil fait varier la

hauteur do la marée, mais quec'est la Luno qui produit le sens

général du phénomène. Cette va-

riation est maxima aux syzigies

qui so produisent à l'époque dcséquinoxes, lo Soleil étant alors

dans lo plan do l'équatcur, Aussi les marées d'équinoxe sont-

elles les plus importantes.

129. — Retard des marées —Lignes cotidales. — Dans nos

ports français do l'Océan, on a remarqué quo la plus haute

ni aré o ne se produit pas lo jour mémo de la sygysies, mais

seulement 36 heures après.Co retard tient à l'inertie des eaux, et à la distribution irré-

gulièro des mors et des continents; il tient au relèvement

graduol du fond do l'océan nu voisinage des continents,

qui introduit un frottement et retarde la propagation do l'ondo.

La marée, qui so fait conformément à la théorie au milieu des

grandes masses océaniques, n'arrive donc à nos côtes qu'avecun retard plus ou moins considérable.

Dans l'Atlantique, la marée s'avance commo une grande

vague, de l'Ouest à l'Est, rcclilignement ; mais près des côtes,

la crête de cette vague devient de plus en plus sinueuse, cl la

ligne de propagation de l'ondo, à un instant donné, se traduit

sur une carte par une série de courbes irrégulières, convexes

dans le sens do la propagation, et qui représentent les pointsde la mer où l'ondo de marée parvient à la même heure : la

figure 8.8 monlro la disposition do ces lignes cotidales sur les

FJg. Si.

MARÉES.- HOULE.— VAGUES Ml

rôles do Franco et des Iles Britanniques, On y voit, en parti-

culier, quo dans lo Pas-de-Calais, deux ondes do marée vont a

la rencontro l'uno do l'autro : il s'y produit alors uno interfé-rence entro les deux ondes, un minimum do mouvement, quiest uno des .causes de la pré-

cipitation des sables qui consti-

tuent les bancs si nombreux dans

retto région.

130. — Hauteur des marées sui-

vant leB stallons. — On a.cons-

truit t\cs cartes cotidales pour tous

les pays du monde : elles s'in-

terprètent à pou près commo les

cartes d'isobares relatives à la

prévision du temps. Quand on

voit une région où les lignescotidales so pressent les unes

contro les autres, on peut être

sur que lo flux s'y élèvo plus quodans la région où ces courbes

sont espacées et peu infléchies.

La carte do la figure 5a montre

nettement ce fait : c'est dans la

Manche quolos cotidales sont resserrées, c'est dans la Manche

aussi quo l'on obsorve nos plus fortes marées : 14 et i5 mètres

do différence, au mont Saint-Michel, entro les plus hautes et

les plus basses eaux. .......

Dans la mer d'Oman, dans la mer do Chine, on trouvo

11 mètres d'amplitude aux marées d'équinoxe, et l'amiral Fitz-

Roy a constaté 18 mètres dans lo détroit do Magellan. Le

maximum, ai mètres, semblo avoir été observé dans la baie

do Fundy (Nouvelle-Ecosse),Même au milieu des océans, la marée no se fait pas sentir

partout avec la même intensité : cela dépend do la latitude oude l'étendue do'ces mers.

À partir do la latitude do 65°, en allant vers les pôles, lamarée est peu sensiblo, Au pôle nord, situé sur l'àxo de rota-

Ftg. 3a.

H» PHYSIQUEDE L'OCÉAN

tion autour dttquol se déplaco là vague de marée, on conçoit

qu'cllo soit insignifiante. Dans les régions voisines, si la Luno

était toujours à l'équatour, la marée serait très faiblo, car ces

points seraient alors dans la position B et B' do la flguro 84.

G. la Luno 110 s'éloigno jamais do plus de 28 degrés de l'équa-tour : de là la faiblesse des marées dans les hautes lati-

tudes.

Dans la zono torride, la ploino mer arrive sensiblement à la

même heuro dans tous les points dont la longitude est la

mémo.

Enfin, il y a des régions du globe, la Polynésie par exomplo,ou la théorie élémentaire quo nous avons donnée no s'applique

plus 1 il se produit uno inégalité diurne très notablo, prove-nant do la superposition d'un mouvement ondulatoire, ayant

pour période un jour, au mouvement principal dont la périodeest semi-diurne. Il arrive même quo cette dernière soit moins

importante : il n'y a alors qu'uno marée par jour dans ces

stations; c'est ce qu'on observe dans le golfo du Tonkîn, pourcertains ports.

131. — Marées dans les mers intérieures. —Les mers fermées,

comme la mer Caspienne, ou no communiquant avec l'océan

que par un étroit passage, comme la Méditerranée, no présen-tent quo des marées nulles ou très faibles. L'élévation do l'eau yest d'autant moins grande quo la mer considérée a moins d'éten-

due ; de plus, l'encaissement entro des rivages rapprochés

produisait des ondes réfléchies et uno région d'interférence

qui marquerait en partie lo mouvement de marée proprementdit.

Dans la Méditerranée, les marées atteignent, sur les côtes

d'Europe, à peino quelques décimètres ; au point do vue pra-

tique do la navigation, elles n'ont donc pas d'importance. Sur

la côto d'Afrique, on rencontre une onde do maréo, venant de

l'Atlantique parle détroit de Gibraltar : peut-être est-co à elle

qu'on doit celto apparence de marée un peu plus forte, observée

dans le golfo de la Syrie ; mais dans nos ports méditerranéens,la marée est pratiquement inconnue.

MARÉES—HOULE.- VAGUES Hî

132. — Calcul des marées. — Annuaires. — La connaissance

oxacto du régime do la maréo dans les ports ost, pour les

marins, do la plus haulo importance : toi navire que son

tirant d'eau trop fort empêche do pénétror dans un port à

mer basse, peut y pénétrer à haute mer ; pour un autro, ce ne

sera qu'aux marées do syzigies qu'il pourra avoir accès.

On a calculé, pour les ports do chaque pays, dos tables qui

permettent do connaltro chaque jour et à chaquo heure, la

hauteur do l'eau au-dessus du niveau moyen, c'ost-à-diro du

plan horizontal qui est au milieu de l'intervalle séparantlo niveau do la hauto mer de celui de la basse mer sui-

vante.

La hauteur de la marée oslhhauiewr au-dessus ou au-dessous

du niveau moyen, au moment do Yheure de la marée, donnéo

chaque jour par ces tables.

L'unité de hauteur pour un port donné est la hauteur de

la maréo dans co port, lo jour do la nouvollo lune, dans

l'hypothèse où la déclinaison du Soleil, do la Lune sont

nulles et <ù ces deux astres sont à leur distance moyenne do

la Terro.

Cette unité de hauteur est déterminée empiriquement

pour chaquo port : à Granville, la moyen no des nombreuses

observations a donné iam,aa pour valeur de la différence

entro les hautes et basses mers à l'époque précitée : la

moitié do ce nombre, 6m,il, sera donc l'unité de hauteur

pour Granville ; à Cherbourg, l'unité do hauteur n'est plus

quo 2ra,8a.Lo coefficient do la maréo est un facteur numérique, déter-

miné pour chaque jour de l'année. Quand le coefficient do la

marée est égale à i, cela veut dire que ce jour-là, dans chaque

port, la mer s'élève de l'unité de hauteur au-dessus du niveau

moyen.

Ainsi, si pour Cherbourg, un certain jour do l'année,le coefficient de la maréo est i,o5, cela veut dire que, ce

jour-là, la mer, à Cherbourg, s'élèvera au-dessus de son

niveau moyen, d'une hauteur égale à am, 8aX i,o5, c'est-à-dire

de am,96.*

Ce coefficient de marée ne dépasse jamais 1,18. Les marins

I H PIIYSIQUEDE L'OCÉAN

l'énoncent souvent on nombre cnlior, ot disent 118 centièmes

do maréo.

lînfin, l'établissement du port ost lo retard, constant

pour chaquo port, entro l'heure du passage do la Lune au

méridien et l'heure de la pleine mer, le jour d'une syzigie

âj ni noria le. Co retard provient do la cnnfigirValion des côtes,

du relèvement du fond, en un mol, do circonstances locales.

Aussi est-il souvent très différent pour deux ports voisins.

En France, lo plus grand établissement des ports est Dun-

kerquo : 12 h. i3 m., lo plus petit celui do Loricnt : 3 h. 3a m.

L'examen do la carte des lignes cotidales permet dp voir,

pour un lieu donné, l'établissement du port. Ces divers

nombres, dont on trouve la valeur pour tous les jours de

l'année dans YAnnuaire deUureau des Longitudes et dans YAn-

nuaire des marées, so calculent, gràco à des données empi-

riques, à l'aide des formules quoLaplaco a déduites do la loi de

Newton, combinées avec les lois du mouvement des liquides;on y substitue aujourd'hui une méthode nouvelle, celle do

Yanalyse harmonique, que Témincnt. hydrographe françaisM. Hatt a poussée à uno grande perfection et qui a fourni des

résultats remarquables par leur exactitude.

En Angleterre, l'Amirauté calculo les marées d'une façon pure-ment empirique On admet que les marées dépendent de l'action

combinée do la Lune et du Soleil, ot que les circonstances

locales, tant qu'elles no changent pas, agissent toujours do la

, mémo manière. Or, les positions relatives do la Lune et du

Soleil, bien quo variant à chaquo instant, reviennent tous les

dix-neuf ans les mômes qu'elles étaient au début do. cette

période; dans ces conditions, il suffit évidemment d'avoir

observé les marées, dans un port, pondant dix-neuf années

consécutives pour prédire quelle sera.la marée, dans co port,

pour un jour quelconque où la position des deux astres est

connue.

Il nous resterait à parler des courants de marée et des

mascarets ; nous les étudierons au chapitre suivant, où nous

parlerons des courants marins en général.

. 133.— Seiches.—11 se produit sur les grands lacs,des mouve-

MARÉES.—HOULE,— VAGUES M*

monts d'asconsion et do descente de l'eau lo long des rivages s

co sont les seiches, quo l'on obsorvo si nettement sur lo lac

Léman : ello provient d'une variation do la pression atmosphé-

rique à uno extrémité do la nappo d'eau. Si là pression y devient

plus forte, lo niveau y baisso un peu, et se relôvo à l'autre

extrémité ; il so produit alors des oscillations du niveau.

Co phénomène peut so produira sur des mors do pet;

d'étendue, et y donnor l'illusion do petites marées : il a son

origine dans uno variation do la pression barométrique et

nullement dans l'attraction nowtoniennc,

134. — Mouvements rythmiques à courte période.— Houle. •—

Quand, dans un bassin tranquille, on laisse tomber uno piorro, on

voit uno ride se former autour du point d'immersion, clrcu-

laircment.ot so propager vers la circonférence :on a déterminé

la formation d'une onde. y

Cctto ondo semble déplacer de l'eau : il n'en est rien,'car

un fétu de puillo so soulève au passage de l'ondo, mais n'est

nullement transporté du centro vers les bords. Celto ondo no

déplace donc quo des mouvements, et non do la matière. C'est

le mouvement ondulatoire, c'est l'onde « sinusoïdale » des

physiciens, la houlo solitaire.

Mais quand le vent, soufflant d'uno manière constante sur un

océan quo nous considérerons comme indéfini, y soulève des

rides, qui peuvent devenir très grandes, lo phénomène devient

continu, les ondulations so succèdent à intervalles réguliers,c'est co qu'on appollo la houle, dont le profil sera une courbe

que les mathématiciens appellent trochoïde.

Dans aucun cas la houlo no transporto des molécules d'eau :

ces molécules'so meuvent surplace, en exécutant des trajec-toires à peu près circulaires dans des plans verticaux.

Considérons (fig. 53}une ondulation se propageant do gaucheà droite, et dont le mouvement arrive à une file de molécules

i, 2 , 8, 9, primitivement au repos. Lo mouvement ondula-

toire produit des soulèvements et des abaissements alternatifs

du niveau moyen* MN.

Tandis que la'molécule 8 est encore en repos, la molécule 7,sollicitéo par l'abaissement dû à l'ondulation, commence à

BERCET.Géopbjilque. 10

146 PHYSIQUEDE L'OCÉAN

,décrire une trajectoire circulaire dont elle parcourt un certain

arc. Le mouvement de la molécule précédente 6, plus avancé,

est déjà formé d'un arc plus grand, ot ainsi do suite. Quantaux molécules voisines de la première, à la molécule a, par

exemple, elle a exécuté presque entièrement son mouvement

circulaire, dans le sens inverse des aiguilles (l'une montre.

Lo mouvement se continue ainsi, non seulement do proche on

proche, mais indéfiniment puisque les ondulations so succè-

dent sans fin les unes aux autres.

Le diamètre des circonférences orbitaires décrites par les

molécules liquides est égal à la hauteur totale do l'ondulation,

cette hauteur étant la distance verticale constante qui séparele sommet d'une ondulation, du creux. Ces termes se com-

prennent d'eux-mêmes sans- qu'il soit besoin de les définir

autrement.

La figure 54 montre là réalisation de ces mouvements dans lu

cas réel do la houle océanique. On voit que, dans les creux, lo

mouvement des molécules sur leurs orbites est do sens contraire

h celui de la propagation ; il est do même sens sur les crêtes.

Les orbites, théoriquement, sont circulaires; elles sontcllip-

Flg. 54,

MAREES.— HOULE.— VAGUES •~

Mj?

tiques dans le voisinage dû fond, et leur ellipticitéest d'autant

plus grande qu'on est plus près du fondé '

Tous ces résultats ont été vérifiés par l'observation et même

par l'expérimentation directe sur des houles artificielles. prp*

duites dans des bassins fermés. ;

135. —Loi fondamentale du mouvement ondulatoire.—Le mou*

vemcntondulatoire est un mouvement isochrono,etchaquèondit-lation mot le même temps à se produire; la longueur d'onde, ou

distance horizontale entro deux crêtes consécutives, est une

quantité constante pour un régime do houle déterminé. La

vitesse de propagation, c'est-à:dire le nombre de mètres parcou-rus en une seconde h la surface de l'eau, est également une

constante; il en est do mémo do In période, c'est-à-dire du

temps employé pour le mouvement à se propager d'une crête à'

la suivante.i

•

Si l'on désigne par T la période, par V la vitesse de propagation} si

l'on appelle \ la longueur d'onde, g étant l'accélération de la pesanteuret r. le rapport de la circonférence au diamètre,3,1416, on a l'expression!

d'où l'on tire :

136. — Action des variations du vent sur la houle régulière.—

VaguéB forcées. — Dans ce qui précède, noiisavohssiipposè la

houle placée dans des conditions normales; lés extumeseenecs

ainsi causées à la surface de ta mer, supposée sans limites', sont

rectilignes et ôquidistantes, et leur surface est unie.

Mais si le vent vient à « fraîchir », les phénomènes changent

d'aspect (fig. 55). Au lieu de la houle régulière (I) nous avons

la houle ridée (11) : chaque extumescence, cessant d'être lisse,

sera couverte de petite vaguettes, dérides occasionnées parla

brise, et dont le mécanisme se superpose au mouvement ondu-

latoire principal.

Enfin, le vont augmentant encore, dus parcelles liquides,

<4* PHYSIQUEDE L'OCÉAN

des embruns, sont arrachés à la crête des vagues de houle,celles-ci se creuseront sous je vent, et leur crête semble

s'écrouler dans un flot d'écume, qui provient de la massé

d'air emprisonnée dans les cavités A A'A" (III) : ce sont les

vagues déferlantes, caractéristiques des gros temps.Ce régime des vagues forcées n'obéit plus à des lois aussi

régulières que celles de la houle simple : la forme résulte d'un

nombre très considérable de variables. Tout ce qu'on a pu faire,c'est de déterminer, du mieux qu'on a pu, leurs constantes

dans ces différents cas.

*

137. — Dimensions des vagues.—Les évaluations, faites parles

marins, des plus grandes vagues observées, sans concorder

absolument entro elles, donnent .cependant une moyenne

générale intéressante et qui mérite confiance.

C'est ainsi que les navigateurs ont trouvé les résultats sui-

vants t

Vitesse des vagues,— Généralement de ao à aa milles à

l'heure. Dans la région des alizés, où les vents sont absolu-

ment réguliers, cette vitesse, mesurée par le commandant Paris,atteint 14 mètres par seconde, soit a? milles à l'heure; elle est

donc supérieure à celte du vent, qui est de 18 milles à l'heure

environ. La période varie alors de G à 10 secondes. Le rapportentre la vitesso do propagation do la houle et celle du vent

générateur est, généralement, do t,S h 1. De là le dicton des

Fîg. 55.

MARÉES.- llùVLÉt ~ VAGUES.w

marins, que la houle va devant lèvent. De là

aussi le fait qu'une houle inattendue est

l'annonce d'un gros temps.

Longueur des vagues,— La longueur

des vagues, c'est-à-dire l'espace comprisentre deuxcrêtes consécutives varie généra-lement entre 20 et 3o fois leur hauteur. Dans

les mers du Sud, vaste nappe d'eau con-

tinue où nul obstacle solide ne vient trou-

bler la régularité du régime ondulatoire,

le navigateur anglais James^oss a mesuré

des vagues de 580 mètresde longueur;' on

observe fréquemment dans ces parages,des vagues de 3oo à 4oô mètres.

Hauteur des vagues.— La hauteur maxi-

ma observée, c'est-à-dire la distance ver-

ticale de la crête au creux, semble être de

18 mètres; c'est la hauteur totale d'une

maison de Paris à cinq étages. Cette hau-

teur a été observée dans tes mers du Sud.

La figure 56 reproduit des vagues de

t5 mètres do hauteur, de 3oo mètres de

longueur, avec un trois-mâts et uno goé-lette d'Islande à la même échelle.

Dans les tempêtes do l'Atlantique nord,on n'obserye pas ces hauteurs exception-nelles t les plus hautes lames observées ne

dépassent guère 8 mètres. -.._

Dans les mers fermées, les vagues sont

moins hautes et plus courtes : dans, les

coups de mer do la Méditerranée, on a

observé des vagues exceptionnelles de

8 mètres; mais lé plus souvent dans les

plus gros temps de cette mer intérieure,la hauteur des lames no dépasse pas 5 à0 mètres. Quand ces lames déferlantes de-

viennent dangereuses pour le navire, on

laisse tomber goutte à goutte à la surface

l5o PHYSIQUEDE L'OpÉAN.

do la mer, do l'huile le long du bâtiment; il so forme alors

une nappe infiniment mince qui s'oppose à la division des

molécules d'eau et I( houlo, se substituant aux vagues défer-

lantes, redevient régulière. Le filage de l'huile, bien connu

des marins pour calmer la fureur des vagues, est d'une effi-

cacité qui n'est plus contestée aujourd'hui. Quelques litres

d'huile suffisent pour tenir la cape pendant plusieurs heures.

138. — Modification au régime de la houle. — Interférences. —

Dans ce qui précède, nous avons supposé la houle se propa-

geant indéfiniment sans rencontrer d'obstacles; mais il peutarriver que deux mouvements ondulatoires se rencontrent à

la surface de l'eau. .

H se produit alors un phénomène que les physiciens appellent

interférence, et qui a son maximum de netteté quand les

deux mouvements ondulatoires ont la même période, et la

môme longueur d'onde, En certains points, les vitesses d'une

molécule d'eau, sollicitées par les deux mouvements, peuventêtre égales et de signes contraires, tandis qu'elles peuvent

s'ajouter on d'autres points : il y aura alors augmentation de la

hauteur des vagues.Ceci se produit toujours au voisinage d'une côte. L'ondo

venant du large, est renvoyée par la côto sous forme d'onde

réfléchie, se propageant en sens inverse de la première; c'est

pourquoi le voisinage de la côte augmente toujours la hauteur

des lames. C'est pour cela aussi que, dans le calme central des'cyclones, la mer est toujours hachée en lames énormes, courtes,

se succédant dans tous les sorts; qu'elle est démontée comme

disent les marins : le vent soufflant dans toutes les directions

autour de cette région, donne naissance à une foule de mou-

vements ondulatoires qui viennent tous interférer au centre.

Do là les vagues terribles de cette région centrale, vaguesd'autant plus redoutables qu'elles sont moins régulières, et,

par.suitc, paraissent plus difficiles à éviter.

139. — Influence du relèvement du fond. — Ressac. — Lames

de fond. — On remarque toujours que sur les plages, les

vagues, même les plus petites et par les temps les plus cal-

mes, arrivent en déferlant.

MARÉES.—HOULE.— VAGUES 'Y ft!'

Co phénomène est produit par lo frottement dos molécules

d'eau sur le fond dont elles se rapprochent de plus en plus.L

-,

Considérons, en effet (fig. 5?), un régimo de houle arrivant

sur unôplage à faible déclivité. Soiti, uno crête do houle régu-lière : la molécule ai qui se trouve sur la même verticale quela molécule i, arrive avec la môme vitesse; mais elhV'rencontre

le fond et s'en trouve retardée, tandis que l'autre continue; son

mouvement; à la crête suivante, a, le mouvement sur lofond

n'est arrivé qu'en a', avec retard; la file do molécules affectée

simultanément par le mouvement ondulatoire est devenue

oblique et prend la direction a — a'. Cette obliquité augmenteencore pour la molécule 3 ; la molécule synchrone est alors en

a". Enfin, en 4, le sommet de la lame, sollicité sans cause

d'arrêt par le mouvement ondulatoire, se trouvo au-dessus

d'une région vide, et la lame déferle.

Quand, an lieu d'être petites et produites par beau temps,les lames sont grosses ot causées par. une tempèto, leur

rencontre avec la côte produit le ressac, dont les effets sont

souvent redoutables; les massés d'eau rojetées vers le large,

reprises parles vagues suivantes, s'élèvent alors à des hauteurs

qui atteignent parfois 4o. et 5o mètres : c'est le spectacle bien

connu de la mer qui brise sur les'rochers pendant les gros

temps.La puissance de ces vagues brisantes est effrayante; on a

vu des blocs de granit de i ooo à i âoo tonnes roulés comme

des galets sur ao mètres de longueur. Les pressions qu'ellesexercent pettvont atteindre 3o tonnes par mètre carré; on com-

prend alors la facilité avec laquelle elles déplacent des rochers

énormes, après les avoir fait ébouler en les détachant de la

Kg. 5;.

i5a PHYSIQUEDEL'OCÉAN

côto. Peut-être un jour l'industrie arrivera-t-ello à utiliser cette

formidable énergie. Enfin, il arrive parfois que, pour uno cause

quelconque'; une ondulation se propage au sein de la masse

océanique, sans que son mouvement se propage à là surface.

Si alors cette onde vient à rencontrer un haut fond, le mouve-

ment se réfléchit dans uno direction verticale, et atteignant la

surface, y produit une extumescenco, une lame de fond suffi-

sante pour occasionner la perte dé petits bâtiments.

140. — Profondeur à laquelle se fait sentir l'agitation delamer.—

Une erreur courante est de croire qu'à une trentaine do mètres

sous les eaux, les agitations de la surface ne se font plus sen-

tir. Des expériences très nettos ont montré que des molécules

en suspension dans l'eau sont encore sollicités par un mouve-

ment vibratoire à une profondeur égale à aoo fois la hauteur

dos vagues superficielles ; ce fait est d'une importance capitaleau point do vue do la conservation dos câbles télégraphiques

immergés sur des fonds de i ooo à i 5oo mètres, où l'agitationdo la surface, produisant des vagues do 10 mètres, se fait encore

très bien sentir.

XIV

MOUVEMENTS DE TRANSLATION DES EAUX DE L'OCÉAN

COURANTSMARINS

141. —Existence des courants marins. -~ Les eaux de l'océan

ne sont jamais en repos. Nous venons d'étudier les mouvements

rythmiques qui en changent incessamment le niveau et en

ondulent la surface. Nous allons exposer maintenant les mou-

vements de translation qui emportent ses eaux à travers d'im-

menses étendues, c'est-à-dire les courants,

L'existence des courants est un résultat de l'observation,

D'une part, il y a des courants de marée, dépendants des cir-

constances locales, courants que tous ceux qui ont fréquentéles ports ont pu remarquer; d'autre part,il existe des courants

généraux, véritables fleuves dans l'Océan, qui manifestent

leur existence par les objets flottants qu'ils transportent à des

distances considérables.

142. — Courants de marée. Flot et jusant.— On observe dans

les ports ot surtout dans ceux qui sont situés sur l'estuaire

d'une rivière, que, dès que les marées remontent, un courant

so précipite dans l'estuaire, refoulant ainsi le courant propredo la rivièro : c'est leflot. Quand la,mer .est étale, pendant un

temps très court, on n'observe pas do courant, et dès qu'ollo

baisse, un nouveau courant prend naissance, de sens contraire

au courant du flot î c'est le jusant,Ces courants sont de la plus grande utilité pour l'appareil-

lage des navires à voiles et leur entrée dans les ports : tes

barques de pèche en particulier, appareillent toujours avec le

s5.| PHYSIQUEDE L'OCÉAN

jusant ot rentrent avec lo flot. Ces courants do marées, ces raz,sont parfois d'une violence extrême dans les détroits* res-

serrés : le 1raz Blanchard, près du cap de la Hogue, le raz de

Sein, sont justement célèbres.

143.—Remous des marées.—Gouffres.—Quanddenx courants

de marées, de sens opposé, so côtoient dans un détroit dont le

forfd est hérissé de roches inégales, il se produit des remous

qui ajoutent un danger de plus à celui causé par la violence .des courants dans un chenal aussi resserré.

Dans l'archipel dos Hébrides, entre les Iles Jura et Scarba,le long do la côte ouest do l'Ecosse, se trouve un raz célèbre, le

Corryvrekan : dans cet étroit passage, à chaque changementde maréo se produit un courant qui pousse tantôt vers la terre,

tantôt vers le large. La vitesso de ce courant est de 8 noeuds,c'est-à-dire i5 kilomètres h l'heure : c'est plus qu'un torrent ;en outre, à la rencontre d'un pareil courant et des bords entre

lesquels il court, des tourbillons.prennent naissance Aucune

embarcation ne peut impunément so risquer dans ces parages

dangereux.A l'extrémité sud des Iles Lofôten, so trouve également un

remous célèbre dans los légendes Scandinaves : lo Maëlstrom. Il

est produit par la rencontre do deux courants de maréo corres-

pondants à des niveaux différents: cela détermine des mottve-

mcntsd'une extrême violence qui poussent, tantôt dans un sens,

, tantôt dans l'aUlre, et des tourbillons qui manifestent des creux

de a a 3 mètres, terribles pour do petites embarcations comme

celles dos pêcheurs de la légion. C'est également aux petitesmarées de la Méditerranée qu'est due l'origine et l'existence

des deux tourbillons, peu dangereux d'ailleurs, qui sont A

l'entrée du détroit do Messine, et qui sont célèbres, depuis l'an-

tiquité, sous les noms classiques de Charybde et do Scylla.

144. —Mascaret* —Quand le courant de marée se produit à

l'embouchure d'un flouve^ dont le courant est fort, il se produitun phénomène particulier, connu soùs le nom do Mascaret,

Quand le flot, surtout aux grandes marées d'équinoxes, arrive

du large, sa marcho se trouve retardée par. le relèvement du

COURANTSMARINS . .; ;_;:-;\ .v,;;":~Z<j'fîf

fond, et par le courant du fleuve qui agit'eh. sens colitrilit'èï

Derrière la première .vague, ainsi arrêtée dans sa pi'ogréssiôli^s'accumulent d'autres masses d'eau, dont la réunion finit paravoir raison des influences retardatrices : alors toute cette

masse s'élance avec impétuosité dans le lit de s la rivière,

dont elle refoule les eaux. C'est une véritable muraille liquide,de 3 à 4 mètres de hauteur, et laquelle les embarcations doi-

vent so garer avec soin.

Le mascaret existe à l'embouchure do tous les grandsfleuves: en Europe, c'est sur la Seine qu'il est le plus'obser-vable et le mieux étudié. (. '/'->'

145. — Courants océaniques.— Gulf-Stream. — Les causes

do production des courants qui existent sur les mers sont nom-

breuses : mouvements de l'atmosphère, dilférence de densité, de

température, do salure des eaux suivant les régions, et enfin,

évaporatiôn do l'eau dans les régions plus chaudes.

La plus importante, sans contredit, de ces causes, est la

constance des vents qui soufflent sur l'Océan dans les régions

tropicales. Nous allons prendre comme type ce qui so passodans l'océan Atlantique.

Nous verrons plus loin (vents alizés) quo des vents régulierssoufflent toute l'annéo sur l'océan Atlantique, venant du Nord-

Est, au nord de l'Equateur, et du Sud-Est au sud. Ces vents,

dont l'action est puissante, finissent, grâce à leurs frottements

répétés, par entraîner l'eau do la surface dans leur proprodirection. Le résultat de ces deux mouvements aériens (fig. 58)sera donc un mouvement des eaux do l'Est à l'Ouest dirigédans lo sens de la flèche noire F. Le courant.ainsi produit,

appelé courant équutorial cheminant à la vitesse do i kilomètre

a l'heure, remonte le cap Saint-Roch, à l'Est du Brésil, où it so

bifurque : une partie des eaux suit la côte des Guyanes, au

Nord, l'autre redescend te long de la côto de Brésil, au Sud.

Étudions la branche qtti va au Nord ; poussée par l'afflux des

eaux qui arrivent derrière elle, elle entre dans le golfe du

Mexique, mer 'presque fermée, où elle accumule ses masses

liquides qui n'ont d'autre sortie que l'étroit canal situé entro

Cuba et la Floride.

i56 PHYSIQUEDE L'OCÉAN

= Ces eaux se trouvent ainsi dans uri golfe dont les côtes sont

un des points les plus chauds du globe : elles y prennent une

température plus élevée de io4ou i'a* que celle qu'elles avaient

en y entrant.

Quand elles en sortent, tumultueusement d'ailleurs, par le

canal de la Floride, elles sont à haute températuro. Grâce

à leur vitesse, elles ne so mélangent pas aux eaux plus froides

qui les entourent : elles forment un véritable fleuvo d'eau

chaude qui s'élance dans l'océan Atlantique, et dont nous

verrons en détail les particularités après sa sortie du golfedu Mexique. C'est à ce golfo qu'il doit son nom t Gulf-

Stream, courant du golfo.Les vents alizés sont donc la cause principale de l'origine des

courants marins.

L'évaporation est une cause secondaire qui agit dans le même

sens quo la cause principale/Cette évaporation enlôvo une

partie do la masse d'eau qui recouvre la bande équatoriale,

toujours plus chaude. Los eaux des régions voisines, au Nord

ot au Sud, so précipitent donc, vers l'Equateur pour combler

la dénivellation produite par cette évaporation équatoriale t de

là des courants n, n', n", venant du nord dans l'hémisphère

boréal, du Sud, dans l'hémisphère austral s, s', s" (fig. 5$).

Fig. 5i.

."

. COURANTSMARINS \-V"/\V': ^:^$f

Mais ici intervient la rotation de la Terre. Nous ayonMW^f*

que, du fait de cette rotation j tout corps en mouvement à la sur*face du globe était dévié vers sa droite dans l'hémisphère nord,vers sa gauche, daris l'hémisphère sud,

Les courants n, n', n", seront donc

déviés vers ladroit6 de leur mouvement

et deviendront a, a', a" ; de même les cou-

rants s, s1, s", seront déviés vers leur

gauche, et prendront tes directions b, b',b'1. Les deux courants, de part et d'autre

do l'équateur, auront donc la même direc-

tion que celle des alizés de cette région.Cette cause, qui au premier abord semble importante, est en

réalité secondaire : l'évaporation produit, il est vrai, une déni-

vellation mais celle-ci est en partie contre-balancée par l'élévation

do niveau qui résulte de la moindre densité de l'eau do mer

plus chaude. 11est juste d'ajouter que, dès que l'eau de mer

s'échauffe et s'évaporo, sa salure augmente. Il y a là plusieurscauses qui sont antagonistes ; quoi qu'il en soit, l'effet, résul-

tant de réchauffement s'ajoute à l'effet de propulsion dû à

l'action permanente des alizés, et s'unit à lui pour produireles courants marins.

146. — Itinéraire et caractéristiques du GuU-Stream. — A leur

sortie du golfe du Mexique, les eaux chaudes du Gulf-Stream

s'élancent dans l'Atlantique par une embouchure de 60 kilomè-

tres do largeur : la profondeur du courant chaud est d'environ

4oo mètres. A ce point d'émergence, sa vitesse est considé-

rable : 8 kilomètres à l'heure; c'est un véritable fleuve dans

l'océan, suivant la belle expression de Maury qui dans son

immortel ouvrage, intitulé « Physical Geography ofthe Sea »,en même temps qu'il a ouvert une voie nouvelle à la Météo*

rologie, a créé do toutes pièces la science do l'océanographie.La masso d'eau débitée par le Gulf-Stream est énormo: on

peut l'évaluer, d'après les données qui précèdent, à plus de

33 millions de' mètres cubes par seconde. Cela correspond à

aooo fois lo débit moyen du Mississipi.En sortant du canal de la Floride, le Gulf-Stream change do

Fig. 59.

158 PHYSIQUEDE L'OCÉAN

direction. Ses eaux mobiles no sauraient en effet échapper û

la déviation que la rotation de la Terre inflige à tout corps en

mouvement, à.sa surfaco : déviation vers la droite du mouvement

dans l'hémisphère nord. Le Gulf-Stream deviendra donc rapi-dement un courant de Sud-Ouest, puis d'Ouest, vers le qua-rante-deuxième degré de latitude Nord. Là, il so iliviso on deux

branches. L'une continue sa route vers l'Est, redescend le longdes côtes de Portugal et d'Afrique, pour former une vaste boucle

qui rejoint le courant équatorial primitif en ayant les Açorcs

pour centre (Pi. 1), et dans laquelle l'eau se meut dans le

sens des aiguilles d'une montre ; l'autre remonte au Nord, et

va échauffer les côtes septentrionales do l'Europe, fondre les

glaces des mers polaires voisines do l'Islande, et adoucir dans

une proportion considérable, comme nous lo verrons en

Météorologie, le ^climat des rivages occidentaux do l'Irlande

et de la Norvège.A mesure que le courant progresse dans l'Atlantique, sa lar-

geur augmente et sa profondeur diminue : par le travers du cap

llalteras, sa profondeur est de aao mètres et sa vitesse se réduit

à 5 kilomètres à l'heure, celle d'un piéton ; mais sa largeuratteint déjà ia5 kilomètres, le double de ce qu'elle ost à sa

sortio du golfe.A partir du cap Hatlcras (35° do latitude nord), le courant

s'écarte de la côte américaine : la raison de cet écart est A la

fois physique et géographique. Physique, parce que la rotation

de la Terre entraîne, comme nous l'avons dit, le courant vers

l'Est ; géographique, parco quo l'inclinaison très fbiblc des

terres de la Géorgie et des Carolincs se continue sous les

eaux de l'Atlantiquo jusqu'à une profondeur d'environ 8o mè-

tres: alors le fond do ht mer s'abaisse brusquement, formant

une longue vallée sous-marine, parallèle à la côte dos États-

Unis. C'est dans cette vallée, à l'ouest do laquelle so trouve le

piédestal des Apalaches, que le Gulf-Stream trouvo la placenécessaire à l'écoulement de ses eaux.

Le Gulf-Slrcam, fleuve d'eau chaude, coule entre deux rives

d'eau froido. Ses eaux, plus chaudes, ont uno salure plus con-

sidérable, et par suite sont plus bleues; on peut les distinguertrès bien, à leur couleur foncée, des eaux ambiantes plus froides.

COURANTSMARINS . IS9

À mesure quo lo courant remonte dans l'Atlantique Nord

par celle do ses deux branches qui va se perdre dans les mers

polaires, il s'élargit et sa profondeur diminue encore. Naturel-

lement aussi, a mesure qu'il progresse à travers des mers de

plus en plus froides, ses eaux so refroidissent, tout en restant

toujours à uno température supérieure à celle do la mer envi-

ronnante. La températuro du Gulf-Stream dépasse 3o° à sa

sortie du golfe : Ello est, môme par lo travers de Terre-

Neuve, supérieure de ta* ou i3° à celle de la mer qu'il traverse :

Aussi voit-on quelquefois la mer fumer sur lo parcours du

courant chaud;

Ce courant, véhicule d'une quantité de chaleur considérable

se fait sentir jusqu'au Spitzberg; uno de ses branches, péné-trant dans la mer do Badin, rend habitable la côte ouest du

Groenland, et des troncs d'acajou flotté ont été recueillis jus-

qu'à l'Ile Disko, formant ainsi la preuve manifeste de leur

transport à travers tout l'Atlantique, à partir des régions tro-

picales. C'est lo Gulf-Stream qui redresse vers lo nord les iso-

thermos sur les côtes occidentales de l'Europe.La vitesse moyenne du courant, dans le circuit fermé qu'il

parcourt sur l'Atlantique, est toile que ce circuit est parcouruen deux ans et six mois environ.

147. —Mer de Sargasses.— Les vagues arrachent aux côtes do

l'Amérique des plantes appelées Sargasses, Ces plantes sont

entraînées par le Gulf-Stream, et viennent s'accumuler, en

nappes énormes, à la surface de lu mer, au milieu do la boucle

gigantesquo que forme le circuit océanique dans l'Atlantiquenord.

C'est la mer de Sargasses, espace calme, au miliei| du mou-

vement tournant; doublement calme, car, non seulement les

eaux do ta mer n'y sont sollicitées par aucun courant de trans-

lation, mais encoro l'air y est toujours à une pression considé-

rable puisque cette région do l'Atlantique est, comme nous le

verrons en Météorologie, le siège d'un centre permanent do

hautes pressions barométriques.

148. —Courants froids de retour. — Les eaux chaudes que le

Gulf-Stream lance jusque dans les régions arctiques, doivent,

l6o PHYSIQUEDE L'ÇCÉAN

pour que la circulationocéaniquesoH complèto, être remplacées

par des eaux froides revenant des pôles sur l'Equateur : c'est

ce qui arrive, en effet, et des courants froids complètent le

circuit général dos eaux de l'Atlantique.

Ainsi, sur la côte est des États-Unis, dans l'espace laissé

libre entre elle et Je Gulf-Stream, coule un courant froid des-

cendu de la mer do Baflln : c'est le co\irant du Labrador, quidescend tout le long do la côte américaine jusqu'au cap flat-

teras. Là, il semble plonger et passer au-dessous du Gulf-

Stream pour se perdre dans le centre do l'Atlantique.C'est pendant l'hiver que la différence entre la température

des deux courants est la plus grande. Alors, que le thermo-

mètre, plongé dans lo courant de Labrador, accuse une tempé-rature de -f- 6° seulement au largo de New-York, il marque plusde i8a, quelques milles plus loin, dans le lit du Gulf-Stream.

On comprend alors l'origino des brumes épaisses que ces eaux

chaudes, émettant des vapeurs permanentes, accumulent sur

les bords froids de Terre-Neuve et de l'Islande.

149 — Courants de l'Atlantique sud. — Nous avons dit quo le

courant équatorial, se bifurquait au cap Saint-Roch, à l'extré-

mité est de la côte brésilienne : Nous avons vu que celle dos

deux branches qui va au Nord engendrait le Gulf-Stream. Nous

allons maintenant nous occuper do celle qui descend vers lo Sud.

Cette branche, chaude toujours, descend au long du rivagodu Brésil, et, comme elle se trouvo dans l'hémisphère sud, la

rotation de la Terre la fait dévier vers la gauche de son mou-

vement : ello formera dans l'Atlantique sud, une boucle fer-

mée, tournant en sens inverso des aiguilles d'une montre, et

symétrique de la boucle de l'Atlantique nord.

Comme dans l'Atlantique nord, des eaux froidos, venues des

mers glaciales antarctiques, viennent remplacer celles des

eaux chaudes qui so détachent do la boucle pour se perdrodans les glaces australes qu'elles refoulent vers le sud. La

carte do la planche I montre tous ces courants mieux que ne

le ferait une longue description.

150. — Courants du Pacifique.— Le Kuro-Siwo. — Pour les

COURANTSMARINS l6t

mômes raisons quo l'Atlantique, lo Pacifique possède aussi son

double circuit, au ncrd et au sud de l'Equateur.Au nord de l'Equateur on y voit un vaste courant d'eau

chaude, lo Kuro-Siwo, le « fleuve noir » des Japonais, ainsi

nommé, sans doute à cause de la couleur foncée que ses

eaux doivent à leur salinité, plus forte à raison de leur tem-

pérature plus haute. Ce, courant ne trouve pas, comme le

Gulf-Stream, d'issue vers les mers polaires, aussi, après une

ascension vers le Nord, redescend-il le long des côtes do

l'Alaska, tempérer le climat du côté .de la Californie. Au

centre du vaste circuit qu'il décrit so trouve aussi une mer de

Sargasses.Au sud de l'Equateur, on voit dans le Pacifique un circuit

tournant en sens inverse des aiguilles d'une montre, comme lo

circuit de l'Atlantique Sud. Un courant froid, le courant de

Humboldt, remonte du pôle le long do la côte chilienne, pouraller se réchauffer aux tropiques et reprendre la rotito du cou-

rant Pacifique équatorial.

161. — Courants de la mer des Indes. — Courant austral. — Dans

les parties Nord do l'océan Indien, on ne voit que dos courants

saisonniers, changeant de régime avec les vents alternatifs

qu'on appelle les Moussons, et que nous étudierons en détail

plus tard ; mais dans l'océan Indien au sud do .l'Equateur, on

observe, comme dans l'Atlantique et le Pacifique sud, un vasto

circuit tournant d'un mouvement inverso do celui d'uno

montre.

La carte quo nous avons donnée (pi. I) montre lo détail do

tous ces courants.'

Mais une chose ost à remarquer : les trois branches de

l'hémisphère austral tendent à imprimer à la vaste mer du Sud

un courant général do l'Ouest à l'Est; nous verrons aussi que,dans cet immense océan où nulle terre n'arrête le libre mou-

vement dos vagues, régnent en permanence des vents d'Ouest.

On comprend donc bien quo dans ces mers australes tous les

fluides, air et oaû, soient emportés, d'une même impulsion, dans

un mouvement continu de translation autour de la Terre, en

tournant toujours do l'Ouest vers l'Est.

BEROET.Oéopbyitque. Il

iCi PHYSIQUEDE L'OCÉAN

, 152. —L'Océanographie.— On voit, d'après co quo nous

venons d'exposer, quel puissant intérêt présente l'étude de la

Physique do l'océan. Mais la science de la mer ne s'arrête

pas là. Elle a un but encore plus grand : elle étudie les phé-nomènes de la vie animale et végétale au sein des eaux, leurs

variations avec les profondeurs, leurs fluctuations avec les

divers océans. «C'est l'ensemble de toutes ces études qui constitue la belle

science de YOcéanographie, science datant de quelques années

à peine, science dont Aimé et Maury ont jeté les premiers fon-

dements, et aux progrès de laquelle s'est consacre d'une

manière exclusive le Prince Albert de Monaco.

TROISIÈME PARTIR

PHYSIQUE DE L'ATMOSPHÈRE. — MÉTÉOROLOGIE

XV

PHÉNOMÈNES ASTRONOMIQUES

153. —Loi de l'obliquité.— C'est lo Soleil qui est la cause pre-

mière de tous les mouvements que nous observons dansi'atmos-

phère, ainsi que de la circulation des eaux entre les continents,

et les moi';». C'est l'inégale répartition de sa chaleur qui ûttt

l'inégalité des climats. .C'est la plus ou moins gwnde obli-

quité de ses rayons qui détormino lo plu» ou moins graJûdêchauffement du sol qu'ils viennent frapper.

Une loi fondamentale, duc au physicien Lambert, régit, fei

relation entre l'inclinaison des rayons solaire» e% l'éçlHH&e-.

ment de la surface insolée. Cette loi est la suivante :

L'intensité calorifique reçue par une surffbce varie profw*tionnellement au sinus de l'inclinaison des ra$o*e$, calorifiquesur cette surface.

V.nclfet, soit S (fig. Co)l'aire dune surlace AB reemait obUcf«etiKM>«ci>ifaisceau K de rayons solairts, dont la direction vwne ftil «re^tasurface un angle a. Désignons par I l'intensité dans«tf*tsce*«Kc>st^èîrela quantité de chaleur qu'il transmet par unité <feesarfac* Wcsa «Hsrtondroite UC=JÏJ appelons I' l'intensité sur la swriace ^ *>sfc«fc«JBrela

quantité de chaleur qu'il y apporte par unité de -s*rfece. ^m>ri»no*<que la

quantité totale de chaleur transportée par le fa«î**« es^«mt|cMii^%>même,nous aurons

•64 MÉTÉOROLOGIE

mais ''

, ï. = S sîn et

ddncSr=Ssin «. I

< \ou

r = Isina

l'intensité sera donc maxima quand sin ot= i, c'est-à-dire quand x= go*;

c est l échauiTementpar un rayon tombant normalement à la surface; au

contraire, réchauffement sera nul pour sin*=o, c'est-à-dire x= o; c'estle cas des rayons rasants.

154. —Zones'géographiques : cercles polaires, tropiques, équà-

teur. — Ce théorème do Lambert èlant établi, nous pouvonsmaintenant étudier les positions relatives de la Terre et du So-

leil au point do vue des quantités do chaleur rayonnécs vers

nous par cet astre.

Les cours d'Astronomie nous enseignent que la Terre se

meut autour du Soleil, conformément aux lois do Kepler, on

décrivant une orbite elliptique de faible excentricité dont le

Soleil est un des foyers. C'est lo mouvement do translation-,lo plan do cette ellipse s'appelle le plan de l'écliptiquc.

En même temps, la Terre est animée d'un autre mouvement,le mouvement do rotation, qu'cllo offecttio en vingt-quatroheures autour de la ligne do ses pôles qui constitue son axe

do rotation. Cet axe n'est pas perpendiculaire au plan de

l'écliptiquc; dans le mouvement de translation, il resto tou-

jours parallèle à lui-même et fait, avec le plan de l'écliptiquc,un anglo constant de G6* t/a. L'axe dos pôles PF (fig. Gt) fait

PHÉNOMÈNESASTRONOMIQUES m

donc, avec une droite mtt perpendiculaire à l'éçliptique, lin

angle constant do a3° 1/2, complémentaire du précéderit*Si par les points « et n, on mène des plans perpçndiçU*

laires à la ligne'des pôles, ces plans coupent la sphère, ter-*

restre Suivant des parallèles mJ, «,«'„ appelés cercles polaires ;les deux calottes sphériques comprises entre les cercles

polaires et les pôles s'appellent les zones glaciales, arctiqueet antarctique. t

•

Enfin, si par les points T et T„ où une parallèle au grandaxe de l'écliptiquc rencontre la sphère, nous menons deux

plans perpendiculaires à l'axe des pôles PP', nous 'obtenons

ainsi deux parallèles TT'et T,T',que l'on appelle les tropi-

ques,' le tropique TT 7, situé dans l'hémisphère nord, s'appellele tropique du Cancer; celui qui se trouve dans l'hémisphèresud s'appelfe le tropique du Capricorne, La zone compriseentre les deux tropiques, et comprenant l'équateur, se nomme

la zone torride.

On donne le nom de zones tempérées boréale et australe

aux zones qui, dans chaque hémisphère, sont comprises entro

le tropique et le cercle polaire voisin.

Dans les pages qui vont suivre, nous parlerons souvent des

saisons et, en particulier, do l'hiver et do l'été : il est bien

entendu quo ces mots s'appliqueront à l'hiver et à l'été de

notre hémisphère nord, Il est essentiel de faire cotto distinc-

tion, car, quand l'hémisphère nord est en hiver, l'hémisphèresud est en été, et réciproquement.

Fig. 61.

l66 MÉTÉOROLOGIE

Donc, hiver et été, quand il n'y aura pas de restrictions spé-

ciales, signifieront toujours les saisons correspondantes dé

nos climats de l'hémisphère nord. t'

Il est à remarquer que les cinq zones de ia Terre n'ont pasdes superficies égales. A elle seule, la zone torrido repré-sente les 4/«° de la surface de la Terre; les deux zones gla*ciales réunies font 1/10; l'autre moitié, soit 5/io est rëpré^sentée par la somme des surfaces des deux zones tempérées.

155.—Cause astronomique des saisons. —Equinoxes, solstices.

— Il serait assez difficile d'aborder de front un problème aussi

complexe que celui de la répartition do la chaleur solaire sur

les diverses parties d'un globo animé des mouvements de la

Terre et passant par les positions successives qu'elle occupedans l'espace.

•

Nous allons, pour traiter la question, suivre le précepte do

Descartes qui, dans son Discours sur la Méthode, recommando

de toujours « diviser la difficulté, en autant de parties qu'il so

peut pour la mieux résoudre », et nous placer d'abord dans

un cas particulièrement simple.i* Cas où l'axe de la Terre serait perpendiculaire à l'éclip-

tique, l'orbite étant circulaire. —Supposons d'abord que la

Terre soit un globo dont la surface, sans relief aucun, soit uni-

formément recouverte' d'une substance unique, comme du

sablo, et n'ayant pas d'atmosphère ; supposons, en outre, qu'elle.tourne autour d'un axe vertical toujours perpendiculaire au

plan do l'écliptique et qu'elle décrive autour du Soleil, non uno

ellipse, mais une circonférence; nous allons voir quo, dans

ces conditions, il n'y aurait pas do saisons et quo, en tous les

points de la Terre, lo jour serait constamment égal à la nuit;

En.effet, si nous supposons (fig. 6a) que la Terre décrive

un cercle autour du Soleil S comme centre, la ligne des

pôles PP' étant supposée perpendiculaire au plan de l'orbite,

on voit que la ligno qui sépare la partie éclairée de la partiesituée dans l'ombre sera toujours un méridien passant par les

pôles. Ce plan coupera tous les parallèles do latitude en deux

parties égales,* un point quelconque d'un parallèle sera donc

pendant dos temps égaux dans la région éclairée cl dans la

PHÉNOMÈNESASTRONONIQUES «?:

région obscure. Dans ces conditions, en tous les points de là

Terre, dans une-position quelconque do la planète, le ,jourserait égala la nuit. '' ;

Déplus, il n'y aurait pas de saisons : en effet, un.point dé

la Terre aurait toujours, à une latitude donnée, une nuit de

douze heures et un jour de douze heuros; la Terre étant,

d'ailleurs, constamment à la même distance du Soleil, ce pointrecevrait toujours, à la môme heure du jour, les rayons du

Soleil sous le mémo angle, cl cela tous les jours do l'année.

Donc, les conditions d'êchauffcment d'un point do la Terre

seraient les mêmes, quelle que soit la position do la planètesur sa trajectoire autour du Soleil. Par conséquent, il n'yaurait pas de saisons; les climats no dépendraient que de la

latitude; ils seraient très froids près des pôles où les rayonssolaires arriveraient toujours en rasant la surface du sol, et très

chauds àl'équatcur où ils tomberaient toujours normalement.

a* Cas où, l'orbite étant circulaire, l'axe de la Terre est

incliné sur Cécliptique,— Cetto seule introduction de l'une

des conditions réolles dans lesquelles se trouve la Terro, c'est-

à-dire do l'inclinaison de son axo do rotation sur l'écliptiquc,va nous fairo voir l'origine de l'inégalité des jours et des nuits

et la nécessité des saisons.'

Prenons pour plan de la figure un plan perpendiculaire à

l'écliptiquc (fig. 63). Celle-ci ost donc représentée en perspec-

tive, et nous la supposerons, comme précédemment, circu-

laire. Prenons comme position initiale do la'Terre la posi-tion (t); son axe PP' est alors contenu dans le plan de la

figure. La figure/adonne, avec plus de détails, lo moyen de

comprendre ce qui se passe dans cette position.

Fig. Ci.

168 : .MÉTÉOROLOGIE

Le grand cerclo qui marque la séparation entro les partieséclairées et les parties dans l'ombre coupe l'équateur EE' en

deux, parties égales; donc, étant donné le sens du mouvement

do rotation, marqué par les petites flèches courbes, sur tous

les points de l'équateur, le jour est égal à la nuit, leur durée

commune étant de douze heures.

Mais l'égalité du jour et de la nuit n'a lieu quo pour les

points do l'équateur; pour les points do la Terre situés sur

un autre parallèle, lo jour et la nuit auront des durées diffé-

rentes.

Considérons, en effet, un point situé sur le tropique du

Cancer. C'est pendant son trajet do A en B quo le point sera

dans la zone éclairée; or, on voit que cette portion de sa route

est plus courte que celle qu'il parcourra dans l'ombre pourretourner de D vers A ot achever ainsi sa révolution diurne.

Fig. 63.

Fig. 64.

PHÉNOMÈNESASTRONOMIQUES î«$\

Plus on s'élève vers le pôle nord P, plus la différence s'àçr;

centue; un point du cercle polaire nord «n'ne Verrage Séhjilv

qu'un seul moment à l'horizon, quand il sera en ^j tout; le*

reste du temps, ce point sera dans l'obscurité et, au pôlèj"même P, il n'y aura pas de jour, mais nuit permanente. '-V

Dans l'hémisphère sud, c'est exactement l'inversej au tfp?

pique du Cancer, lo jour est plus long que la nuit; au cercle

polaire Sud, le Soleil ne disparaît qu'un instant infiniment

court, en ri,, et, au pôle sud P', il y a jour en permanence et

pas de nuit, tout ceci, naturellement, pour la position (i) do la

Terre (fig. 63).'

On dit quo, dans cette'position, la Terre est m solstice

d'hiver.

En partant de la position (i), toujours en tournant sur elle-

mômo une fois en vingt-quatre heures, la Terre arrive à. une

position (a), dans laquelle la ligne des pôles est parallèle au

plan delà figure. Alors, tous les parallèles sont coupés en

deux parties égales par le cercle qui sépare les parties éclai-

rées des parties obscures; dans cette position, non seulement

pour les points de l'équateur, mais encore pour tous les pointsde la Terre, le jour est égal h laf nuit. On dit alors que la Terre

est à Véquinoxè de printemps (équjnotfe, oequa nox), et le

temps qu'elle a mis à passer de la position (t) à la posi-tion (a) constitue la portion de l'année que, dans nos climats,

on appelle l'hiver.

Dès que la Terre quitte la position (a) la ligne des pôles,dans l'hémisphère nord, sort de l'ombre et vient dans la demi-

sphère éclairée, et, quand elle arrive h la position (3), diamé-

tralement opposée à la position (i), les phénomènes sont les

mémos, mais de signes contraires, que ceux indiqués sur la

figure 64 ; dans tous les points de l'hémisphère nord, les jourssont plus longs que les nuits; à l'équateur, il y a toujours

équinoxe, et, dans l'hémisphère sud, la durée dos nuits ost

la plus longue Quant aux deux pôles, lo polo nord est tou-

jours éclairé, lo pôle sud toujours dans la nuit; à la posi-tion (3), oh dit que la Terre est au solstice d'été, et l'intervalle

do temps qu'elle a mis à passer de (a) a (3) s'appelle le prin-

temps. ,

iyo MÉTÉOROLOGIE

A partir do la position (3), la ligne des pôles, dans l'hémis-

phère nord, tout en restant dans la partie éclairée, se rap-

proche dii'cerclè d'ombre et arrive à y être contenue quand la

Terre arrive dans la position (4), diamétralement opposée à la

position (a); là encore, pour tous les points de la Terre, lo

jour est égal à la nuit : on est à Yéquinoxe d'automne, et l'in-

tervalle de (3) à (4) s'appelle lV/«?,

Enfin, à partir de la position (4), dans l'hémisphère nord, le

polo est dans l'ombre, les jours redeviennent plus courts queles nuits, pour atteindre leur minimum quand la Terre sera

revenue à la position initiale (i). L'intervalle (4).— (i) s'appellel'automne et lo temps do la révolution de la Terre, partie de la

position (i) pour revenir à la position (i) s'appelle l'année.

156. —Inégalitéclimatologiquedes saisons. — On voit par co

qui précède l'importance de la division de la Terre en zones

géographiques.En se reportant à la figure (4), on voit que tous les points

do la zono torride recevront deux fois par an les rayons du

soleil perpendiculairement; ce seront donc les points de la

Terre les plus échauffés. Au contraire, les deux pôles, quandils sont éclairés et, par conséquent, échauffés par le Soleil, ne

reçoivent que des rayons très inclinés aux solstices et rasanls

aux équinoxos; on peut donc prévoir que les régions envi-

ronnantes, c'est-à-dire les zones glaciales, seront des climats

très froids.

Mais nous pouvons tirer do l'inspection de la figure 4 une

autre conclusion plus importante au point do vue de la clima-

tologie générale.Au premier abord, il semble que, dans celte figure où nous

avons supposé l'orbite de la Terre circulaire, tout soit symé-

trique par rapport au diamètre (i)—

(3). On serait donc tenté

de conclure a priori quo, au point de vue climatérique, le

printemps est identique à l'été et l'hiver à l'automne.

V.n réalité, il,n'en est rien et voici pourquoi.Comme nous l'avons déjà dit à propos des marées, dans

aucun phénomène de la nature le maximum do l'effet n'a lieu

en même temps que le maximum do la cause qui lui donne

PIIÉNOMÈNSSASTRONOMIQUES . >?>

naissance : il lui est toujours postérieur. Il faut donc toujourstenir compte des influences et des actions antérieures à un

phénomène pour en apprécier exactement l'intensité vraie.

En passant, de l'équinoxe de printemps au solstice d'été, de

la position (a) à la position (3), la Terre s'échauffe, dans l'hémi-

sphère nord, de plus en plus, puisque les jours vontsans cesse

en croissant; il y a donc accumulation de la chaleur solaire

dans lo sol, il y a, si je puis m'exprimer ainsi, une réserve

thermique. Quand la Terre dépasse la position (3) pour aller

vers (4), c'est-à-dire pendant l'été, notre planète bénéficie,dans l'hémisphère nord, de cette réserve, et, en repassant

par les positions symétriques de celles qu'elle occupait au

printemps,' elle y §era cependant plus chaude. Pour cette

môme raison, l&jvWTew plus froid que l'automne, bien-quela Terre y occupe, dos positions symétriques; le sol, refroidi

jusqu'au solstice d'hiver, a besoin de récupérer celte chaleur

perdue avant d'en acquérir do nouvelle.

151. — Influence de l'ellipticité de l'orbite terrestre; avantages

climatériques de l'hémisphère nord.— Nous allons maintenant

introduire dans notre étude la dernière complication nécessaire

pour nous conformer a la réalité; nous allons supposer l'orbite

do la Terre autour du Soleil, non plus circulaire comme nous

l'avons fait jusqu'ici par simplification, mais elliptique, comme

clic est en réalité, conformément aux lois de Kepler.En cll'el, dans le cas de la trajectoire elliptique, le Soleil

est plus près do nous au solstice d'hiver qu'au solstice d'été;

si, en hiver, nous avons, malgré cela, plus froid, c'est que les

rayons nous arrivent plus obliquement et, par suite, nous

échauffent moins, d'abord en vertu de la loi do Lambert, et

ensuite parce qu'ils ont subi une plus forte absorption do la

part de l'atmosphère qui, rencontrée sous uno plus grandeinclinaison, a dit être traversée sous une plus grande épaisseur.

Les phénomènes d'inclinaison et d'absorption atmosphé-

riques sont les mêmes pendant l'hiver do l'hémisphère sud;mais cet hiver a lieu quand nous sommes on été (fig. 63,

position (3)); l'hémisphère sud, pendant son hiver, ost donc

plus éloigné du Soleil que nous pendant le nôtre; l'hiver sera

17» MÉTÉOROLOGIE

donc plus froid dans l'hémisphère sud quo dans l'hémisphèrenord.

Pour la- môme raison, l'été do l'hémisphère sud sera pluschaud que celui de l'hémisphère nord; en effet, l'été de l'hé-

misphère sud correspond à notre hiver, c'est-à-dire a lieu dans

la position (i). (fig. 63), position dans laquelle la Terre est plus

près du Soleil, que dans la position (3) qui correspond à notre

été boréal.

Les climats do l'hémisphère nord seront donc un peu pinsdoux quo ceux de l'hémisphère sud, par suite de l'ellipticitédo l'orbite terrestre. Mais il ne faut pas oublier .que si los

écarts do températuro extrême sont plus marqués dans l'hé-

misphère austral quo dans l'hémisphère boréal, les deux

hémisphères reçoivent cependant du Soleil, pendant le cours de

Vannée entière, la même quantité de chaleur, par suito de l'iné-

gale durée des saisons due à l'ellipticité do l'orbite.

En effet, la seconde loi de Kepler va encoro introduire une

différence entre les deux hémisphères.Si l'orbite était circulaire, les durées des quatre saisons

seraient égaies; elles ne le sont plus dans lo mouvement ellip-

tique, à cause de la loi des aires, et la duréo de l'automne et

de l'hiver est un peu plus petite quo celle de l'été et du prin-

temps; la saison froide duro, par suite, un peu moins longtempsdans l'hémisphère sud, mais, en revanche, notre été est plus

long quo celui de l'hémisphère sud; il dure quatre-vingt-treize

jours et celui de l'hémisphère sud quatro-vingt-neuf seulement.

11y a donc compensation au point de vue do la quantité totale

de chaleur reçue par les deux hémisphères pendant la durée

do deux saisons correspondantes et, a fortiori, pour l'année

entière.

158.—PrécesBiondeséquinoxeB.—Lesconsidérationsquenousvenons d'exposer suffisent à expliquer co qui se passe pendantune périodo relativement courte, un demi-siècle ou un siècle

par exemple; mais il est une cause qu'il n'est pas permis de

laisser de côté quand on étudie le régime climatériquo de la

Terre à travers une longue série do siècles : c'est la précessiondes équinoxes, dont nous avons parlé en étudiant les portur-

PHÉNOMÈNESASTRONOMIQUES 17I

bâtions apportées aux mouvements fondamentaux delà Terre.

En vertu do co phénomèno, l'axo do rotation do notro planèten'est pas toujours parallèle à lui-même : il est parallèle,

successivement, à toutes les génératrices d'un cône ayant poursommet le centre do l'Écliptique, ayant pour axe une perpendi-culaire à ce plan; et, dans ces déplacements,successifs,Taxeterrestro met 26000 ans à reprendre la mémo position.

Dans ces conditions, la ligne qui joint les deux équinoxesse déplace chaque année, et fait, elle aussi, un tour entier en

26 000 ans.'

En l'amléo ifa5o cette ligne coïncidait avec le petit axe do

l'orbito terrestre : alors, l'automne avait mémo durée que

l'hiver, le printomps quo l'été. Mais, depuis ce moment la lignedes solstices s'éloigne de plus en plus du grand axe de

l'Ecliptiquc, et cet éloigneinent progressif cause l'inégaledurée des saisons.

Vers l'année 7700, la ligno des équinoxes sera arrivéo à

coïncider avec le grand axe : alors les deux hémisphèresseront également traités; dans l'hémisphère nord, l'été et

l'hiver auront diminué, tandis quo lo printemps .et l'automno

auront augmonté. Do cette façon, saison froide et saison

chaudo soront do même durée, soit au nord, soit au sud do

l'équateur. Après ce moment, co sera l'hémisphère sud dont

les climats seront plus tempérés que ceux de l'hémisphèrenord.

On voit donc que, en vertu do la précession des équi-

noxes, qui est elle-même uno conséquence du renflement

équatorial, tes climats peuvent varier pendant une période dont

la durée est de l'ordre de celles qu'étudie l'histoire. Et si l'on

considère qu'il sulfit d'une différence de quelques degrés pourtransformer lo climat d'une région, on voit qu'il n'est pasbesoin do recourir à des convulsions de l'écorco terrestre pour

expliquer bien des variations climatériques, susceptibles d'une

explication plus rationnelle, puisqu'elle est plus simple.

159.—Influence des continents et des mers. —Enfin, nous

avons, jusqu'ici, supposé une terre unie et sans relief aucun. En

réalité, sa surface est essentiellement irrégulière, et son relief

i;4' *

MÉTÉOROLOGIE

est coupé par do vastes étendues d'eau, qui sont les océans,

Or, dans les mêmes conditions, la mer s'échauffe moins vite

quo lo sol. Nous no pouvons donc pas aller plus loin dans

l'élude généralo que nous avons faite des causes des climats.

Los conséquences quo nous avons tirées relativement aux

saisons et aux hémisphères subsistent dans leur eilsomblo,

mais elles sont modifiées en détail'par l'irrégularité du relief

terrestre et do la transparence atmosphérique, Il nous faut

donc quitter les grandes lignes et aborder dans ses détails

l'étude do la Météorologie.

XVI

ATMOSPHÈRE

160. —Existence de l'atmosphère.— La Terre est entièrement

rccouvcrto d une couche gazeuse dont la présence est indispen-sable à l'existence même des êtres vivants. Dans les ascensions

aérostatiques lei plus audacieuses, on a trouvé toujours do

l'air à quelquo hauteurquo l'on soit parvenu : cet air était de

plus en plus raréfié, mais le fait même qu'un, aérostat ait puatteindre la hauteur maxima à laquelle il ost parvenu montre

quo lo principo d'Archimèdo était la cause de son équilibre, ot

quo par conséquent il était soutenu par la poussée verticale

d'un gaz environnant.

161.—Forme de l'atmosphère.—

Réparlio oh couches concen-

triques autour de la Terro, l'atmosphère doit en épouser la forme

générale : ello doit donc avoir la formo d'un sphéroïde ronflé à

l'équateur ot aplati aux pôles. Mais co sphéroïde est sans doute

plus aplatiquo la Terre elle-même, car toute la masse gazeuse,entraînée avec la Terro dans son mouvoment diurne do rota-

tion, ost soumise à la forco centrifuge, plus grando sur les

molécules d'air qui surplombent l'équateur ; nous verrons de

plus dans un prochain chapitre que, à 1 équateur même, parsuite de l'excès do chaleur versé par lo Soleil sur la zone tor-

ride, il y a uno dilatation considérable do l'air en hauteur. Pour

toutes ces raisons, lahauteur de l'atmosphère doitôtre bien plusconsidérable à l'équateur qu'aux pôles, et l'ellipsoïde gazeuxdoit avoir un aplatissement plus considérable que celui de

l'ellipsoïde solide qu'il onveloppo. En outre, il est probable

que, comme l'océan, l'atmosphère, soumise à l'attraction luni-

l76 MÉTÉOROLOGIE

solairo, est soulevée et abaissée alternativement par des marées

qui on changent périodiquement la forme ; mais co dernier

point n'a pasoncoro été l'objet d'études expérimentales satis-

faisantes.

162..— Hauteur et limite de l'atmosphère.— Si l'air, dont l'at-

mosphère est composéo, avait sur toute» sa hauteur uno densité

constante l'expérience classique do Torricolli, nous forait

savoir immédiatement jusqu'à quollo hauteur so trouvo lo gaz

qui nous entoure.

En effet, l'air est 10460 fois plus léger quo lo memiro, n

volume égal. L'épaissour e do lacoucho d'air équilibrée par uno

colonno do mercure do 76 centimètres do hauteur (hauteur nor-

male do l'aéromètro au niveau do la mer) serait donc :

c = 76 X 10460 centimètres

e = 7p,5o mètres.

on trouvo donc ainsiquo l'atmosphèro aurait, si la densité de l'air

était constante, uno épaisseur do 8 kilomètres en nombre rond.

Mais l'expérience montre que la pression atmosphérique va

en diminuant à mesuro quo l'on s'élèvo dans l'air. La densité

va en diminuant avec la hauteur :lcs couches inférieures du

gaz, comprimées par lo poids dos couçhos. supérieures, sont

forcément plus denses. Il a donc fallu trouver d'autres bases

quo l'observation du baromètre pour avoir une idée do la

hauteur do l'atmosphèro.En s'appuyant sur des données fournies par l'observation de

la lumière crépusculairo, faitospar Gay-Lussac, Biot, Boussin-

gault, de Humboldt trouvèrent comme limites dos nombres va-

riant entre 43000 et 48000 mètres; cela veut dire qu'à ces

hauteurs eu doit encore trouver, quoique sous une pressiontrès faible de l'air atmosphérique identique à celui que nous

respirons au voisinage immédiat do la croûte terrestre.

L'observation des étoiles filantes nous donne aujourd'hui des

données qui reculent encore ces limites : les étoiles filantes,en effet, ne sont incandescentes que par leur frottement contre

les molécules gazeuses do l'atmosphèro terrestre; on a mesuré

par des méthodes géométriques, la hauteur moyenne du point

ATMOSPHÈRE 177

d'apparition dos étoiles filantes, et on a trouvé onviron lao

kilomètres.

Remarquons d'ailleurs quo les données générales relatives

aux mouvements do laTorro et à l'attraction nowtonionne, per-mettent d'assigner uno limite, à la présonco de l'air. En effet,

il ne pout y avoir do molécules matérielles d'air au delà du

point do l'espace pour lequel la force contilfugo ost égalo à la

pesanteur; sans cela los molécules s'échapporaiont dans l'os-

pace pour être remplacées par d'autres qui s'échapporaiont à

leur tour, et ainsi do suite, jusqu'à épuisement complet do la

résorvo gazeuse. C'est donc l'atlraction uowlonienno qui retiont

l'atmosphèro * .- 'iquée à la surface du sol, on coucho ininco,

et qui assig• ,i • limito à son épaisseur.

On peut cuic'ijr ectto limito..En eflbt, nous avons vu quo la

force centrifuge, ù l'équateur, est égalo à—^—dola pesanteur;

la forco centrifuge, d'ailleurs, croit comme la distanco au cen-

tre do la Terre, alors quo la pesanteur varie en raison inverse

du carré do cette distance.

Donc pour avoir la position du point où cos doux forces se-

raient égales, il suffira d'extraire la racine cubique do 289 : on

trouvo ainsi lo nombre 6,6. C'est donc lo nombre do rayons

terrestres, comptés à partir du centre, ou delà desquels il no

pout plus exister do molécules matérielles fluides reliées au

mouvement do la Terro, si on lo compte à partir do la surfacedo la Terre, on arrive 5,6 rayons.

On lo voit, cette limito eeinble bien loin d'être atteinte, et

nous pouvons admettre, dans l'état actuel do nos' connaissances

le chiffre do iao kilomètres pour limito supérieure do l'atmos-

phère terrestre. .*-.

163. — Poids de l'atmosphère.— Si l'oxpérience de Torricelli

ne nous fournit pas de données suffisantes pour nous permettrede calculer avec quelque précision la limite supérieure de

notre atmosphère, en revanche elle nous permet d'en calculer

lo poids. ....

En effet, quelle que soit la loi de décroissance des densités

de l'air à mesure que l'on s'élève dans l'atmosphère, il n'en

BERCET.Gfaphyiiquc.'

ta"

178 MÉTÉOROLOGIE

est pas moins vrai, expérimontalomont, quo colle-ci oxorco une

pression offoctivo do 1 kil. o33 gr. par contimètro carré à la

surfaco do la Terro. Cola peut so représenter parle poids d'uno

colonno do morcuro do 76 contimètros do hauteur, ou par lo

poids d'uno colonno d'eau do 10 m 33 do hauteur. Lo poidsdo l'atmosphèro sera donc égal au poids d'uno coucho d'eau do

10 m 33 do hauteur et qui aurait pour baso la surfaco do la

Terro t on l'obtiendra on multipliant 10 m 33 parla superficiedo notro planète. Si nous exprimons cette sufaco en mètres

carrés, nous aurons lo poids P do l'atmosphèro en tonnes

do 1000 kilog.

Remplaçons R, rayon do la Terro, par sa valeur moyenne,6 a63 000 mètres, nous aurons la valeur numérique do P.

P = 5.u63.000,000.000.000. tonnes

On peut se fairo uno idée do l'énormito do co poids en remar-

quant qu'il est égal au poids do 685000 cubes massifs de cui-

vre rougo, ayant chacun MH kilomètre do côté.

164. —Composition de l'atmosphère.

— L'air atinosphériquoost, comme on lo sait, non uno combinaison, mais un mélange

simplo do divers éléments.

Les deux éléments constitutifs principaux sont l'oxygène qui

y est sensiblement pour-?- et l'azote pour-4-.

Mais c'est à titro de simple mélange, car Rognault a trouvé

quo cetto composition n'est pas rigoureusement constante ; il

a, par dos analyses très précises, montré que la teneur, on

oxygène, do 100 volumes d'air, variait entre 20,85 et 20,9g.L'air contient, à l'état do traces, d'autres matières gazeuses

composées, fournies par les innombrables réactions qui s'ac-

complissent au sein des êtres vivants. On peut, ainsi, y cons:

tater la présence, à doses infinitésimales, d'ozone, d'ammo-

niaque, de carbures d'hydrogène, d'hydrogène sulfuré, d'acide

sulfureux, d'oxyde do carbone; ces quantités sont toujourstrès petites ; ainsi la dose d'ammoniaque, on poids, est

de -n .10 000 000

ATMOSPHÈRE 1J9

Il y a doux corps qui y entrent à proportion un peu plus

forto, et quo l'on trouvo toujours dans l'air ; la vapeur d'eau et

Yftcide carbonique, Kn étudiant l'hygrométrie, nous verrons

comment on fait lo dosago, si important on Météorologie, do la

vapeur d'eau contenue dans l'air. Quant à l'acide carbonique, sa

proportion, en volume, dans l'air normal, est environ -* .

En dohoi'8 do ces corps parasites qui so trouvent à l'état do

traces, il existe dans l'atmosphèro, des corps simples gazeuxrécemment découverts, dont lo plus important est l'argon,trouvé par lord Rayleigh et W. Ramsoy. L'argon, qui, en raison

de son inactivité chimique, avait échappé à toutes les recherches

antérieures, entro dans l'air dans la proportion do . C'est

donc un élément constitutif important que los savants anglaisont trouvé en 1894.

Quatro autres nouveaux corps simples ont été, depuis lors,

reconnus dans notre atmosphère : lo promier fut l'hélium, quosir Norman Lockyor avait décelé dons l'atmosphère solaire, ot

dont M.Kayser prouva en 1895, la présence dans l'air atmosphé-

rique quo nous respirons. La proportion relative do Yhélium

est do .1 000 000

La découverte des méthodes do liquéfaction de l'air amena

c:cllo de trois autres nouveaux gaz simples; en faisant subir

à de l'air liquéfié une distillation fractionnée méthodique, on

trouva ainsi les gaz simples suivants, que nous indiquonsa-vec leurs proportions respectives dans l'air atmosphérique :

Néon *100.000

Krypton"* 1.000.000

Xénon...:., 20.000.000

L mr contient donc à l état do mélange, au moins sept gaz

simples ! l'azote, l'oxygène, l'argon, l'hélium, lo néon, lo

180 MÉTÉOROLOGIE

krypton, lo xénon, et des traces essentiellement variables

do gaz complexes qui sont, par ordro d'importaheo : la vapeurd'eau, l'acido carbonique, l'ammoniaquo, l'ozone, dos carbures

d'hydrogène, deThydrogôno sulfuré. En outre, dos particules

organiques oxistont on suspension dans l'air, surtout dans ses

parties inférieures.

165. — Variation de la pression avec la hauteur. — La pressionvarie avec la hauteur, toulos choses restant constantes; c'est

d'aillours évident a priori, puisqu'on s'élovant dans l'atmos-

phère, on so soustrait à la pression do la masse d'air qu'onlaissa au-dessous do soi.

La loi do colto décroissanco a été formuléo [tavLaplace, ello

est la suivante t

Quand les hauteurs croissent en progression arithmétique,les pressions décroissent en progression géométrique. Cetto loi

simple so traduit par uno formule complexe.

L'importance qu'il y a à connaître exactement les coefficients

do la formule qui traduit cotto loi ost considérablo, car, on les

connaissant exactement, on peut mesurer, à l'aide do l'obser-

vation du baromètre, lahautour dos montagnes.Les Tables météorologiques internationales et l'Annuaire du

llurcau des Longitudes do chaque année donnent la formule

complète do Laplaco, ainsi quo tous les éléments nécessaires

aux calculs de correction. Il nous suffit d'indiquer les sources

auxquelles on trouve ces renseignements indispensables dont

l'explication détaillée ne saurait trouver place dans ces Leçonsd'un caractère général.

Il résulte do là qu'il faudra réduire les pressions au niveau

de la mer quand on voudra comparer les hauteurs baromé-

triques en plusieurs lieux d'altitudes différentes; il faut, de

plus, supposer que toutes ces hauteurs sont faites à une même

latitude, car nous avons vu que l'accélération do la pesanteurvarie avec la distance au polo. On a choisi comme latitude de

référence celle de 45°. On suppose donc que la hauteur du baro-

mètre, réduite à zéro et corrigée de la capillarité, est ramenêo

par lo calcul à ce qu'elle serait au niveau de la mer et à la lati-

tude 45°; c'estee qu'on appello la hauteur en mercure normal.

ATMOSPHÈRE 181

166. — Variations de la température quand on s'élève dans l'at-

mosphère.— tin supposant quo toutes les conditions météorolo-

giques soient invariables ot qu'il n'y ait attcuno espèce do

vent, on constate que la températuro, accusée par un thermo-

mètro, dimimto à mosuro qu'on s'élève dans l'atmosphère.La loi que les météorologistes s'accordent à adopter pour la

décroissance do la températuro avec l'altitude ost quo la tem-

pérature diminue de i degré pour une élévation de 180 mètres.

Cotto loi ost exoclo jusqu'à uno hauteur d'environ 600 mètres :

à des hauteurs supérieures, elle n'a plus lo mémo carac-

tèro d'oxaclitudo. Cette hauteur, correspondant à un abaisse-

ment de température do i°, vario, d'ailleurs, beaucoup, suivant

quo l'air est sec, humide ou saturé de vapeur d'eau.

Pour do l'air absolument sec, la hauteur nécessairo à un

refroidissement do 1°, calculé par les formules do la thermo-

dynamique, est do 101 mètres; si l'air contient do la vapeur,cette hauteur oscille entro 10a ot 106 mètres; enfin, s'il est sa-

turé, elle peut attoindro uno valeur beaucoup plus considérable.

. .Co rofroidissemont do l'air, lorsqu'il s'élève dans l'atmos-

phèro, tient à co que, rencontrant los couches supérieures où

la pression est moindre, il so dilate, et, par suite, so refroidit,

on vortu par l'expérience invorso do celle du briquet à fl/rquol'on fait dans les cours do Physique.

Dans lo cas de perturbations atmosphériques, la loi do dé-

croissance peut mémo êtro complètement en défaut .puisqu'ona signalé dans les observatoires des montagnes, des inversions

de températuro, c'est-à-dire des cas exccplionnob où la tem-

pérature s'accroît avec l'altitude. Les couches inférieures sont

alors plus froides que les couches supérieures. Ce phénomène,

qu'on observe parfois au printemps, amène ces gelées tardives

si désastreuses pour l'agriculture.

Quand on compare entre elles les températures do différents

lieux de la Terre, dont les altitudes sont différentes, il est donc

essentiel de n'opérer quo sur des températures réduites au

niveau de la mer.

On trouve dans les Tables météorologiques internationales

tous les éléments nécessaires à ce calcul, ainsi que la manière

do l'exécuter simplement.

l8a MÉTÉOROLOGIE

167. —Couleur de l'Atmosphère.— En dohors dos cas parti-

culiers d'auroro, do crépuscule, la couleur générale do l'atmos-

phèro sans imagos est lo bleu.

Si l'air était rigoureusement transparont, no contenait on

suspension ni parcelles solides, ni vapeur d'eau, le ciol paraî-trait entièrement noir ot l'on no recevrait do lumière quo dans

la direction des astres, Luno ou Soleil. Les objets qui no

seraient pas éclairés par la lumière do ces astres, soit directo,soit reflétée par lo sol, seraient invisibles même on plein

jour.

Mais, heureusement pour les conditions générales do la vio,

l'atmosphèro contient on suspension des particules solides ou

liquides très petites, et la présence do cos particules produituno diffusion do la lumière, qui, en raison do la petitesso dos

corpuscules flottants, porto d'abord sur les petites longueursd'onde do la lumière, c'est-à-diro sur lo bleu et le violet. C'est

donc en blou quo le ciel doit nous paraître et nous parait effec-

tivement coloré.

Quand lo Soleil est à l'horizon, ses rayons doivent, pour par-venir jusqu'à notre ceil, traverser uno épaisseur beaucoup plus

grande d'atmosphère, et, surtout, on traverser les couches in-

férieures où les corpuscules en suspension sont do plus grossesdimensions ; la diffusion est alors plus intense ot, rejetant au

loin lo rayon bleu, nous laisse arriver une lumière d'autant

plus rougo quo l'épaisseur d'air traversée est plus grande,c'est-à-diro que l'astre est plus voisin do l'horizon.

La dimension des corpuscules flottants vient ello à augmen-ter oncoro par l'existence do petites gouttes d'eau condensées

suspendues dans l'atmosphèro ? Alors la diffusion porte sur

les rayons do toute nature, et lo ciel nous parait sensiblement

blanc dans toute son étendue. La coloration générale est

donc, dans uno certaine mesure, on relation avec l'existence do

l'eau dans l'atmosphère.

168. — Phénomènes optiques de l'atmosphère.— Enfin l'atmo-

sphère est lo siège de phénomènes optiques nombreux etvariés,

produits par l'action de la lumière blanche envoyée parle Soleil,

tantôt sur les gouttelettes liquides, en suspension dans l'air,

ATMOSPHÈRE l8î

tantôt sur los cristaux transparents do glaco dont sont consti-

tués los nuages les plus élevés quo l'on appelle les cirrus.

L'arc-en-ciel ost causé par la réfraction et la réfloxlon dos

rayons solaires qui roncontront des gouttes d'eau sphériquos.On obsorvo toujours l'arc-on-ciel quand il pleut dans uno partiodu ciel et que lo Soleil brillo dans uno autre : il suffit do se

placer outre lo soloil et lo nuago qui so résout on pluie pourvoir apparaltro deux arcs concentriques, l'un, intérieur, très

brillant, l'autre, extérieur, plus pâle, colorés tous deux do

tointes également concentriques.Dans lo putit arc, lo violet est à l'intérieur, lo rougo à l'oxté-

rieur; c'est l'inverse dans l'arc supériour.Nous n'insistorons pas sur la théorio de l'arc-en-ciol, qui ost

du domaine do la Physique puro; il nous suffit d'avoir rappolôici le phénomèno et los circonslancesdo sa production. On peutvérifier expérimentalement quo c'est bien la réfraction et la

réflexion des rayons solaires sur les gouttes d'eau qui

engendrent lo phénomèno, on regardant un jet d'eau qui rctombo

en pluio fine, lorsqu'on tourno le dos au soloil : un arc coloré

apparaît dans la cascade des gouttclelto retombantes. Lo phé-nomèno s'obsorvo souvent dans les poussières d'eau qui sur-

montent les chutes d'eau naturelles.

Les couronnes s'obsorvent autour du Soleil ot do la Luno (sur-tout do la Lune, car l'éclat du Soleil masque presque toujourslo phénomène) lorsqu'on voit ces astres à travers un nuago

léger : co sont dos cercles conconlriques colorés. Elles sont ducs

à la diffraction do la lumièro en présence do gouttelettes nom-

breuses et identiques. On les reproduit facilement en regar-dant uno lumièro à travers un verre sur lequel, par conden-

sation do l'haleine humide, on a déposé une buée.

Los Halos sont dos arcs do cercle ou des cercles entiers,

lumineux, qu'on obsorvo autour du Soleil et do la Luno ; peuvisibles autour du Soloil dans nos régions, àcauso de l'éclat do

cet astre, ils s'observent souvent dans les contrées polaires, où

lo Soleil, arrivant au sol sous l'incidence rasanto, a son éclat très

affaibli par l'absorption atmosphérique, et où les nuages à

aiguilles do glaco peuvent so trouver plus près do la Terro à

cause dos basses températures de ces régions.

l8f MÉTÉOROLOGIE

Les halos, dont la théorie ost égalomont du domaine do la

Physlquo puro, sont produits par la réfraction et la réfloxion do

la lumièro solairo sur les cristaux do glaco dos cirrus, cristaux

qui appartiennent au système hexagonal.La figuro 65 donno l'apparonco dos halos dans lo cas lo plus

complot.S ost lo Soleil. Autour do lui ost lo Halo proprement dit, c'est

lo corclo II II ; aux deux extrémités d'un diamùtro horizontal lumi-

neux A A' qui porte le nom de cercle parhélique, sont les parhé-lies S' et S'' qui sont doux grandes taches lumineuses colo-

rées, lo rouge à l'intérieur.

Extérieurement so trouve un grand corclo, à couleurs très

distinctes, ll'H', c'est le grand halo, souvent surmonté d'un arc

tangent ZZ'appelé arc circumzénital ; dans lo grand halo, sur

le cercle parhélique, on obsorvo dep parhélies secondaires SE'

beaucoup plus faibles quo S' et S".

Enfin on obsorvo des arcs tangonts : inférieurs TT', supé-rieurs 00', latéraux LL', qui dépendent do la hauteur de l'astre

au-dessus do l'horizon.

169. —Mirages.

— 11arrive souvent, au-dessus des plaines ou

FiK-<'*'•

ATMOSPHÈRE i8J

dos grandes surfaces d'eau, quo par suito d'inégalités dans leur

température, los couches d'air tranquille s'étagont on stra-

tes do densités décroissantes ot, par suito, inégalement

réfringentes. Un rayon lumineux parti d'un objet peut

alors,, en passant succosivomont do l'une à l'autre de ces cou-

ches stratifiées, en rencontrer une sous un anglo plus grand

que l'anglo limito ; il ne pourra plus so réfracter, il so réflé-

chira totalement, donnant à l'oeil d'un observateur placé au-

dessus ou au-dessous de la coucho, suivant le cas, l'impressiond'un miroir ou d'uno nappo d'eau. C'est l'effet de mirage, quol'on obsorvo si fréquentent en France, pondant la saison chaude

ot avec la plus grando netteté, aux embouchures do la Loiro

et do la Girondo. Il est très fréquent, également, dans les

régions polaires. Le mirago pout donner jusqu'à trois imagosd'un navire, les unes droites, les autres symétriquement ron-

vorséos.

XVII

AGTINOMÉTRIK

110. — But de l'actinomôtrie. — L'actinométrio est cotto partiedo la Physiquo quia pour objet do déterminer à chaque instant

la quantité do chaleur que lo Soleil envoie sur la Terro parunité do surfaco,

La nécessité do cette étudo résulte do co quo nous avons

vu précédemment : on offet, par suito do l'inégale répartitiondes continents et dos mors, par suito aussi do l'inégalo éléva-

tion des points do la Terro, ot do la plus ou moins grando ab-

sorption quo l'atmosphèro fait subir aux rayons du Soleil, ectto

quantité do chaleur varie avec la position géographique et avec

lo tomps ; sa détermination précise est donc lo premier pro-blème qui doivo nous occuper.

171. — Constante solaire. — On appello constante solaire, et

nous représenterons parla lettre A, la quantité de chaleur quele Soleil envoie normalement, pendant une minute, à la limite de

l'atmosphère terrestre.

La constante solaire, d'après sa définition mémo, ost donc uno

grandeur théorique, et dont la mesure directe ost inaccossiblo

à l'expérionce, puisqu'il nous est impossiblo do nous transpor-ter à la limite do l'atmosphèro pour la déterminer.

112. —Absorption atmosphérique. —Loi de Bouguer.

— L'at-

mosphère absorbe une portion notable do la chaleur pendantquoles rayons solaires la travorsont. Si l'on considère (fig. 66) un

rayon SA venant du Soleil et arrivant normalement sur lo sol,si ce rayon apportait en B, à son entrée dans l'atmosphèro,

ACTINOMÈTRIE 187

uno cortaino quantité do chaleur I, il no parviendra au sol,

en A, qu'uno fraction do cotto quantité.On appollo coefficient de transparence, et on représonto par

la lettre p, la fraction /le la chaleur

réellement envoyée par un rayonsolaire normal et qui parvient jus-

qu'au sol.

Cotto fraction varie, naturellement,

avec l'état do l'atmosphèro, avec sa

toneur on vapour d'eau, etc. SI, par

exemple, ù un moment donné, en

dit quo lo coefficient do transparenco

est égal à 0,6, cela vont dire qu'il n'arrivo au sol que los — de

la chaleur que lo Soleil a envoyée aux limites do l'atmosphèro

qui on a absorbé —r~ffc

Un autre facteur très important intorviont dans lo phéno-mèno do l'absorption atmosphérique : c'est la masse totale d'air

quo lo rayon solairo rencontro sur sa routo avant <'' irriver au

sol; il est certain qu'un rayon SCB arrivant obliquement so

heurto à beaucoup plus de molécules d'air quo lo rayon nor-

mal SAB.

On appelle masse atmosphérique rencontrée par un rayonlumineux le rapport entre ta quantité d'air rencontrée par ce

rayon et la quantité d'air que rencontrerait le rayon normal tom-

bant au même point. La masso atmosphérique so représonto par t.

Il résflto do lu quo la masso atinosphériquo ne pout être

égale a l'unité que deux fois par an, et pour les Houx do la Terro

situés dans la zonetorrido seulement, puisqu'il n'y a quo dans

ces lieux là quo le Soleil passe au zénith, et seulement deux

fois dans l'année.

La masso atmosphérique, égalo à l'unité par définition quandlo Soleil est au zénith, est égalo à i,3 quand lo soloil est à6o°

au-dessus do l'horizon, et devient égalo à près de 4° quand lo

Soloil est à l'horizon, o'ost-à-dire so lève où se couche.

C'est Bouguer qui a formulé lo premier la loi do l'absorption

atmosphérique, de la manière suivante :

Fig. 03.

188 METEOROLOGIE

173. — Loi de Bouguer.— Pour un même coefficient de trans-

parence, les quantités de chaleur transmises à travers l'atmos-

phère décroissent en progression géométrique quand les masses

atmosphériques croissent en progression arithmétique.Si donc on représente par :

q la quantité de chaleur qui arrive jusqu'au sol ;

A la constante solaire ;•

c la masso atmosphérique ;

p lo coefficient de transparence de l'atmosphère.La loi de Bouguér s'exprime par la formule :

Cette loi a été, à la suite de nombreuses expériences de

divers physiciens, toujours trouvée d'une exactitudo suffisanto

pour les besoins do la pratique.

174.— Mesures actinométriques.— On voit, d'après cola, en

quoi consisteront les mesures actinométriques: on mesurera,à la surface du sol, la quantité de chaleur envoyée par le Soleil

sur une surface donnée, dans des conditions déterminées. En

opérant à des heures différentes du jour, pour des hauteurs

variables du Soleil, on pourra calculer ainsi les valeurs de A et

do p.Dans tous les appareils actinométriques, on oxpose direc-

tement à la radiation solaire un appareil thermométrique dont

on étudie la marche ascensionnelle, mais deux méthodes diffé-

rentes d'expérience peuvent être employées :

La premièro, celle du Pyrrhéliomèlre, est dttoft Pouillot : elle

consiste à déterminer la vitesse d'échauffement de l'appareil ;

sujette à nombreuses erreurs, ello est abandonnée aujourd'hui,et nous ne la citons qu'à titre historique.

La seconde, colle de Yactinomèlre, est duo à de Saussure :

perfectionnée successivement par sir John llerschell, M.Grova,M. Violle, c'est la seule employée aujourd'hui. Elle consiste à

mesurer l'excès final do la températuro des corps soumis à

l'insolation sur le milieu environnant.

Nous décrirons seulement l'actinomôtre do M. Viollo.

ACTINOMÉTRIE 189

175. —Actinomètre de M. Vielle. — L'instrument a pourorgànèessentiel (fig. 67) un thermomètre à mercure dont la boule'est

noircie, pour augmenter son pouvoir absorbant. .Cette boule

cstplaçéo au centre d'une chambre sphérique à doublés parois,,entro lesquelles on fait passer un courant d'eau à températureconstante connue. Le rayon solaire pénétrant par une ouyer-turo D munie de diaphragmes variables, un orifice latéral livre

passage au thermomètre T. Un, second orifice g, placé sur lo

prolongement du tube D, permet d'orienter l'instrument en le

faisant glisser sur l'anneau qui lui,sert de support, de façon

quo les rayons solaires, suivant exactement [la direction D#,tombent sur la houlo du thermomètre : un miroir M permetdo s'en assurer. •

L'enveloppe à circulation d'eau servira à régulariser les

pertes de chaleur que pourrait subir, par rayonnement, le

thermomètre échauffé par lo Soloil : la température de ectto

enveloppe étant constante, l'air y sera sensiblement en repos :

il ne sera donc animé d'aucun mouvement susceptible de pro-

Flg. 67.

190 MÉTÉOROLOGIE

voquor des variations do température. De plus, l'enveloppeaura un rayonnement constant : donc la perte do chaleur quesubira le thermomètre en rayonnant lui-môme ne dépendra

'que de son propre excès de température; on réduira d'ailleurs

cette perte en argentant ot en polissant l'intérieur de l'enve-?

loppe sphérique.

176.— Marche d'une expérience.— Uno oxpérience actino-

inétrique, pour être bien conduite, comprend trois phases :

i'* phase : l'orifice D est fermé : la boule du thermomètre

ost donc protégéo contre l'action des rayons solairos. Dans ces

conditions, nous mesurerons la variation do températuro,

perte ou gain, que subit la boule pendant une minute' sous

l'influence de son seul rayonnement vers l'enveloppe inté-

rieure. Supposons que co soit une perte : rcprésentons-là par 0 ;

2° phase : on découvre l'orifice D pendant une minute : les

rayons du Soleil pénètrent pendant ce temps dans l'instrument

et échauffent la boule ; soitT cet échauffcmenl ;

3e phase : on referme l'orifice D, et on note pendant uno

minute encore le refroidissement du thermomètre par rayon-nement vers l'enceinte ; soit 0' l'abaissement indiqué de tempé-rature.

La variation totale 0 duc à réchauffement solaire pendant la

ininuto d'insolation directe peut ôtre représentée exactement

par :

()

En effet : si pendant la deuxième phase lo Soleil avait [agicomme unique cause de variation do température, réchauffe-

ment serait simplement T ; mais il y a eu pendant ectto minute

d'expérience une perte par rayonnement qui peut être, sans

erreur sensible, prise comme étant la moyenne des deux

pertes 0 et 0' subies dans los i" et 3ephases. La formule (i) est

donc d'un emploi légitime.Connaissant l'élévation vraie de température 0, il est main-

tenant facile do calculer la quantité do chaleur correspondante :

il suffit, pour cola, de connaître le poids du mercure do la

ACTINOMÉTRIE "'I9I

boule, le poids du verre qui en forme l'enveloppe et les cha-

leurs spécifiques respectives du mercure et du.verre; on aura

ainsi, par un calcul de calorimétrie élémentaire, la chaleur

versée'.'sur la boule du thermomètre pendant une minute. En

divisant cette quantité de chaleur par la surface de la section

méridienne de la boule, on aura la quantité de chaleur parcentimètre carré arrivant au sol à travers l'atmosphère.

177.—Résultats numériques.— 11 nous reste à indiquer les

résultats auxquels on est arrivé par l'emploi judicieux des mé-

thodes actinométriques.'

i° Valeur de la constante solaire A. —D'après ce qui précède,

étant données les nombreuses causes d'absorption et d'erreur,on conçoit qu'il soit assez difficile d'affirmer uno valeur pré-cise pour les constantes solaires; on no sait mémo pas si ce nom-

bre A mérite lo nom do constante, c'est-à-dire s'il est rigou-reusement invariable. Ce qu'on peut affirmer c'est que co

nombre est compris entre 2,5 et 3, d'après les expériences do

MM. Violle (A = a,5) et Crova (A = 3).Cela veut dire, si nous admettons, par exemple, la valeur

moyenne A = 2,75, que, à la limite supérieure de l'atmos-

phère, le Soleil envoie normalement pendant une minute, sur

un centimètre carré, une quantitôde chaleur capable d'élever

de as,75 la température do un gramme d'eau à la températurodo o°. .

2* Quantité de chaleur versée annuellement par le Soleil. —

Admettons donc comme valeur de la constante solairo la valeur

moyenno A = 2,75 5 on trouvo ainsi, à l'aido de la loi de Bou-

guer, quo : à VÈquateur, à la limite de l'atmosphère, lo Soleil

envoie par an, sur un centimètro carré quo ses rayons frap-

peraient perpendiculairement, une quantité de chaleur égalek M9000 calories',

A l'Equateur, à la surface du sot, en supposant que le coeffi-ciant de transparence p soit égal à 0,8, la quantité de chaleur

envoyée par an, normalement sur un centimètre carré, est

3?2 500 calories ;A VÊqtiattur, h la surface du sol, en supposait que le coeffi-

cient de transparence p égal h 0,0 (ce qui est uno valeur très

19» MÉTÉOROLOGIE

faible), la quantité do chaleur normalement reçue par un cen-

timètre carré pendant un an, est encore de 218130 calories.

Co dernier chiffre peut s'énoncer autrement : il représente le

quantité de chaleur suffisante pour fondro une couche de glacede trente mètres d'épaisseur qui entourerait la Terro tout le

long do l'équateur..3° Equivalent mécaniquede la chaleur annuellement versée par

le Soleil sur l'Equateur.— Nous pouvons, pour rester au-des-

sous de la vérité, prendre lo chiffre de aSoooo calories comme

représentant la quantité do chaleur annuellement versée parle Soleil sur un centimètre carré de surface du sol, à l'Equateur :

cela revient à prendro un coefficient do transparence un peuinférieur à 0,7, ce qui est très admissible. Partant dé cette

donnée, on trouve quo la quantité, totale de chaleur annuelle-

ment envoyéo à l'Equateur équivaut à celle que fournirait uno

couche de houille de a5 centimètres d'épaisseur (en prenant

i,4 pour densité moyenne de la houille ot8ooo calories poursa chaleur do combustion). . -

Sur quatre mètres carrés de surface à l'Equateur, on a donc

actuellement l'équivalent de un métro cube de houille, soit

1400 kilogrammes. .

Or, il existe aujourd'hui couramment dans l'industrie des

machines à vapeur consommant un kilogramme de houille parheure et par cheval. Une telle machine d'un cheval do force fonc-

tionnant pendant huit heures par jour consommerait donc 8 kilo-

grammes, niettons même 10; cela ferait par an 3 600 kilogrammes ;

.comme, avec 4 mètres carrés de surfaco, on a l'équivalent de

t 4oo kilogrammes, on voit ainsi par un simple calcul d'arith-

métique que la quantité de chaleur envoyée par le soleil a

l'Equateur sur 10 mètres carrés (c'est-à-dire sur un carré de

3 m. 15 de côte) pendant un an, suffirait à faire mouvoir une

machine à vapeur de la force d'un cheval de 15 kilogrammèlrcs,marchant toute l'année pendant huit heures par jour.

On comprend donc combien sont légitimes les espérances de

ceux qui tenteront d'utiliser directement la chaleur solaire dans

les régions nouvelles que la civilisation a conquises et dans

lesquelles la houille est rare, mais le ciel pur, et le soleil tou-

jours ardent.

ACTINOMÉTRIE 193

118. —Résultats généraux. —Un premier résultat des me-.

su res actinométriques, fait pour surprendro à priori, est que, à

iliaque instant, en un lieu donné, la quantité do chaleur

envoyée par lo Soleil varie, alors quo nos sens n'accusent

aucune variation dans cette chaleur reçue. ,

Cela tient à co quo la température que mesure un thermo-

mètre est une résultante, qui dépend non seulement delà quan-tité do chaleur reçue actuellement, mais do celle précédem-ment emmagasinée, tandis quo l'actinomètre, soustrait aux

causes extérieures, ne donne que la quantité de chaleur reçuedirectement du Soleil.

Le grand facteur de l'absorption atmosphérique est surtout

la vapeur d'eau. En hiver, la tension de la vapeur est plus

petite à cause de l'abaissement do température. Il devrait donc

y avoir moins d'absorption de ce chef; mais d'autre part les

rayons solaires nous arrivent en même temps plus oblique-ra ent : ils traversent donc une plus grande épaisseur d'atmo-

sphère; de là excès d'absorption. Quand la saison devient plus

chaude, l'astre, plus haut sur l'horizon, nous envoie des rayons

plus voisins de l'incidence normale, mais d'autre part la tension

de la vapeur d'eau dans l'atmosphère devient plus grande s les

deux causos sont donc toujours do signes contraires, et,

fa ute de rien pouvoir conclure à priori, il fau,t s'en rapporter à

l'expérience.

Or, l'expérience montre que le maximum do chaleur reçuedit Soleil a lieu à une époque intermédiaire entre l'hiver et

l'été. D'après les belles recherches de M. Crova, professeur do

physique à l'Univorsité de Montpellier, c'est au mois de mai

qu'a lieu ce maximum, au moins dans nos climats.

Pendant la première partie de l'été, l'intensité rayonnéediminue et passe par un minimum pour croître de nouveau et

atteindre, en automne, un second maximum. Les résultats,d'une année à l'autre, sont trop variables pour qu'on puisse

représenter graphiquement le phénomène avec certitude.

Variations diurnes, — Pour ne pas s'astreindre à une obser-

vation continué, d'ailleurs irréalisable, on a imaginé et cons-

truit des uctinomètres enregistreurs, dans lesquels uno aiguille,commandée par lo thermomètre, traco elle-mémo la courbe

BEROEÎ.Oéopbjiiquc. i3

194 MÉTÉOROLOGIE

caractéristique du phénomène sur uno fouille do papier. Ces

instruments font voir qu'il y a, chaque jour, presque toujoursdeux maxima et deux minima; les maxima ont lieu, l'un un

•peu avant midi, l'autre dans l'après-midi : les minima les sépa-

rent, mais d'une façon beaucoup moins régulière que dans les

variations annuelles. Lé phénomène est ici beaucoup plus irré-

gulier; les amplitudes et les positions des maxima et minima

varient d'un jour à l'autre et les courbes qui les traduisent ne

présentent, en général, aucune symétrie.Il est à remarquer que si l'on considère un jour déterminé,

celui du solstice d'été, par exemple, le Soleil envoie évidem-

ment des rayons verticaux sur lo tropique du Cancer, et des

rayons très peu obliques sur l'Equateur. Mais la durée totale du

jour à l'Equateur n'est quo de douze heures, alors qu'au pôle,

qui est à co moment au milieu de sa période d'insolation de six

mois, lo soleil brille vingt-quatre heures sur vingt-quatre. La

quantité totale de chaleur reçue par le pôle nord pendant la

journée du solstice d'été, est donc plus grande que celle reçue

par l'Equateur, malgré l'inclinaison dos rayons solaires au pôle

(a3*,5), alors qu'à l'Equateur, ils sont beaucoup plus voisins do

la verticale (66°,5).

Longtemps, on avait tiré do cette constatation théorique la

conclusion que, le pôle étant plus échauffé que l'Equateur pen-dant les jours voisins du solstice d'été, il devait exister autour

du pôle nord une mer libre de glaces. Mais il suffit do réfléchir

un moment pour voir quo, si théoriquement la quantité do cha-

leur que reçoit lo polo est supérieure, à l'époque du solstice,

pratiquement elle est transportée par des rayons quo leur obli-

quité extrême oblige a traverser uno énorme épaisseur d'air,

et, par suite, qui subissent l'absorption atmosphérique maxima.

Lo résultat précédent ne peut donc servir do confirmation à

l'hypothèse de la mer polaire libre.

179. —Conclusions. — De ces études, se dégage une conclu»

sion importante. Nous avons vu quo l'on pouvait estimer à

aooooo calories la quantité do chaleur tombant, par an, sur un

centimètre carré à l'Equateur, Nous avons calculé quelle quan-tité do glaco cette chaleur était susceptible do fondre ; nous

ACTINOMÉTRIB ig5 .

pouvons maintenant nous demander quello quantité d'eau elle

serait susceptible de vaporiser totalement.

Si nous faisons co calcul élémentaire, nous trouvons un peu.

plus de 4 mètres.

Or, les observations faites depuis do longues années, ont

fait voir que la quantité moyenne de pluie qui tombe annuel-

lement sur les régions équatorialcs, est environ deux mètres.

En admettant, d'après cela, que toute la pluie tombée soit

vaporisée par les rayons solaires, ceux-ci envoient un excès

de chaleur capable d'en vaporiser encore autant; il y a donc

sur toute la bande équatoriale, un excès considérable do

chaleur solaire diponible.Dans les autres régions, glaciales ou tempérées, la quantité

do chaleur reçuo n'est pas toujours on excès sur celle qui est

nécessaire à la vaporisation do la pluie annuellement tombée,tandis que, sous l'Equateur, l'excès est toujours considérable.

Nous allons voir qu'il est la cause première de la circulation

générale de l'atmosphèro que nous allons maintenant étudier.

XVIII

PRESSION ATMOSPHÉRIQUE

180.—Existence et variations delà pression atmosphérique.—Dans le chapitre précédent, nous avon"s plusieurs fois fait usagedo l'expérience classique do Torricelli, pour évaluer la hauteur

et déterminer le poids total .do l'atmosphère.'

Sous sa forme simple, l'expérience du physicien italien n'est

qu'une première approximation : elle nous montre qualitative-

ment, au premier examen, quo l'atmosphère exerce, par son

poids, une pression sur les corps qu'elle entoure.

En examinant l'expérience de.plus.près, on voit quo la hau-

teur du mercure dans lo tube de Torricelli n'est pas constante,même si la températuro ne varie pas. La colonne de mer-

cure s'élève ou s'abaisse; ses variations sont souvent liées

avec l'état du ciel, la violence du vent, la pluie ou la séche-

resse do l'air. Do plus, transporté sur uno montagne, l'appareil

accuse, par une diminution de la hauteur de mercure, une

diminution do la pression atmosphérique.Le tube do Torricelli va donc nous permettre de suivre les

moindres variations do la pression exorcéo par l'atmosphère;nous verrons, par la suite, quo co sont ces variations quisont lo principal élément de toutes los études météorologi-

ques. 11 est donc essentiel de pouvoir les suivre à chaqueinstant. Nous ne décrirons pas ici le baromètre à mercure,connu de tout le monde, même sous la forme portative et pré-cise quo lui a donnée Fortin. Le lecteur trouvera dans l'An-

nuaire du Dureau*des Longitudes de chaquo année tous les

éléments nécessaires pour fairo subir aux lectures faites

sur cet instrument les corrections nécessitées par les varia-

• PRESSIONATMOSPHÉRIQUE 197

lions de la température, de l'intensité de la pesanteur, de l'alti-

tude et do la capillarité ; ces corrections peuvent se faire,soit à l'aide do tables numériques publiées par YAnnuaire,soit à l'aide de graphiques existant dans le même recueil. .

En outre, dans les Instructions météorologiques de M. Angot,sont indiquées toutes les précautions à prendre pour fairo la

lecture du baromôtro avec la précision désirable.

181. — Baromètre enregistreur de Richard.— Le baromètre à

mercure, tube do Torricelli perfectionné et muni de dispositifs

précis qui en facilitent et eiy améliorent l'observation, ne donne

que des indications discontinues. 11'est de toute utilité do

connaître à chaque instant, la marche de l'appareil.Co desideratum a été réalisé par l'ingénieur français

Richard, dont les instruments enregistreurs ont fait faire à la

Météorologie des progrès immenses.

Lo Baromètre enregistreur (fig. 68) devenu réglementaire à

bord dos bâtiments de la marine de l'Etat, se composé essen-

tiellement de plusieurs petites boites, en métal élastique, dont

Fig. 68.

ig8 MÉTÉOROLOGIE

les couvercles sont ondulés. Lo vide est fait dans ces bottes :

donc lés.variations de la pression atmosphérique tendent à les

.aplatir si la pression augmente ; si la pression diminue, l'élas-

ticité de leurs parois les ramène à leurs dimensions originales.Les variations de hauteur quo subissent ces boites s'ajou-

tent les unes aux autres et se transmettent à un levier en

aluminium, portant à son extrémité une plume chargée d'encre

grasse. Cette plume s'appuio à chaque instant sur un cylindre

mobile, couvert d'une feuille de papier. Ce cylindre mù parun mouvement d'horlogerie fait un tour par semaine :1a plumetrace donc sur le papier une courbe continue, qui marque la

variationbarométrique pendant sept jours consécutifs.

On voit, sur la figure, au-dessous de i'appqreil proprementdit, un cadre oblong : il contient la fouille sur laquelle s'est

enregistrée la pression atmosphérique pendant la semaine

précédente.Cet instrument, outre qu'il inscrit toutes le^ variations de la

pression, est peu sensible aux variations delà température, quinécessitent toujours des corrections spéciales pour les instru-

ments à mercure. Il dispense aussi do la correction capillaire.On peut suspendre un .tel instrument à un ballon qu'on

lâche librement dans les airs : l'abparoil inscrira de lui-môme

la hauteur maxima à laquollc }e ballon-sonde sera parvenu.

182. — Variations diurnes delà pression atmosphérique.— Si,

dans nos climats l'on dispose d'un baromètre enregistreur suffi-,

samment sensible (il en existe qui sont construits exprès pourmettre en évidence les plus petites variations) on constate quo la

courbe, pendant une journée, présente les variations indiquées

par la figure 6g. On voit que la pression passe par deux

maxima M et M', l'un vers 9 heures du matin, l'autre vers

11 heuros du soir. Ces deux maxima sont séparés par deux

minima, m et m', l'un vers 3 heures du matin, l'autre vers

5 heures du soir. L'amplitude de la variation, à Paris, est d'ail-

leurs très faible; ello est de quelques dixièmes de millimètre.

Mais le lait est.établi d'une façon indiscutable. Dans les pays

tropicaux, lo phénomèno est onco.ro bien plus net.

Une théorie satisfaisante de cette double oscillation n'est

PRESSIONATMOSPIIÈRIQUE «99

pas encore donnée. On a bien cherché à combiner deux ondes,

l'une semi-diurne, présentant deux sommets et deux" vallées

par jour, l'autre diurne, n'ayant qu'iue soûle vague, duo aux

variations do température, mais ce sont là des hypothèses, et

notre devoir est de rester dans le domaine exclusif des faits.

183. — Variations annuelles de la pression.— Les variations

annuelles sont peu comparables d'un lieu à un autre de la terro.

La seule conclusion générale quo l'on puisse tirer des obser-

vations est que, dans les régions tempérées, la pression est

plus forte en hiver qu'en été sur les continents. C'est exacte-

ment l'inverse sur les.océans. .

Ce résultat se comprend aisément, si l'on considère la diffé-

rence des chaleurs spécifiques de la terre et do l'eau. L'été la

terre s'échauffe plus quo l'eau dont la chaleur spécifique est

considérable, l'air qui repose sur les continents est donc, pluséchauffé quo celui qui repose sur les mers ;<sa densité est

moindre, il s'élève verticalement, et, arrivé dans los hautes

régions, se dôverso tur les mers voisines : il y a donc diminu-

tion de pression dans cet air moins donso et plus chaud, c'est-

à-dire sur les continents, et surcroît do pression sur les mers.

Co sera l'inverse pendant l'hiver, la terre se refroidissant plusvile que l'eau do la mer, qui conserve plus longtemps la cha-

leur reçue.

184. — Cartes des pressions barométriques. Lignes isobares.— Le moyen le plus sûr do so rondro compte do la manière dont

varient tes pressions quand on passe d'un lieu à un autre de la

Fig. 6g.

aoo MÉTÉOROLOGIE

Terro est do construire des carte? sur lesquelles sont tracées

les courbes isobares. Voici comment on les construit.

On réuriit par une ligne continue tous les points du globesUr lesquels la pression à une date déterminée,a la même

valeur : ces précisions sont, naturellement, supposées, expri-mées en mercure normal, c'est-à-dire en mercure à zéro,' et

ayant la densité correspondant à la valeur do la pesanteur à la

latitude de 45° et au niveau de la mer. On a ainsi une série do

courbes qui représentent la distribution de la pression sur

une région do la Terre, pour un jour et une heure donnés. Ces

courbes sont les lignes isobares correspondant au moment

étudié.

Mais on peut construire des isobares de pressions moyennes.Voici comment.

Si l'on prend, heure par heure, la hauteur du baromètre

pendant uno journée, qu'on fasse la sommo de ces a4 hauteurs

et qu'on divise cette sommo par 24, on aura la moyenne diurne.

Si l'on prend la somme des 3o moyennes diurnes d'un mois

et qu'on la divise par 3o, on a la moyenne mensuelle; enfin, en

divisant par la la sommo des ta moyennes mensuelles, on a la

moyenne annuelle.

11 est facile dès lors, do construire les isobares annuelles,si l'on a les documents suffisants : on réunit par un trait continu,sur un planisphère, tous les points pour lesquels la pression

moyenne annuelle est 760 millimètres : on a ainsi l'isobare 760.On fait de môme pour la valeur delà pression do 5 on 5 milli-

mètres, et l'on obtient alors la carte de la plancho II.

Cette carte montre, au premier aspect, plusieurs choses capi-tales.

D'abord, sur les grands océans, aux latitudes do 3o° nord ot

sud se trouvent cinq centres de liantes pressions : l'un dans lo

Pacifique nord, l'autre près des Açoros sur 1 Atlantique nord, et,dans l'hémisphère sud, un dans le Pacifique, un second dans

l'Atlantique, un troisième dans l'océan Indien.

Au nord do l'Atlantique existe un centre do basses pressionsà l'Est du Groenland ; un centre similaire existe au nord du

Pacifique près du détroit de Behring.Tout le long de l'Equateur, règne une ceinture do basses

PRESSIONATMOSPHÉRIQUE' '

aôl

pressions qui entoure lo globo entier, et enfin sur toute l'éten-

due des mers du sud rognent des basses pressions, décrois?

sant vers los pôles, et dont les isobares, d'une régularité

parfaite, sont presque des cercles parallèles.No.!* pouvons déjà conclure de cette observation que les

pressions sont régulières au-dessus des grandes masses océani-

ques. Aussi co sera par l'êtudo dos courants d'air qui souf-

flent sur les océans que nous commencerons l'étude de la circu-

lation atmosphérique, pour passer ensuite au cas plus com-

pliqué de la circulation continentale.

Unezonode hautes pressions existe sur l'Asie orientale dans

la carte de moyennes annuelles.

185. — Isobares de janvier et de juillet.— Mais ces moyennes

annuelles ne nous donnent que des indications insuffisantes.

En effet, la pression moyenne peut être 750 millimètres, dans

un lieu déterminé, de plusieurs manières : 'ou bien en restant

constamment égale à 780, l'hiver et l'été, ou bien en étant 730l'été et 770 l'hiver. On conçoit que cela correspondrait à deux

conditions climatériques différentes, et cependant, dans les

deux cas, la moyenne annuelle, serait la même.

Il faut donc serrer l'observation do plus près et regarder les

cartes qui donnent les isobares mensuelles. Nous nous borne-

rons à examinor les deux cartes d'isobares de janvier (Plan-che III) et de juillet (Planche IV).

La première chose qui frappe les yeux est la presque inva-

riabilité des centres do hautes pressions océaniques, malgrélo changement do saison. 11y a donc là un phénomène capitaldont nous aurons à rechercher la cause.

Au contraire, lo centre de hautes pressions do l'Asio russe

estdevonu,pondantjuillet, un centre de basses pressions : les

hautes pressions so sont déplacées vers la droite. Do môme,

nous, voyons sur l'Amérique du Nord, en janvier, des hau-

tes pressions qui s'abaissent à de faibles valeurs pendant l'été,comme lo montre la carto de juillet.

Enfin l'Australie, couverte do basses pressions en janvier(elle est alors en été) devient centre do hautes pressions en

juillet (hiver).

ao» MÉTÉOROLOGIE

Quant aux mors du sud, ellosont, en toutes saisons, lours

isobares régulières do basses pressions décroissant vers lo

pôle sud.'

Tels sont los documonts fondamentaux, uniquement déduits

do l'observation que fournil l'étttdo indispensablo du baro-

mètre et do la répartition des pressions h la surfaco de la Terre.

Nous avons maintenant à étudier loméranismo de la circula-

tion atmosphérique, ot à trouver les raisons qui ont motivé

les faits quo nous venons d'observer.

XIX

DES VENTS KN GÉNÉRAL

186. —Nomenclature. — Rose des venls. Tout mouvement do

l'atmosphère porto lo nom général do vent : ces mouvements ont

uno propagation horizontalo ou à peu près, mais lotir direction

ost extrêmement variable, au moins dans les régions do la zone

tempéréeOn indiquo la direction du vent parle point de l'horizon

d'où il vient. Ainsi vont du Nord-Est signifie un courant atmos-

phérique venant d'un point situé au Nord-Est.

Pour désigner rapidement 1OTvent, los marins — les plusintéressés à leur étudo — ont partagé la circonférence en trente-

doux parties appelées rhumbs do vent.Uno circonféronco ainsi

divisée s'appellela Rose des vents (fig. 70),Les points essentiels sont los points cardinaux, Nord, Sud,

Est, Ouest, et ceux qui sont situés sur los bissectrices : Nord-

Est, Nord-Ouest, Sud-Est, Sud-Ouest; ona ainsi huit anglesfondamentaux do 45° chacun, et dans la rose dès vents, chacun

de cos angles est partagé en quatre rhumbs. On comprendaisément d'après cela, pourquoi, dans lo langage des marins,les rhumbs s'appellent également dos quarts.

Pour distinguer, par exemple, la direction, du premierrhumb à partir du Nord-Est, en tournant dans lo sens des

aiguilles d'uno montre, oh dira N.-E» -j- E, où, en langage ordi-

naire : Nortf-Estqitàrt-est.Dans tout le courant do ces leçons nous

désignerons tou-

jours l'Est et l'Ouest parles initiales de leurs noms français;ainsi E signifiera est et 0 voudra dire ouest. Cette remarque

aof MÉTÉOROLOGIE

est essentielle, car dans los ouvrages allemands ou anglais, U,initiale du mot o^/représenta l'est, et l'ouest (ivest) est repré-sentée par un W.

Voici d'ailleurs lo tableau complet des trente-doux rhumbs

du vent ot do leurs notations.

». SOED

N. 1/4 N.-ENord 1/4 Nord-Est.N.-N.-E. Nord-Nord-Est.N -E. 1/4N. Nord-Est 1/4 Nord.

n -e, NORD-EST

N.-E.1/4 E. Nord-Est 1/4 Es».E.-N.-E. Est-Nord-ïsl.E. 1/4 N.-E.Est 1/4Nord-Est. <•

E. EST

E I/4S.-E. Est 1/4 Sud-Est.E.-S..E. Ést-Sud-Est.S.-E. 1/4E.

Sud-Est 1/4 Est.

s. svo

S. 1/4S.-O. Sud 1/4 Sud-Ouest.S.-S.-O. Sud-Sud-Ouest.

S.-O.1/4S. Sud-Ouest1/4 Sud.

S.-O. SVD-OUKST

S.-O. 1/4 O Sud-Ouest 1/4 Ouest.O.-S.-O. Ouest-Sud-Ouest.O. 1/4S.-O Ouest 1/4 Sud-Ouest.

O. OUEST

0.1/4N.-O Ouest 1/4 Nord-Ouest.O.-N.-O. Ouest-Nord-Ouest.

•N.-0.1 /4 O Nord.Oucst 1/4 Ouest.

VENTSEN GÉNÉRAL ao$

t.-B, SID-EIT N.-O. XOUp-OVMT

S.-E. 1/4S.Sud-Est 1/4 Sud. N..O.1/4N No-d-Oucst 1/4 Nord.S.-S.-E. Sud-Sud-E»t. N.-N.-O. Xonf-S'ord-Oueit.S. i/4S.-E.Sud 1/4 Sud-Est. N. i/J N.-O Nord 1/4Nord-Ouest.

Une roso des vents est toujours, à bord do tous les navires,

collée sur l'aiguille do la boussole; elle tourne avec ollo ot se

trouvo placée de manière à être toujours vue de l'hommo do

barre.

A terro on détermine la direction dos vents au moyen de

girouettes, qui sont dos instruments trop connus pour quonous nous attardions à les décrire.

En mer, la direction du vont est plus difficile à déterminer

à premièro vue, à cause du déplacement du naviro, mais l'ex-

périence des marins fait qu'ils l'indiquent toujours sans hésita-

tion et sans erreur,

Le vent étant un déplacement relatif de l'air et de l'observa-

tion, il faut remarquer qu'en mer, sur un vapeur naviguant par-

temps calme, on a cependant la sensation d'un vent ayant une

vitesse égalo ot contraire à colle du navire. Si le vont souffle

dans le sens de la marche et avec la mémo vitesse que le

bateau, c'est-à-diro si on navigue vent arrière, on no sent aucun

t vent, tandis que si le vent souffle en sens inverse do la marche,si l'on ost mil debout comme disent les marins, on a la sensa-

tion d'un vent beaucoup plus fort, qui aurait uno vitesse égaloà la somme de sa vitesse propre et de celle du naviro.

181. — Force du vent. — La forco du vent peut s'établir do

deux manières : soit par la pression qu'il exerco sur uno surfaco

déterminée, soit par la vitesse qu'il possède. Cette vitesse ost

d'ailleurs intimement liée à la pression. La vitesse du vont

s'évalue en mètres par seconde, sa pression s'évalue en kilo-

gramme? par mètre carré.

La pression du vent est proportionnelle au carré de sa vitesse.— Tello est^la

relation qui relie l'une à l'autre les caractéris-

tiques mécaniques du vent.

. Les marins, qui ont fait du vent une étude approfondie, ontdéterminé expérimentalement les pressions exercées par des

»o6 MÉTÉOROLOGIE

vents do vitcssos déterminées sur uno surfaco d'un métro carré.

Lo tableau suivant résumo ces expériences,

VITESSEDUVEMT FKESSIOSIX M100.eu mitres par seconde. > sur un métrocarré

i mètre o kllog. iaSa s o > 5oo3 » i > ia54 » a » ooo

10 > la » 5ooao 5o M ooo4o * aoo » ooo

Cotto dernière vitesse a été parfois observée dans les oura-

gans : on voit qu'aucuno voilure no saurait résistor à un pareileffort.

188.—Échelle de Beaufort.— Dans la pratique do la navigation,onclassifio les vents suivant los dottzo degrés d'uno échelle duo

à Beaufort. Dans les observations terrestres, on classe les vents

suivant les six degrés d'une échollo appeléo échelle météoro-

logique : les météorologistes d'observatoire, moins experts

quo les navigateurs, no sauraient, en effet, à la simplo estime,

apprécier à—- près la vitosso du vent, d'aillours toujours plus

régulier sur mer quo sur terro.

Lo tableau suivant donne la comparaison dos deux échelles

.avec la désignation rospectivo des tonnes correspondants en

langago terrestre ot maritime les conséquences qu'elles com-

portent au point de vue de la navigation et la vitosso correspon-dante c;> mètres par seconde.

ÉCHELLE ÉCHELLE VOILURE VITESSE.....' . « .. . enmètre»par

météorologique de Beaufort d un troii-mdls seconde

o calme 9 calme lenavirene gouvernepa* o-;

( i presque calme à faire gouverner î-ai faible

( a légère brise toutes voiles dessus. i-.\

VENTSEN GÉNÉRAL »oj

ÉCHELLE ÉCHELLE VOULUE ÏITESSB

météorologique de Beaufort d'untrols-mats seconde

3 petite brise Toutes voiles dessus. 4-6a tnodi!ri5,,. j

( 4 jolie brise » » 6-8

!5

bonne brise Amener les cacatois 8-IO

6 r,ai, Scr,rcp,c»

Pf"<*tu«l».1 ris aux huniers. lo-ia

- „.,., 1 r«.i.' fa ri» aux huniers ^t les, 7 gran.1 frais v0„ef ba|sc,«"

|>-M4 fort ]

I o . „IÎI .,..,„ J„ ....... t' >"l»»ux huniers et les8 petit coup de vent voj,CIbaHM M.|fi

„ „„..., J„ «„„. ,ou* !« r'» au* huniers9 coup de vent

}ct k, v0„ct bami |6.aQ5 violent.... }

1 . r„..*»,... 1...,^. tous les ris aux huniers10 fort coup do vent[cl|8rl<dciToUeibM,ei ao_a5

| 11 tempête les voiles de cape. aS-3o6 ouragan .. ]

( ta ouragan à sec de toile, 3octau-des.

j

189. —Représentation graphique des vents.— Si l'on veut re-

prôsentorgraphiquement lo régime des vents qui soufflent dans

uno région pendant un espace de temps déterminé, un mois

par exemple, on pout opérer do la manièro

suivante :

Supposons (fig. 71) quo l'on ait observé

vingt jours do vent de Nord-Est et sept joursdo vont d'Est : on tracera, autour du point

qui représente la station, uno première droite,venant du Nord-Est, AB, à laquelle on don-

aera comme longueur ao divisions d'uno échelle arbitraire. On

tracera ensuite une seconde droite venant de l'Est, ÂC, à

laquelle on donnera comme longueur 7 des mômes divisions.

On à ainsi deux flèchos qui indiquent le régime des vents

pondant lo mois considéré. Si l'on veut avoir le vent domi-

nant, en grandeur et en direction, on n'a qu'à prendre la

FifeT-7«-

ao8 MÉTÉOROLOGIE

diagonale du parallélogramme construit sur AH et sur AC.

Enfin, au centre, on inscrit un chiffre do calme pendant lo

mois considéré.

Dans los. cartes américaines do l'Hydrographie office, do

Washington, co nombro Indique lo pourcentage des chances

do calme dans la région correspondante. Les traits latéraux,

dont los flèches sont barbeléos, donnent, par leur nombro, lo

numéro correspondant do la forco du veut dans l'échello de

Ucaufort.

190. — Causes génératrices des vents. — Toutes les fois quo,dans lo soin d'uno masso do gaz, il sofait, à un endroit donné, un

abaissement do pression, los masses do gaz \oislnos tondent à

so précipiter vers lo point, où la pression ost. la plus faible,

afin do rétablir l'équilibre : c'est uno conséquenco do la loi du

mélange des gaz. (Or, l'une des causes principales susceptibles do produire

uno diminution localo do pression, est l'échauffoment d'uno

partio do la masso gazeuso. Dans la portion do gaz échauffée,la densité diminue : cette masso tondra donc à s'élever, et on

s'élovant produira la diminution do pression qui cnlralnora,commo conséquence, lo mouvement des masses voisines venant

rétablir la pression initiale.

11est parfaitement évident que, si tous los point do la Terre

étaient à la mémo température, il n'y aurait aucuno raison pour

qu'il y eut des mouvements dans l'atmosphère : lo vent n'oxis-,

ferait donc pas.Mais nous avons vu quo, mémo si l'axe terrestre était per-

pendiculaire à l'éclipltqun, co qui serait lo cas lo plus simple,les régions équatoriales seraient plus chaudes quo les régions

tempérées et polaires; donc, mémo dans ce cas simplifié, il yaurait des vents permanents, des mouvements continus do l'at-

mosphère : a fortiori y en aura-t-il dans lo cas réel, plus

complexe encore, de l'inclinaison do l'axo polaire, qui entraîne

coinmo conséquences do plus grandes inégalités do tempéra-ture.

191. — Surfaces et lignes isobares. ~ Si la température était

VENTSEN GÉNÉRAL 100

uniforme à la surfaco do la terro supposée sphérlquo, la pres-sion atmosphêriquo décroîtrait réglomontairomont avec la hau-

teur ; tous los points do l'at-

mosphère situés à des dis-

tances égales du centro se-

raient soumis à la mémo

pression. Il y aurait donc des

surfaces dont tous los pointsauraient des pressions éga-les. Ces surfaces, hypothéti-

ques, quo l'on nommo sur-

faces isobares, seraient, dans

co cas, des sphères concen-

triques à la sphère terrestre (fig. 7a) t si II0 désigne la valeur

do la pression à la surfaco du sol, tous los points à la hau-

teur R -+• /* seront à la mémo prossion II, et ainsi do suito.

Centres de basses pressions.— Mais si nous avons un centre

d'échauffement C (fig. 73) loschososno so passeront plus ainsi :

les pressions en C et au-dessus de ce point n'auront plus leurs

valeurs ofdinaires; un certain point It aura une pression plusbasse quo celle qui, plus loin, règno à la surfaco du sol, et quiest II,. Il faudra donc que co point I, appartienne à la surface

Hj, qui contient tous les points do l'atmosphère qui sont à cette

pression II,. La surface isobare H, qui était tout à l'heure une

BF.RCET.Géophysique. i{

Fig. î».

Fig. 33.

îto MÉTÉOROLOGIE

sphère doit donc s'infléchir ot venir roncontror lo sol on ,!„suivant uno certaine courboC,. La s trfaco isobaro II, so défor-

mera do mémo ot viendra coupor lo sol suivant uno courbo C,contonuo à l'intérioiir do C, ; la surfaco II, donno, également,naissanco à uno courbo C,. A partir d'uno certaino surfaco iso-

bare, IIt, par exemple, la déformation de la surfaco peut n'être

plus suffisanto pour lui fairo touchor lo sol : l'action du centre

chaud so borno à déformer la surface.II, suivant une concavité

It qui sera do moins on moins accentuéo sur les surfaces iso-

bares suivantes, à mesure qu on s élève dans 1atmosphère,'jus-

qu'à uno certaino isobaro IIn où so retrouve sensiblement la

forme sphôrique régulière. On trace souvent, dans les traités

de météorogie, des surfaces isobares dans les régions supé-rieures de l'atmosphère, et on indique la formo qu'elles ont

à partir do collo qui reprend sensiblement la forme sphérique.Nous n'insisterons pas sur lo côté hypothétique do semblables

tracés. On conçoit quel degré d'inccrlitudo ils comportent,

puisque c'est tout au plus si l'on peut tracer avec quoique pro-babilité la formo des surfaces isobares dans les couches infé-'

rieuros, les seuls qui, jusqu'à présent, soient suffisamment

étudiées. ' i .'

Les courbes C,, C„ C,..., intersections des surfaces isobares

avec le sol, s'appellent des courbes isobares ou lignes isobares.

Centre de hautes pressions.— Dans co cas-ci (fig. r 74). los

Fig. î4-

VENTSEN GÉNÉRAI. 911

phénomènes sont inverses, ot la déformation des surfaces iso-

bares se traduit par une convexité au lieu d'une concavité»

Succession de centres alternativement chauds et froids, •— On

voit donc ce qui doit se passer tbans le cas d'une succession de

centres alternativement chauds où sont des basses pressions

et froids où sont des hautes pressions, au-dessus d'une portion

déterminée du sol : Les surfaces isobares successives se creu-

soront au-dessus des centres chauds ou de basses pressionset s'élèveront oit-dessus des centres froids ou de Imites pres-sions.

192. — Gradient barométrique.— Considérons un point M à

la surface du sol, ot supposons que la pression en ce point

soit H, : ne point fora donc partie de la surfaco isobaro II, et,comme il est en mémo temps un point'du sol, il sera aussi

un point de la courbe isobare C, (fig 75).

Marchons à la surfaco du sol dans losens des pressions dé-

croissantes : nous trouverons un point I, où la pression sera

II,, puis, plus loin, un point I, où la pression sera H„ otc. D'autro

part nous savons que, dans l'atmosphèro la pression dintinuo

avec la hauteur; sur la verticalo du point M, il yadonoaussides points M,, M,... où la pression a pour valeurs respectives

11,, II,... Ces points appartiennent donc aux surfaces isobares

II„ II,.., qui sont, par suite inclinées comme le montre la figureconformément à ce que nous avons dit au paragraphe précé-dent.

Mais à la surface du sol, lo vont, produit par les différences

do pression, cheminera de gauche à droite dans le sons dos

pressions décroissantes, ot cola d'autant plus vite quo la varia-

aia MÉTÉOROLOGIE

tlon do pression so fora plus rapidement, c'ost-à-diro quo les

points I„ I,, I,... soront plus rapprochésles uns des autres. On

voit, en effet, que si lo point 1, était plus rapproché du pointM, les surfaces isobares seraient oncoro plus inclinées.

Or, si l'on considère doux isobares

voisines Ilm ot II, (fig. 76) il y a uno

région où la distance normale de ces

deux courbes ost la plus faible: c'est

la région lm, I, : c'ost donc à co point

quo lo vent soufflera avec lo plus do

force.

Si l'on conçoit quo les isobares \\„et 11,soient assoz voisines pour que

la longueur do la droito IB, I, soit égale à l'unité, la différence

do pression Ilm —II, s'appollora lo gradient barométrique,

On peut donc donner la définition suivante :

Le gradient barométrique est la diminution de pression, en

millimètres de mercure, que l'on observe entre deux points,

séparés par l'unité de distance et situés sur la perpendiculairecommune à deux isobares voisines.

L'expérience montre quo los isobares correspondant à des

pressions qui diffèrent do 1 millimètre sont toujours très éloi-

gnées les unes dos autres. Pour avoir dos valeurs numériquesdu gradient qui ne soient ni do trop grands ni de trop petitsnombres, on a pris comme unité de longueur, pour les gradientsle degré terrestre (i° = 60 milles marins == ni kilomètres).Dans cos conditions :

La valeur numérique du gradient est le quotient de la dif-

férence des pressions, mesurées en millimètres de mercure, parla distance qui sépare les deux points correspondants, mesurée

en degrés terrestres, cette distance étant comptée sur la droite

normale aux deux isobares voisines.

Dans la pratique, losvonts faibles sont caractérisés par des

valeurs du gradient inférieures à l'unité; les bonnes brises,

par des valeurs voisines do a; lo frais par le nombro 3. Au-

dessus do la valeur 4; c'est la tempête.Inclinaison réelle des isobares. — Il n'est pas inutile de rap-

peler ici que les isobares figurées sur la figure T-y sont, dans la

VENTSEN GÉNÉRAI »l3

réalité, bien moins inclinées, Pour uno valeur du gradiont

égalo à i, l'auglo a est défini par le quotient do la hauteur MM,

pour laquollo on a uno différence do pression de i millimètre,

par la longueur MI, égalo à 11 kilomètres, Or, on sait quoc'est onviron pour 11 mètres d'ascension dans l'atmosphèro

qu'on a uno diminution do pression do i millimètre. Donc,nous aurons pour l'angle « :

c'est donc uno ponte do quo présentent los isobares* IOO0O * *

pour uno valeur du gradient égale à l'unité; ello est, on lo

voit, extrêmement faible. L'air, dans lo phénomèno du vent,

glisse donc sur dos pontes très pou inclinées.

193. — Déviation des vents par le mouvement de la Terre.—

C'ost ici lo lieu de rappeler le théorème de Mécanique dont

nous avons parle dans la première partie de ces leçons, à

l'occasion du mouvement de rotation do la Terre. ,'

Tout corps en mouvement dans l'hémisphère nord est dévié

vers la droite de son mouvement} la déviation est à gauche dans

l'hémisphère sud.

Lo mouvement des molécules qui constitue lo vont n'échappo

pas à cette loi générale. Nous vorrons donc lo vont, dans l'hé-

misphèro nord, après avoir commencé par souffler dans lo sens

du gradient, au départ, dévié progressivement vers la droite

do ce gradient. Nous allons en voir des applications do la plushaute importance. x

XX

MOUVEMENTS CYCLONIQUES ET ANTICYCLONIQUES

194. —Centres oycloniques.— Nous avons, jusqu'à présent,

étudié la forme des surfaces isobares au point do vue général ;

nous allons voir maintenant co qu'elles deviennent au voisi-

nage immédiat de centres do hautes ou do basses pressions,ot quelle naturo de mouvement elles imposent, dans co cas

aux masses d'air ambiantes.

Considérons d abord un contre de basses pressions : dans -

ce cas, la forme généralo des surfaces isobares est représentéo

parlafiguro 77 (sauf l'exagération voulue des hauteurs). Quantaux courbes isobares, ellos so resserrent en c„ e,, c,... autour

du centre commun des basses pressions, présentant sensible-

ment, si lo phénomène est régulier, l'apparence de circonfé-

rences concentriques (fig. 78).Dans ces conditions, et si la Terre no tournait pas, lo gradient

serait toujours dirigé suivant un rayon dé ces circonférences,et le vent soufflerait, comme'l'indiquent les flèches tracées sur

là figure 78, de l'extérieur vers l'intérieur : ce serait un mou-

vement centripète rectiligne.Mais la rotation do la Terre complique le phénomène.

Vig. ;;.

MOUVEMENTSCYCLONIQUESET ANTICYCLONIQUES ai5

En effet, nous savons quo, par suito do cotto rotation lo vont

est dévié vers la droito du gradient dans l'hémisphère nord.

Donc, la molécule d'air, en A, au lieu do cheminer suivant AO

(fig. 79) cheminera suivant AD, on subissant uno déviation

vois sa. droito. Il on sera do mémo d'uno moléculo-A' situéo

sur une isobaro plus voisino du centre : au lieu d'aller suivant

A'O, ello chemine suivant A'B'.

Pour la mémo raison, la moléculo-A" partira suivant

A"B", et ainsi do suito. Par conséquent, la trajectoire de la

molécule d'air partie du point A, au lieu d'être un rayon AO, sera

un arc do courbe spiraliformo AA'A"0. En d'autres termes,

autour d'un centre de basses pressions, le mouvement de l'air

sera un mouvement spiral centripète, tournant en sens inverse

des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord : ce mouve-

ment s'appelle mouvement cyclonique. La figure 80 montre

uno représentation do ce mouvement : la spirale part do la péri-

Flg. ,8. Fig. 79.

Fig. 80. Fig. 81.

9l6 MÉTÉOROLOGIE

phérie, tourne en sens inverse dit mouvement des aiguillesd'une montre, et se dirige ainsi vers le centre. .

Dans l'hémisphère sud, comme la déviation produite par le

mouvement rotatif do la Terre se fait sur la gauche do la trajec-toire d'un corps mobile, le mouvement cyclonique sera centri-

pète et tournant dans le sens des aiguilles d'une montre

(fig. 81).

195.—Centres anticycloniques.—Exactement inverses sontles

mouvements do l'air autour d'un centre de hautes pressions.Soit O (fig. 82) un centre de hautes pressions : les isobares

A, A', A", sont des cercles concentriques, ayant lo point O

pour centre commun. Si.laTerre était immobile, le gradient éerait

toujours dans la direction des rayons de ces circonférences,et lo vent serait on mouvement centrifuge rectiligne, dirigésuivant des droites toile que OB, OC, OD.

Mais, par suito de la rotation de la Terre, dans l'hémisphèrenord, tout mouvement subit Une déviation vers sa droite. Donc

(fig. 83) la molécule d'air qui partait do O pour s'éloigner sui-vant OP et gagner radialcment des isobares où la pression est

moindre, sera déviée vers la droite de son déplacement initialet partira suivant uno direction OB,

La force déviante agissant à chaquo instant, la molécule d'airva on ligne courbe du centre O à l'isobaro voisine A ; là, au lieude partir suivant lo ruyon AO, ello part, on subissant la dôvia-

Fig. 8a. Fig. 83.

MOUVEMENTSCYCLONtQUESET ANTICYCLONIQUES «Il

tion à droito, suivant la direction AÇ. ..... et ainsi de stiite«^

Dans ces conditions, le trajet de la molécule oVair; Sera une;

courbo spiraliformo, s'éloignant du centre en tournant drins le

sens des aiguillés d'une montre : c'est le mouvement anticyclo-

nique dont la loi s'énonce ainsi :

Autour d'un centre de haute pression, dans l'hémisphère

nord, le mouvement de l'air est un mouvement spiral centrifuge,

tournant dans le sens des aiguilles d'une montre.

Dans l'hémisphère sud, le mouvement est centrifuge aussi, et

a lieu en sens inverse.

La figure 85 montre le sens de rotation des cyclones et des

anticyclones dans chaquo hémisphère.Dans le cas d'un centre de hautes pressions, les surfaces iso-

bares présentent des formes générales convexes, analogues à

celles que représente la figure 84, sauf l'exagération des hau-

teurs,

Fig. 84.

Fig. 85.

ai8 MÉTÉOROLOGIE

196. —Origine des mouvements cycloniques et anticycloniques.

— Nous avons vu que tout centre chaud était générateur d'un

mouvement cyclonique, quo tout centre froid donnait naissance

à un mouvement anticyclonique.Il serait inexact d'énoncer la réciproque. D'autres causes

purement mécaniques peuvent produire ces mouvements tour-

nants des masses aériennes ; il est essentiel d'en prendre note

dès maintenant. Nous en aurons des exemples quand, aprèsavoir étudié les lits des courants aériens, nous rechercherons

les causes des bourrasques et des tempêtes dans les régions do

la zono tempérée.11 nous est maintenant possible, à l'aide des notions que

nous avons acquises dans les deux chapitres précédents,d'aborder le problômo si important do la circulation généralede l'atmosphère : nous allons en commencer l'étude dans le

chapitre suivant.

XXIJ

LES VENTS OCÉANIQUES

CENînES DE HAUTESPRESSIONS.VENTSALIZÉS

191. — Excédent dé chaleur dans la zone équatoriale.— Nous

avons vu, par l'étude'de l'aclinomôlric, quo chaque centimètro

carré de l'équateur reçoit annuellement, on moyenne, uno

quantité do chaleur mesurée par aSoooo calories, en admet-

tant comme coefficient moyen do transparence do l'air lo

nombro 0,7, ce qui est conformo aux données expérimentales.Si l'on calcule quelle masse d'eau celte quantité do chaleur

serait susceptible de vaporiser, on trouve que la somme de

chaleur versée annuellement par lo soleil sur la bande équa-toriale sulllrait à vaporiser complètement unu coucho d'eau do

plus do 4 mètres d'épaisseur.Or la moyenne des hauteurs do pluie tombant annuelle-

ment sur la zone équatoriale'est do u mètres environ : il reste

donc, après vaporisation totale de cotte pluie, un oxcêdcntcon-

sidérablo de chaleur disponible.Cet excédent ost employé à'échauffer l'atmosphère au-dessus

des régions êqtiatoriales dans totite la zono où nous pouvonsconsidérer les rayons solaires comme sensiblement verticaux,c'est-à-dire dans uno bande do près de 1000 kilomètres do

large, enveloppant la terro à l'équateur, de part et d'autre de

cette ligne qui en serait le milieu.

L'atmosphère absorbe, nous l'avons vu, près d'un tiers de la

chaleur solaire, et c'est la vapeur d'eau qui est lo principal fac-

teur de cette absorption. Or, c'est dans 1er,régions inférieures

de l'atmosphère que la vapeur se trouvo localisée, puisqu'à

aao MÉTÉOROLOGIE

partir de 7000 ou 8000 mètres do hauteur, il n'y en a presque

plus.Donc, « l'équateur, l'atmosphère s'échauffe par sa partie infé-

rieure, d'abord du fait de l'absorption atmosphérique.Mais, en outre, la surfaco terrestre, suréchauf/ée à l'équa-

teur, n'est en contact avec l'atmosphère quo par la partie infé-

rieure do celle-ci : deuxième cause d'échauffement des partiesbasses do la masse gazeuse qui nous environne.

198.—Circulation sur une terre homogène et immobile. — lien

résulte que la bande équatoriale, si lo soleil était dans lo

plan de l'équateur, serait uno succession continue de centres

chauds juxtaposés.

Fig. 80.

Celto bande serait donc aussi une bande do basses pressions,

appelant vers elle les masses d'air des deux hémisphères.Par conséquent, si la terre ne tournait pas et était homogène,

il y aurait à sa surfaco des vents du nord dans l'hémisphère nord,des vents du sud dans l'hémisphère sud. Do plus l'air, au-dessus

de l'équateur aurait un mouvement ascendant, et, dans la partie

supérieure, il se déverserait vers les pôles pour remplacerl'air froid venu pour combler la dépression équatoriàlo,constituant ainsi uno circulation dont la figure 86 donno une

représentation schématique.

VENTSALIZÉS .: àa|

199. — Circulation dans les conditions réelles.—MôuvôffiéttVdë

l'atmosphère au-dessus des océans : vents alizés.— Mais lès con-

ditions réelles dans lesquelles se trouve la surface delà planètene sont pas les conditions simples du paragraphe précédent.

Cette surfaco n'est pas uniforme : océans et continents y sont

distribués d'uno façon irrégulière et dyssimétrique par rap-

port à l'équateur. Mais 1rs mors recouvrent les trois quarts de

la surface du globo j là, nous avons les conditions d'uniformité

exigées. Nous nous bornerons donc, dans co chapitre, à l'étude

de. la circulation atmosphérique au-dessus des océans.

Si la Terro était immobile, les vents so dirigeraient vers

l'équateur dans chaque hémisphère; mais, comme par suite "do

la rotation do la Terre tous les corps en mouvement sont dévié»

vers leur droito dans l'hémisphère nord, vers leur gaucho dans

l'hémisphère sud, il en résulté quo les masses d'air dans la par-tie inférieure de i atmosphère

prendront la direction do vents

de N.-E. au nord do l'équateur, do

S.-E. au sud del'équatourctquola

circulation, au-dessus des océans

ot au voisinage de l'équateur, sera

représentée par los flèches noires

de la figure 87, les flèches pointil-lécs indiquant la direction qu'au-raient eue los vents dans chaquo

hémisphère si la Torro no tournait

pas.

Ces vents do N.-E. ot do S.-E.,

soufflent toute l'année avec lapins

grande régularité puisquo la cause qui losproduit est per-

manente. Leur vitesse varie entre 3o et 4» kilomètres à l'heure.

On les appelle les vents alizés. Co sont eux qui ont emporté,vent arrière, vers lo nouveau monde les caravelles de Christo-

phe Colomb.

200. — Zones des calmes équatoriaux.— Il y aura donc, dans

toutes les mers équatorialcs, des alizés do N.-E. au nord do

l'équateur, et des alizés de S.-E. au sud de cette ligne.

aaa MÉTÉOROLOGIE

Entro cos doux régions d'alizés, l'air chaud, à une basse pres-sion et par suite à uno densité plus faible, subit un mouve-

ment ascendant vertical. Il y aura donc, entre les Systèmesd'alizés, une région dans Jaquelle les molécules d'air n'auront

pas de mouvement do translation horizale ; le calme y règne en .

permanence : c'est la zone des calmes équatoriaux, bien con-

nuo des marins. Les navires l'évitent ayeo soin, car les voiliers

y sont immobilisés pondant plusieurs jours, quelquefois plu-sieurs semaines. L'absence de vont y est telle que l'on retrouve

lo lendemain matin, à côté d'un navire, un bouchon qu'on a

jeté à la mer la veille au soir.

Los précipitations de vapeur d'eau y sont abondantes : l'air

chaud, saturé d'humidité monte sans cesse vers les hautes ré-

gions do l'atmosphère, plus froides, y condense la vapeur, quise précipite en torrents de pluie qu'annoncent de gros nuagessombres. De là le nom do pot au noir que les marins dans leur

langage pittoresque, ont donné à cette région do calmes con-

tinuels. Nous verrons plus loin que cette zono de calmes se

se déplace, et suit le mouvement du soleil sur l'écliptiquc. Sa

distance à l'équateur est donc variable suivant les saisons.

201. —Courants supérieurs de retour. Contre-alizés. —Mais il

faut quo ces masses d'air qui s'élèvent do l'équateur se déversent

quelque part : le déversement so fait dans les régions hautes'

de l'atmosphère, et donne naissance'à un mouvement des masses

atmosphériques supérieures, dirigé do l'équateur vers les

pôles.Ce mouvemont sur une sphère tournante obéit, comme le

mouvement des couchcsinféricurcs, aux lois do la dynamique :

il subit une déviation constante due à la rotation de la terro;cette déviation incline los molécules d'air, vers leur droite

dans l'hémisphère nord, vers leur gauche dans l'hémisphèresud.

11régnera donc, dans les couches élevées, des vents de

retour, vents do S.-O. au nord de l'équateur, vents do N.-O. au

sud de cette ligne. Cos vents sont constants, et s'appellent les

vonlre-nlhés. Le schéma do leur circulation ost représonto parla figure 88.

VENTSALIZÉS"

aa3

L'existence doc:s ".ontre-alizés et leur direction sont au

nombre des faits les mieux établis On Météorologie. Ainsi, au

sommet du Pic de Téneriffe, haut de 3700 mètres, on observe

toute l'année un vent soufflant régulièrement dit sud-ouest

alors que les alizés du nord-est se font sentir à labaso du pic,et sur lesparlies basses de l'Ile, au ni-

veau de la mer. Lo même phénomènos'observe aux. sommets des volcans

Mauna-Loa (4 208 mètres) et Mauna-

Kea (4 168 mètres) situés dans les Iles

Sandwich. Do plus, daqs la zono tor-

ride on constate toujours quo les cirrus,

les nuages les plus élevés de l'atmo-

sphère, marchent vers lo nord-est,

poussés par un vent régulier de S.-O.

(dans l'hémisphère nord).

Enfin, en 1812, lors do l'éruption du

Morne-Garou, volcan de Saint-Vincent, les cendres lancées parle cratère dans les hautes régions de l'atmosphère, furent trans-

portées par le contre-alizé supérieur, et retombèrent, en pluie

grise, aux Barbares, situées au N.-E. du cône éruptif.

202. — Minimum de pression aux pôles.— On voit, par ce qui

précède, quo s'il n'y avait d'autre cause génératrice quo réchauf-

fement do la bande équatoriale, tout se bornerait, dans chaquo

hémisphère, à ces doux courants, alizés et contre-alizes, et qu'il

y aurait deux régions do calmes : l'une annulaire à l'équateur,avec un mouvement d'air montant, l'autre circulaire, aux pôles,avec un mouvement d'air descendant. 11y aurait minimum do

pression à l'équateur et maximum aux deux pôles.Mais il faut serrer lo problème déplus près, et examiner avec

plus d'attention le rôle de la rotation do la Terre. Étudions co

qui se pasçe dans l'hémisphère nord.

L'action déviante, duo a cette rotation, n'agit pas seulement

stirlcs molécules d'air des contre-alizés à leur départ del'équa-tour t elle agît sur elles en permanence, et cette action aug-mente sans cesse la déviation .à mesure quo les contre-alizés

se rapprochent du polo nord. Ils arrivent donc, dans les ré*

aa4 MÉTÉOROLOGIE

gions supérieure, à- souffler exactement do l'ouost vers l'est

En même temps qu'ils se rapprochent du polo, ils .t'abaissent

vers la surface de la Terre. Ces contre-alizés, dans les hautes

latitudes, soufflent autour de la Terre, près de sa surface, dans

lemôme sens que sa rotation, ot comme ils ont une vitesse propreil en résulte que les molécules d'air, dans ta

région arctique,tournent autour delà ligne des pôles avec une vitesse plus grande

que la vitesse de rotation de la Terre même.

Ces molécules d'air sont donc soumises à uno force centri-

fuge plus considérable qui a pour effet d'écarter l'air des pôles.Le savant physicien américain Ferrel a mémo démontré que,sans les frottements do l'air contre le sol, frottements qui cons-

tituent une forco antagoniste, il no pourrait pas subsister d'air

au pôle même.

203. —Centres de hautes pressions aux latitudes moyennes.—

Nous avons donc un minimum do pression près des pôles, et ce

minimum est dû uniquement à la force centrifuge; c'est-un

minimum mécanique, tandis que lo minimum équatorial est un

minimum thermique.Mais la pression atmosphérique est une quantité qui varie

d'une manière continue : du moment qu'elle subit un minimum

à l'équateur et un minimum aux pôles, il faut nécessairement

qu'elle passe par un maximum à uno latitude intermédiaire.

Nous aurons donc, dans chaquo hémisphère, au-dessus des

océans, des régions do pression maxima, entro les pôles et

l'équateur. Les calculs do Ferrel, conformes en cela aux ob-

servations do Maury, ont établi quo co maximum était au voi-

sinage de la latitude de 3o9, dans chaque hémisphère.On peut concevoir, d'ailleurs, l'existence de ces régions do

hautes pressions intermédiaires. En effet, lo double mouve-

ment d'éir do l'équateur vers les pôles et des pôles vers l'équa-teur donne naissance à deux courants, légèrement descendants,

PQ et EE' (fig. 89). Ces courants doivent so rencontrer quel-

que part, entre le polo et l'équateur, en M. La molécule d'air

située en M sera donc sollicitée par deux forces, toutes deux

dirigées vers lo sol : l'uno MQ, provenant du courant polaire,l'autre ME' provenant du courant équatorial. Leur résultante

VENTSALIZÉS «S

MF sera verticale et dirigée vers le bas : elle donnera donc

naissance a un courant d'air descendant, ot, par suite, à une.

région de hautes pressions.Nous pouvons donc être certains qu'il y a, à la surface delà

Terre, au-dessus des océans, cinq régions de calmes: là zono

équatoriale, région do basses pressions; au nord était sud, aux

latitudes respectives de 3o° N. et 3o° S., deux régions de calmes

appelées calmes tropicaux, régions de hautes pressions ; et

enfin aux deux pôles, deux calottes do calmes, régions de

basses pressions dues à la force centrifuge.

Hg. 89.

204. — Vérifications des. conséquences précédentes.— Isobares

annuelles. — Nous pouvons maintenant demander à l'expérioncola confirmation desvues théoriques que nous venons d'exposer.Nous la trouvons immédiatement dans l'examen des cartes

qu'ont dressées los météorologistes pour représenter la pression

moyenne pendant l'année entière à la surface de la Terre. Ce

sont les cartes d'isobares annuelles, qui ne sont que les tra-

ductions graphiques de très nombreuses observations du baro-

mètre.

Considérons cette carte (planche 11) dressée par le météo-

rologiste anglais Bttchan. On y voit, en effet, sur l'Atlantique

nord, un centre de hautes pressions, précisément à la lati-

tude 3o8, la pression moyenne do l'année y est de 766. Dans

l'Atlantiquo sud, le centre do hautes pressions aussi à la

latitude do 3o° S., montro uno pression annuelle moyennedo 7^64 millimètres.

LlEtton.Géophysique. i5

aaG MÉTÉOROLOGIE

Dans le Pacifique nord, nous avons un point correspondantà une hauteur barométrique moyenne do 766 ; dans lo Pacifiquosud, lo centre à la latitude de 3o° S., correspond à une moyenneannuelle de 766; enfin dans l'océan Indien, nous avons un

centre de haute pression, correspondant à une valeur moyennedo 764.

Comme on le voit, les prévisions de la théorie ne so vérifient

que sur les océans, c'est-à-dire au-dessus dos régions dont la

surfaco est de nature uniforme ; c'est uno belle légitimation do

nos raisonnements. Les régions do haute pression sont telles

qu'autour d'elles les isobares tendent à s'allonger en forme

do zones.

Mais au-dessus des continents, cette régularité disparaît.

Quant aux basses pressions polaires, nous les trouvons dans

les régions arctiques recouvertes par la mer. Au nord do

l'Atlantique so trouve un centre permanent de basses pres-sions : c'est lo centre cyclonique du Groenland. Un autre contre

do basses pressions, avec la moyenne de 704 millimètres, uc

dessine nettement au nord du Pacifique ; enfin, clans les

mers antarctiques, la vaste étendue des océans régulariseles isobares qui so confondent presque avec des parallèles

terrestres, et l'on y voit d'immenses bandes do basses pres-

sions, qui rendent, par la violence persistante des vents dans

ces parages, la navigation si pénible dans les mers du Sud.

205. —Oscillations de la limitedes alizés. —Si la théorie quenous avons donnée des vents alizés est exacte, nous devons

pouvoir prédire toutes les variations que subira le régime de

ces vents d'après les variations do la cause qui les produit.

Or, nous avons donné comme cause génératrice do ces vents

l'échauffemont de la bande équatoriale. Si donc cette bande, au

cours de l'année, subit des fluctuations, ces fluctuations doi-

vent se répercuter sur les vents alizés.

C'est, en effet, ce quo l'observation démontre.'Les alizés du

nord et du sud de l'équateur sont séparés par la zone dos

calmes êquatoriaux. En été, le Soleil est au-dessus do l'équa-teur t donc la zone d'échauffemont maximum so trouvo dans

l'hémisphère nord, un peu au-dessus do la ligne équatoriale

VENTSALIZÉS a»7

Or l'oxpérienco montro qu'à co moment aussi, la zono dos

calmes, ot, par conséquent, la ligne de séparation des deux

systèmes d'alizés N. et S. so trouve lo plus au nord do l'équateur,

comme on peut le voir sur les planches VI et VII ; en hiver, au

contraire, cette limite doit suivre le mouvement du Soleil sur

l'écliptiquo et redescendre vers -le sud : c'est co qui arrive

effectivement; la zone des calmes équatoriattx et, par suite, la

limite de séparation des alizés nord et sud, oscille donc do partet d'autre d'une position moyenne, située dans l'hémisphère

nord, très près de l'équateur. L'amplitude do l'oscillation est

?.°ou 3° en latitude. Nous verrons plus loin (chapitre XXX)

pourquoi cette zono de calmes est toujours dans l'hémisphèronord. L'oscillation de la zone des calmes suit exactement le

mouvement du Soleil sur l'écliptiquo. Récemment, les calculs

de M. Poincaré ont montré que, par l'attraction de sa masso,

la luno exerçait aussi uno action sur la limito ot l'intensité

des alizés dans chaque hémisphère. Nous nous bornons à citer

ce beau travail qui sera, sans doute, le point do départ do

progrès importants dans l'étude do la Physiquo du globe.

206. — Régime général des vents océaniques. — Nous pouvons

donc, sauf pour les régions où la mer se trouvo encaissée entro

des côtes susceptibles d'échauffemcnts exceptionnels en do cer-

taines saisons, tracer dès à présent une carte générale des

vents océaniques.

Commençons par l'Atlantiquo nord (plancho V) t lo Soleil

étant supposé dans lo plan même do l'équateur, nous avons

d'abord, au nord, lo système des nlb.és N.-E. ; puis, au-dessus, lo

centre de haute pression : ce centre engendre un anticyclone,autour duquel los vents tournent danslo sens direct et sont

centrifuges ; à la partie sud ot est do cet anticyclone, ils so

raccordent aux alizés do N.-E. ; au nord, ils donnent naissance

à ces vents dominants do S.-O. qui viennent souiller, à travers

l'Atlantique, sur les côtes ouest do l'Europe et dos lies britan-

niques.' Lo nord do cet anticyclone so raccorde avec lo sud du

cyclone du Groenland ; on voit quo dans cette région de

raccordement, les vents seront intenses, avec uno direction

générale do l'ouest et du sud-ouest.

ai8 MÉTÉOROLOGIE

Los phénomènes sont symétriques au sud do l'équateur. .

Dans le Pacifique, on aura do même les alizés nord et sud,ot les doux anticyclones tournant autour des deux centres do

hautes pressions de part ot d'autre do l'équateur. Dans l'océan

Indien (réserve faite pour la partie de cet océan située au

,iord de l'équateur, et que nous étudierons au chapitre sui-

vant), on a los alizés do S.-E., raccordés à l'anticyclone do

la latitude de 3o° sud.

207. — Vents d'ouestdesmersdusud.—Enfin, ilestà remarquer

que les 3 anticyclones de l'hémisphère austral so prolongent,

par leur partie sud, dans ces immenses espaces océaniquesoù aucun continent no vient couper la régularité des mou-

vements aériens. Les spires do cos anticyclones qui attei-

gnent los mers du sud envoient des masses d'air dans la di-

rection de l'est.

Nous devons donc trouver, dans ces mers, un régime intense

ot régulier de vents d'ouest, soufflant toute l'année sans inter-

ruption ; les isobares y sont presque des parallèles.C'est dans ces mers sans obstacles que ces vents réguliers

donnent ainsi aux ondes liquides leur mouvement maximum :

c'est là, en effet, que nous avons trouvé les hauteurs maxima

des vagues et les longueurs d'ondes les plus grandes. Ces

vents seront intenses, car, outre l'apport do vitesse qu'ilstiennent do la partie inférieure des Irois anticyclones, qui les

pousse vers l'est coir'mo les galets d'un immense trottoir rou-

lant, ils sont relayés par les contre-alizés qui, dans ces régionss'abaissent au voisinage du sol, déviés vers l'est par la rotation

do la Terre (202).On voit donc quo les lois générales des vents qui soufflent

au-dessus des mers peuvent so connaître, non comme des ré-

sultats empiriques accessibles à la seulo mémoire, mais comme

des conséquences rigoureuses d'une théorie bien assise. Il

nous reste à voir, dans lo chapitre suivant, los altérations quolo voisinage dos côtes petit faire subir au régime normal des

alizés.

XX11

LES VENTS OCÉANIQUES

a* VENTS r-éaioDiQUESs LES MOUSSONS

208. —Modifications du régime des alizés au voisinage d'une côte

échauffée. —Nous avons vu, on terminant le précédent chapitre,

quo les causes qui modifient l'emplacement du maximum ther-

mique, modifient en mémo temps les positions-limites des

alizés nord et sud. 11est à supposer quo toute cause qui intro-

duira un centre sttréchaufi'é dans uno région où soufflent les

alizés, troublera leur régimo normal et créera un état local où

les vents prendront uno direction différente.

Cette cause se Ivouvo lo long des continents, pendant l'été.

La Terre s'échauffe, en effet, plus que la mer. Pendant l'été,une côto est plus chaude quo l'océan qui la baigne. Elle est

donc uno cause do suréchauffement des masses atmosphériques ;au-dessus d'elle, la pression diminue, et, par conséquent, il ya appel d'air des régions marines vers los régions continen-

tales plus chaudes, perpendiculairement à la côto.

Les vents produits par ces contacts entre une côto échauffée

et un océan moins chaud portent lo nom de moussons.

209. — Moussons de l'océan Indien. — C'est surtout dans la

partie nord de l'océan Indien que cos variations prennent un

caractère particulièrement important.Pendant la période froide, du mois d'octobre au mois d'avril,

lo Soleil ost au-dessous do l'équateur. Bien ne trouble le ré-

gime régulier des vents océaniques, et l'océan Indien so com-

porte comme les autres océans : au nord de l'équateur soufflent

a3o MÉTÉOROLOGIE

les alizés do N.-E., et au sud los alizés do S.-E., séparés tous

doux par uno zono do calmes.

Mais à partir du mois d'avril, quand lo Soloil romonto au-

dessus do l'équateur et passo dans l'hémisphèro nord, les

plateaux do l'Ilindouslan, du Thibet, do l'Asio centralo s'é-

chauffent rapidement et avec intensité : ils déterminent un

centre do basses pressions ; puisquandla saison devient pluschaude encoro, la péninsule hindoustaniquo tout entière

présente, sur la mor avoisinanto, un oxcès do tompôraturoénorme

Alors, les alizés de N.-E. ont leur régime complètementtroublé : la zono équatoriale, au-dessus do l'océan Indion so

trouvo moins chaude quo la partlo intérieure du continent

osiatiquo. Los vents souffleront donc vers la partie la pluschaude : les alizés changeront de direction radicalement, cap

pour cap, comme disent les marins, et au lieu do souffler du N.-E.

vors lo S.-O., ils souffleront au contrairo du S.-O. vers lo N.-E.,

paraissant ainsi dovonir lo prolongement dos alizés du sud de

l'équateur qui traversent la ligno et sont déviés vers leur

droite, comme cela doit ôtro uno fois qu'ils sont dans l'hémi-

sphèro nord.

Co sont les moussons d'été ou moussons du S.-O.

On voit donc que, dans la partio do l'océan Indion située au

nord do l'équateur, soufflent alternativement deux régimes de

vents directement opposés : pendant l'hiver, d'octobre à avril,

lus alizés réglementaires de N.-E., et pendant l'été, d'avril à

octobre, les moussons do S.-O. C'est co quo montre la carto

des vents pondant les mois do juillot-aoùt (planche VII) ; les

moussons sont donc, par excellence, des vents saisonniers.

Aux époques do changements do la mousson d'été on mous-

son d'hiver, l'atmosphèro se trouvo parcouru simultanément

par deux courants contraires, tantôt superposés, tantôt juxta->

posés, tantôt entremêlés ; alors éclatent, résultats du conflit

des mouvementsatmosphériques,

ces terribles tempêtes d'équi-noxe qui rendent ces parages si redoutables aux navigateurs.

Mais, heureusement,' ces périodes do transition sont courtes

et, une fois établie, la mousson d'été souffle avec une régularité

parfaite, bien connue depuis longtemps. Les navigateurs por-

MOUSSONS,— CARTESDES VENTS »3l -

tugais qui accostèrent les premiers aux Indes tes observèrent

bion vlto et on tirèrent aussitôt parti pour leur commorçe. Il

est à roinarquor quo, précisément, l'histoire do la découverte

des continents nouveaux par les premiers navigateurs est en'

même temps ccllo do la découverte dos grands phénomènes'

météorologiques.

210. — Moussons d'Australie. — Le vasto continent australien

présente aussi, pondant l'été austral, c'est-à-diro pondant décem-

bre, janvier, février, une région surchaufféoau milieu d'une do

vasto mer moins chaudo. 11y aura donc dépression au-dossus

l'Australlo, et appel d'air do la mer perpendiculairement à la

côte. C'est ce que l'oxpôrionco dos marins et l'observation

dos météorologistes confirment. Les premiers savont quo,

pondant les mois précités, on accosto toujours l'Australio vent

arrièro ou grand largo, Los seconds ont consigné sur lours

statistiques les vents do ces époques, et les ont trouvés con-

formes à la théorie. C'est co quo montre la carte des vents

pour janvier ot février (planche VI).

Aucontrairo, on juillet-août (planche VII), c'est l'hiver austral;

lo continent australien no présente pas d'oxcès do température jalors le régime ambiant n'est plus troublé et les vents suivent

leur direction régulière (

211.—Moussons delà côte de Guinée.—Moussons du Venezuela.— Dans l'Atlantiquo équatorial so trouvent deux côtes, sonsi-

bloment parallèles à l'équateur, et très chaudes ; co sont la

côto do Guinée on Afrique, la côto du Venezuela dans l'Amé-

rique du Sud. -\

Tel est l'èchauffomont do la première que, pendant toute l'an-

née, souffle, durant tout le jour,.un vont venant do la mer per-

pendiculairement à la côto. Co n'est que pendant les mois do

décembre et janvier quo co vent s'affaiblit un pou et cède, parmoments, la place à l'alizé régulierdu N.-E. : cola tient à co quo,

pendant ces mois/le Soloil fait sa plus lointaine excursion dans

l'hémisphère sud, et que réchauffement local se trouve alors

relativement moins considérable. Mais pendant tous les autres

mois, la mousson du sud souffle régulièrement.

33» MÉTÉOROLOGIE

Sur U côto du Venezuela, qui est au sud do la mor dos An-

tilles, la mousson souffle, au contrairo, à l'état do vont du nord,

avec uno légèro déviation vors l'est, duo, toujours, au mouve-

ment do rotation do la planôto, sauf pondant les mois do dé-

cembre à avril s lo Soleil est alors dans l'hémisphère sud, et

c'ost l'alizé régulier qui so fait sentir.

212. — Vents étésiens. — Brises de terre et de mer. — Dans la

Méditerranée soufflent très fréquemment des vents du nord, quiviennent frappor perpendiculairement la côto septontrionalodo l'Afrique. Bien connus des anciens, ces vents s'appellent les

vents étésiens. Leur fréquence est si grande que los caboteurs

italiens, français et espagnols tablent sur leur existenco, ot ad-

mettent quo les traversées d'Europe en Afriquo sont en moyenne

do ,-f plus courtes quo les traversées d'Afriquo on Europe.

D'uno façon générale, toutes les fois qu'une différence do

température s'établira nettement entre la mer et la côto, on

aura uno brise perpendiculaire à la côte, et soufflant de la

surface froide vers la surface chaude

On obsorvo quotidiennement, au bord do la mer, des brises

périodiques soufflant alternativement du largo ou do la côte.

Lo matin, la terro s'échauffe, aux rayons du Soleil, plusYito quo la mer ; la briso s'élève ot souffle do la mer vors la

côto: c'est la brise de mer ; ollo so fait sentir d'abord au large,

par lo premier effet de réchauffement de l'air reposant sur

la côto çst uno dilatation qui. se propageant horizontalement,

empêche l'air frais du largo d'arriver jusqu'à la terre; mais

cette dilatation fait place à l'ascension des colonnes chaudes,suivie de l'appel des masses atmosphériques de la mer vers la

côte.

Le soir, au contraire, la terre, rayonnant vers lo ciel, se

refroidit plus vite que l'eau dont la chaleur spécifique est con-

sidérable : la masse chaude sera donc au-dossus do la mer, et lo

vent soufflera de terre: c'est la brise de terre.

Quand ces brises s'ajoutent en grandeur o'. • u direction à

un vont dominant, il peut en résulter des courants atmosphé-

riques d'uno grande violence. Cela se produit au sud du Chili i

MOUSSONS.— CARTESDES VENTS »33

los vents dominants sont du S.-O. t et, quand soufflo la

briso do mer qui ajoute son énorgio à la lotir, il est impossible,à certains jours, de se tenir debout, sans appui, au bord do la

mor.

Tels sont les vents ayant un caractère do régularité.D'autres vents, le mistral, le simoun, l'harmattan, lo sirocco,

la bora, lo foehn, nous occuperont aussi, mais plus tard, car ils

no sont ni réguliers, ni périodiques, et sont los conséquencesdo dépressions accidentelles.

213.—Cartes des vents océaniques.—A l'aldedesnotionsquonous venons d'acquérir, nous pouvons donc tracer uno carto

générale do la circulation aérienne sur les océans; pour être

complot ot exact, il faut mémo en tracer au moins deux, l'une

pour janvier et février (planche VI), l'autro pour juillet et août

.(plancho VU).Sur la carto de janvier ot février on voit nettement la

place des cinq anticyclones maritimes. Lo cyclone du Groen-

land apparaît aussi, clairement, ainsi quo lo mouvomont cyclo-

nique du Pacifique nord, près du détroit do Behring.A cotto époque do l'année, un centre de hautes pressions

s'étend sur l'Asie orientale, dont le continent ost assoz étendu

pour quo lo maximum intermédiaire prévu par la théorie puisse

s'y établir régulièrement, un peu repoussé au Nord, cepen-dant, par la chaîne do l'Himalaya; do mémo, sur l'Amériquodu Nord, oxisto aussi un centro do hautes pressions. Dans

l'océan Indion, au nord do l'équateur, la mousson d'hiver a

la direction généràlo des alizés N.-E.; dans tous les océans,la zono des calmes équatoriaux est lo plus bas possible,

marquait ainsi la ligne do séparation des alizés nord et sud ;

enfin, l'Australie étant alors dans sa saison chaude, on voit los

vonts se dirigeant partout, dans son voisinage, perpendiculai-rement à ses côtes.

Sur la carto do la planche VU (juillet et août) les choses sont

différentes : lo continent asiatiquo suréchauffé n'est plus un

centre de hautes pressions ; los basses pressions y dominent

alors, ctlo centro cycloniquo a quitté lo détroit do Behring où

il séjournait en hiver, pour Venir se poser au centre de l'Asie

a3.f MÉTÉOROLOGIE

C'est co contre qui ost un dos facteurs do la génération dos

moussons do la mer dos Indes, soufflant du S.-O., et so raccor-

dant par lo sud et l'ouest à co mouvement cycloniquo do l'AsIo

contralo. Lo centro anticyclonique du Pacifique nord esl, au

contraire, plus accentué.

Enfin, l'Amérique du Nord, commo l'Asio (quoiqu'il un degré

moindre), devient aussi un contre do basses pressions, co quiest facile à comprendre, étant donné lo suréchauffoment consi-

dérable do cotto région. Ce point est à retenir ; il est impor-tant pour expliquer plus tard l'origine des cyclones des Antilles

qui sévissent pendant la saison chaude.

Quant uux cinq anticyclonos marins, créés par les centres

permanents do hautes pressions, on les voit très bien sur la

carto dos vents on juillet, ainsi quo la région des vents d'Ouest

dans los mors du Sud.

Sur ces cartes, los flèches plus longues correspondent à dos

vents réguliers (alizés et moussons) ; los flèches courtes, à des

vents variablos. La grosseur dos flèches est proportionnelleà l'intensité du vont.

214.—Région des vents variables. —On voit au-dessus do tous

les océans, aux latitudes voisines do 45°, les flèches caractéris-

tiques du régime des vents pordro lo parallélisme qu'elles ont

à l'équateur, devonir courtes et inégales.Dans ces régions; eji effet, les vents sont moins réguliers :

il y a contact entro lo bord du cyclono du Groenland (si nous

prenons lo cas de l'Atlantiquo nord) ello bord correspondantdo l'anticyclone dos Açores. De plus, au-dessus du Gulf-Stream

sont entraînées des masses d'air plus chaudes qui traversent

cotto région, en mémo temps quo les contre-alizés, déjà abais-

sôsvorsla torro, viennent so mêler à cette série de vents divers.

C'est la région bien connue dos marins sous lo nom do

région des vents variables, Lo vent dominant y est lo vent

d'ouest et de sud-ouest, mais jamais il no soufflo avec la régu-larité d'un alizé ou d'uno mousson. Cette irrégularité dans lo

régime des vents est, d'ailleurs, bien accusée dans ces régions,

par l'observation des nuagos quo l'on voit souvent suivre, au

même moment, des directions différentes suivant leurs alti-

MOUSSONS.— CARTESDES VENTS a3S

tudos, manifestant ainsi, par la diversité do leurs routes, la

divorsité des vents qui los poussont.

215.—Application à la navigation.— Cartes de Maury.

— Dos,

cartes comme colles quo nous venons de dressor seraient déjàd'un grand secours aux navigateurs; mais, sous l'impulsion du

lieutenant américain Maury. la Physique du globe ostalléo plusloin encore ; elle a pu tracer mois par mois les cartes dos

vents on tous los points dos grands océans, grAco au dépouil-lement patient et conscioncieux des livres do bord drossés parles capitaines des navires au cours do leurs travorsées.

Nous donnons ici (planche VIII) un fragment dos cartes do

Maury pourl'Atlantiquonord pendant lomoisdojuillet. Cos cartes

justement appelées Pitol Charts (cartes-pilotes), donnent les

vents dominants, avec les chances do calmo, pour des aires océa-

niques de 5° do latitude et 5*do longitude Ellos sont publiées

par l'Hydrographie Office dirigéo actuellement par le savant

hydrographo américain Charles D, Sigsbee

On voit dans chaquo carré de la carto quatre petits cordes

auxquels .aboutissent des flèches, ot dans lesquels sont ins-

crits des chiffres. Les carrés do la carto ont des côtés qui

comprennent io° on longitude et io° on latitude; il faut les

supposer divisés on 4 carreaux do 5°chacun; un petit cercle

se trouvera alors au centre do chaquo petit carreau.

Considérons par exemple le carroau dans lequel so trouvent

los Iles Canaries. Nous y voyons un cercle sur l'archipel mémo,à ce cercle aboutissent doux flèches.

Cela veut dire :

i° Quo les vents dominants sont N—'

N.-E. etN.-E., puis-

que co sont les directions des deux flèches sur la carte

2° Que les chances dp calmo sont nulles, carie chiffre zéro

est inscrit au centre du petit cercle.

3" Que lo nombro de jours du mois pendant lesquels soufflera

chacun do, ces vents sera de i5, car la longueur de chacune

des flèches comprend iS divisions d'une échelle spéciale tra-

cée sur un des côtés do la carte (cette échelle n'est pas repro-duite sur le fragment quo nous donnons ici).

a36 MÉTÉOROLOGIE

4*Quo co vont soufflo ovec l'intensitécorrospondant au n*4 do

l'échelle do Beaufort, car la flèche porto 4 pennes.Si nous prenons lo carreau voisin dos Canaries ot à gaucho

do cos Iles, nous trouvons un petit corclo contenant lo chifl'ro

3 et auquel aboutissent doux flèches.

Lo centro du corclo contient lo chifl'ro 3. Cela veut dire quoles chances do calmes sont do 3 p. too,

La plus grande flècho vient do la direction N.-E. Donc : le

vont dominant sera lo N.-E., avec, la force 4 do l'échollo do

Beaufort, puisque la flèche a 4 pennes. Portons, avec un

compas, la longueur do cetto flècho sur los petites divisions do

la carto (côté horizontal), Nous on trouvons 19. Donc le vent

do N.-E. soufflera pendant 19 jours. Mais, en oulrc, il y a uno

seconde flècho A C, correspondant à un vent d'est ; la longueurdo cotto flècho est do8 divisions; donc nous pourrons rencon-

trer dos vonts d'est pendant 8 jours, et co vont souillera avec

la forco 3, puisque la flècho porte 3 pennes.On voit par cet exemple combien précieux sont les services

quo des cartes ainsi dressées rendent aux marins.

On pout remarquer, sur lo fragment quo nous donnons

ici, deux lignes : l'une Sailing route to equator donne la

routo quo doivent suivre les voiliers partant do l'ombouchuro

do la Mancho pour couper la ligno dans lo temps lo plus court;

l'autre, Sailing route from equator trace la routo des voiliers

qui veulent rentrer en Europe on venant do l'équateur. Ces.

routes sont loin do coïncider. Des cartes analogues et donnant

les mêmes renseignements sont aujourd'hui publiées, en

France, par lo ministèro do la Marino ; en Allemagne, parl'observatoire maritime do Hambourg.

216.' — Résultats. —Quols sont les résultats pratiques quo

cetto étudo a fournis à la marino? C'est co qui nous resto à

indiquer.Ces résultats sont presque incroyables. Grâce à l'activité do

Maury, qui provoqua la convocation d'un congrès international

a Bruxelles en i853, toutes les nations maritimes contribuè-

rent, à l'aide de documents fournis par leurs ma-'ns, à l'établis-

sement des Pilot charls. On no tarda pas a s'apercevoir du bien-

MOUSSONS.— CARTESDES VENTS »3j

fondé des vues do l'illustre navigateur américain. Quelques

oxomplos vont lo prouvor.La promièro étude faite par Maury, porta sur la routo des

États-Unis à l'équateur ; cotto routo est d'autant plus impor-tante qu'cllo ost commune à tous les navires partant des Etats-

Unis pour l'hémisphère austral, Cotto traverséo durait tou-

jours do 4» à 4» jours : Maury la réduisit à 24 jours, puis à 19.

C'est uno économie do 5o p. 100.

La traversée do New-York à Son Francisco, on doublant lo

cap Ilorn, durait, avant los travaux do Maury, 180 jours on

moyonno. Gràco aux Pilot-Charts, les grands trois-mAts àvoilo

la font aujourd'hui en 100 jours, ot. lo clippor américain, lo

Flying-Fish l'a mémo cffectuôo en 92 jours : c'est oncoro uno

économiodo 5o p. 100.

Mais, où les vues do Maury triomphèrent aveclo plus d'éclat,

co fut dans la traverséo d'Anglotorro en Australie Do Liver-

pool à Sydney un voilier mettait, on moyenne, 125 jours et sen-

siblement autant pour revenir; soit a5o jours pour l'aller et le

retour, Maury montra lo grand avantage qu'il y aurait à faire,

do co voyage d'aller et retour, un voyago do circumnaviga-

tion, en utilisant los grandes brises d'ouest des mers du Sud.

Cola revenait à doubler lo cap de Bonne-Espérance pour aller,

et lo cap Horn pour rovonir. Maury annonçait que cetto traver-

séo, ainsi faite, durerait i3o jours seulement ; ses espôrancosont été dépassées, et certains voiliers ont fait co voyago allor et

retour en ia5 jours : c'est encore 5» p. 100 d'économie sur la

duréo totale. , ,

Depuis 5o ans quo ces principes <ont appliqués par les

marins des doux mondes, l'éconoinio e. argent quo représentecetto économie de temps se chiffre par 'iisieurs milliards. On

a donc pu dire justement quo « Maury * diminué do moitié In

« longueur des océans, et rapproché les oeuplos les uns dés

« aittros. »

C'est en mémo temps un beau triomphe our la science quecette confirmation éclatante d'uno des plus 1 ''les théories do la

Physique terrestre Cela montre aussi que, s- la Météorologielocale est peu avancée, la Météorologio gén h'ale l'est déjà

beaucoup.

aî8 NfiTfiOROWaiE

Nous on aurons oncoro lo sentiment quand nous mirons vu,

dans lo chapitre suivant, la belle théorie d'un autro savant, un

Français, cette fois, M. do Tastes, sur la circulation générale

atmosphérique, non plus seulement sur les mers, mais sur le

globe entier.

XXIII

CIRCULATION GÉNÉRALE DE L'ATMOSPHÈRE

211. — Problème à résoudre. — Dans les chapitres précédents,nous avons montré commentées savants, depuis Maury, étaient

arrivés à dôbrouillor les lois, si complexes on apparenco, si

simples on réalité, qui régissent les mouvements de l'atmo-

sphère au-dessus dos océans.

Mais cotte partie du problèmo est, évidemment, la plus

simple. Si nous voulons étudier les mouvements aérions au*

dessus des continents, on voit tout de suite combien la questionsera compliquée Les continents sont irréguliors par leurs

bords, mais plus encore par leur relief. Tandis qu'au-dessusdos mers l'air n'était on contact qu'avec une seule et unique

substance, l'eau, sur los continents il surmonte des régionsdont los pouvoirs rayonnants changent de l'une à l'autre;

tantôt on rencontro des plaines unies, tantôt des chaînes do

montagnes qui s'opposent à tout mouvement horizontal des

masses atmosphériques, alors que, au-dessus des mors, les

mouvements commencés peuvent se continuer librement,

sous la seule action des forces initiales ou déviantes dont

l'action est continue.

Aussi le problème do la circulation atmosphérique n'a-t-il

été abordé, au début, que dans le cas d'une Terre hypothé-

tique, recouverte d'une matière uniforme, sable ou eau. C'est

dans ces conditions que l'ont traité Ferrel (I856-I86I),W. Siemens (i883), Holmholtz (1888).

Mais, quelque intéressants que soient les calculs de ces

savants mathématiciens, ils ne sauraient correspondre à la

réalité des choses, la Terre n'étant pas un sphéroïde uniforme,

afo MAnioRotoaii:

mais bion un globo a surfaco inégalo, irrégulièrement entre-

coupé do continents ot do mers.

(î'ost.M. do Tastos qui, lo premier on Franco, a abordé la

question de la circulation almosphériquo sur la Torro telle

t/u'clle est, c'est-à-diro a cherché la solution d'un problèmo

pratique, nu lieu do celle d'uno question intéressante do

mathématiques.Il a surtout établi sa théorio, on dégageant los grands

traits météorologiques du fatras dos potits faits accossoiros

qui peuvent l'obscurcir et dont l'accumulation oncombro

tant la scienco générale. Connue il l'a si justement fait remar-

quer, si Kepler avait observé los positions dos planètes avec

touto la précision des observations modernes, il n'aurait pasreconnu une ellipse dans la courbo aux fines dontelures qu'ollcsdécrivent sous l'inlluenco, très secondaire», do leurs attractions

mutuelles,

218. — Rôle essentiel des courants marins. — Los courants

chauds do l'Océan jouent un rôlo essentiel en Météorologie.Nous allons lo comprendre immédiatement on observant co

qui so passo, gr.Ace a l'influonco du Gulf-Stream % sur notro

continent Huropu-Asio.

L'eau, possédant la. plus forto chaleur spécifique cou?

nuo, étant do tous les corps le plus difficile a échauffer

commo aussi lo plus difllcilo a refroidir, lo Gulf-Stream a

oncoro conservé, dans les hautes lalitudos, uno parlio do la,chaleur qu'il a emmagasinée dans son long trajet a travers les

régions équatorialos. L'air qui repose sur ces eaux Modes est

maintenu, par leur contact, à uno température plus élovéoquocelle des couches voisines ; il constitue uno longue tratnéo do

gaz chaud et dilaté qui favoriso lo mouvomont de translation

do l'air équatorial vers la région polaire et lui sert, en quelquosorto, CCamorce. On est donc conduit a reconnaître quo lo

Gtilf-Stream marin détermine la formation d'un véritablo Gulf-

Strcam aéribn.'

Mais, co Gulf-Slrcam aérien n'est pas arrêté, commo son

congénère liquide, par la batrièro dos continents : il peutdonc continuor sa routo a travers le nord de l'Europe, où il

CIRCVLATiOXQÊSÊnALBÙBL'ATMOSPIlkRB %\l

condonso sous forino do pluio ou do noigo los vapeurs dont il

est saturé ot qui sont commo son certificat d'origine, entretient

l'abondanco dos eaux dans los innombrables lacs do laSuôdo,

do la Finlande, do la Russio soptentrionalo, ot amorce à son

tour les courants do retour des régions polaires vers l'équa*tciir,

Toujours dévié vers sa droite sous l'action do la rotation do

laTerro, il rovient donc vers lo sud ; mais il s'est dépouillé do

sa vapeur d'eau sur lo nord de l'Kuropo ; quand il redescend,à travers l'Kuropo orionlalo, c'est donc sous la formo do vent

sec et froid, imprimant ainsi a ces régions (plaines do la

HtiBsio) leur enractèro météorologique dominant,

A mesure qu'il so rapproche do l'équatour, il so réchauffe,

et, tout on restant sec et incliné vers la droite do sa ronto par la

rotation do la Torro, devient franchement courant do N.-E, Il

a donc passé,à l'état do vent desséchant, au-dessus dos régions

qu'il a surplombées ! de là cette suite continue de déserts, dans

le Turkcstan, dans l'Arabie, dans lo Sahara, onfin, au-dessus

duquel chemine sa brancho ultime, parallèlomont prosquo.n

l'^qualour, enfermant ainsi lo vaste circuit qu'il a parcouru

depuis son point do départ sur l'Atlantique (planche JX),

219. — Zone centrale des calmes dans le circuit aérien. — Nous

avons donc uno sorto do lleuvo aérien tournant autour d'uno

région d'air parfaitement calme, qu'on peut, a la rigueur, assi-

milera la mer de Sargasses du circuit marin do l'Atlantique.Dans co courant circulairo aérien, où l'air tourne plus ou

moins rapidement, dans le sens des aiguilles d'une montre, la

pression oxorcêe sur la surface terrostro et dont le baromètre

donne à chaque instant la mesure, 'est d'autant plus faiblo quel'air est on mouvement plus rapide.

On sait quo tout courant d'air circulant dans un canal yraréfie la pression. Inversement, dès qu'il y a quelque partune basso pression» l'air.y afflue, ot y fait naltro ijn courant » les

deux phénomènes, basso pression et mouvement do l'air sont

donc connexes et Inséparables.

tàffns la zone centrale de notre circuit aérien, Pair est ordi-

nairement calme et la pression élevée. La réalité docot état do

BEKGKT;Oiophyilque. là

J{» MÉTÉOROLOGIE

choses ost confirméo par l'examen dos isobares qui, dans la

zono des hautes pressions, forment des courbes sensiblement

concentriques, s'échelonnant par degrés décroissants ducentro

à la circonférenco, tandis quo dans le courant aérien quientoure la zone des calmes, les pressions sont faibles, mais

les isobares présentent uno graudo irrégularité. Los pressions

y sont faibles parco quo l'air y est chaud au départ, et celto

faiblesse do la pression est entretenue par son mouvement

général de translation.

220.—Perturbations dans le régime régulier du circuit aérien.—

Bourrasques.— Toutes les vicissitudes do nos climats dépen-

dent des oscillations quo cotto zono des calmes et le fleuve

aérien qui l'entoure exécutent autour d'uno position môyenno,et c'est do l'observation altontivo de ces fluctuations quo l'on

peut espérer déduiro cette prédiction du.temps qui fut toujourslo problèmo fondamental do la Météorologie. Nous allons voir

comment peuvent naltro les bourrasques dans lo fleuvo aérien

quo nous avons considéré,

Lo courant atmosphérique dont nous avons parlé, engendré

par les eaux chaudes du Gulf-Stream, parcourt doneson circuit

en coulant entre deux rives d'air plus froid quo lui. Sa rive

gaucho ost concave et sa rive droite convoxo. C'est sur la rive

gaucho quo les molécules d'air, plus éloignées du centre, ont

la plus grande vitesse. 11se passera donc sur celte rive ce qu'onobserve dans les cours d'eau dont lo lit est curviligne.

Fig.90.

Dans uno telle région de cours d'eau (fig. 90), le courant est

plus fort sur la rive concave; donc le frottement des molé-

cules liquides A contre la rive immobile sera plus grand, et

cïRi'iunox GÉNÉRALEDÉL'ATMOSPHÈRE à fi

c'est sur celte rive concave quo prendront naissance ces tour-

billons liquides que l'on observo si souvent dans les rivières

rapides, lo long dos rives, aux endroits précis où lo courant yest lo plus violent. Dans ces tourbillons formés sur la rive

concave, l'eau tourno dans lo sens qu'aurait une roue horizon-

tale, assujettie à suivro lo courant on roulant sur celle rive. Si

donc, comme c'est le cas do la figuro 4», 1° courant du fleuve

tourno dans le sens direct des aiguilles d'une montre, lo tour-

billon A tourne en sens inverse.

Ces mémos phénomènes dovront so produiro sur hotro

fleuve aérien : des tourbillons atmosphériques so formeront

au frottement do la rive concave forméo d'air plus froid ; ils

tourneront en sens inverse des aiguilles d'uno montre j la

rotation do l'air produira uno force centrifuge dont la consé-

quence sera une diminution de pression au centro A. Il yaura donc uno dépression barométrique, autour do laquolloseront des isobares vaguement concentriques. Lo mouvement

du flux aérien a donc engendré un contre cyclonique, uno

bourrasque : c'est ce qui se produit, surtout en hiver, dans nos

climats. Le courant aérien a alors beaucoup d'ampleur et do

vitesse.

221. — Cas où le circuit suit un cours régulier.— Oscillations

barométriques.— Mais, ainsi que, dans les rivières, les tour-

billons, même dans les conditions quo nous venons d'indiquer,no se manifestent pas toujours et que leur élenduo ot leur

vitesse do rotation varient avec la hauteur dos eaux et la vio-

lcncedu courant, do même dans notreflux aérien dont la largeur,la profondeur et la vitesse initiale varient entre des limites assez

étendues, ces vastes mouvements tournants ne se produisent

pas continuellement, ot sont souvent séparés par de longues

périodes de calme relatif.

Lo courant aérien offre, dans ces conditions, uno succès*

sion d'oscillations lentes, comparables aux houles longues et

régulières qui se propagent dans les grands océans par les

temps même les plus calmes : l'existence de ces ondulationsrious

est révélé par le baromètre, qui s'élève au passage dé l'onde

condensée cts'abaisse au passagodcrondedilatéëqiiilùisilccèdo.

a44 MÉTÉOROLOGIE

Cet état de calme relatif est même lé cas le plus général : c'est ce

qui arrive, souvent pendant l'été de nos réglons européennes.C'est a cause do sa puissance que s'explique ainsi la prédo-

minance, sur nos côtes occidentales d'Europe, des vents d'ouest

et de sud-ouest dont tout lo monde a pu observer la fréquencedans nos régions tempérées.

222. —Gyration des vents dans nos climats.—Loide Dpye.—11,

résulte do ce que nous venons do dire quo, dans le cas le plus

ordinaire,celui où lecoursdu fleuvoaéricn est régulier, lciivents

dominants, dans les régions do l'Europe occidentale, et surtout,

do l'Europe centrale, seront des vents d'ouest ou de sud-ouest.

Mais quand la région du circuit atmosphérique est troubléo

par des tourbillons, les vents ont des directions variables.

Nous allons voir quo la loi qui régit la succession do ces

vents est une conséquenco des faits que nous venons do rap-

porter. Si l'on jette, en effet, les yeux sur la carte du circuit

do l'Atlantique Nord, on voit quo los régions do l'Europecentrale so trouvent presque toujours au sud do la branche

d'aller et au nord de la branche do retour.

Fig. i)l.

Considérons le premier cas (fig. 91) soit A uno station située

au sud do la trajeetoiro du centre d'une dépression C allantdo l'ouest a l'est.

Lot br, bôVE *4S

Cela rovioni a supposer, pourla dômori^àttôh,(jfue la

station entre, on sens inverse, dans le tourbillon C supposé

immobile, suivant la trajectoire AB.

Rappelons-nous que, le mouvement étant cyclonique et dans

l'hémisphère nord, le mouvement de l'air est centripète et

tourne en sons inverse dos aiguilles d'une montre.

Dès due l'observateur arrive en M, il y rencontre Un vent

dont ladirection est tangente au tourbillon MT. Prenons, dans

Plg.Q»-

le plan do la figure, un point 0, et menons par co point uno

droite ÔV parallèle à MT. Quand l'observateur pénètre plusavant dans lo système cycloniqito, il rencontre un deuxième

vont M'T'; menons par lo point 0 une deuxième droite OV,

parallèle à M'T'. L'observateur, continuant sa rotite, rencon-

trera uno troisième direction devant M"T" : menons OV"

parallèle à M"T"; il trouvera ensuite, des Vents 'M, V, 0",

auxquels noua mènerons, par le polrit Ô, les parallèles OU,

OU', OU".'

Nous avons donc une sérlo do direction do vents V, V, V",

U, U', U", qui so succèdent dans l'ordre t, a, 3 ; c'ost-a-

dire que, si l'on observe uno girouette qui marque à chaqueinstant la direction des vents, on la verra tourner, au passagede la dépression, dans le sens des aiguilles d'une mûnlre, si

elle est au sud do la trajectoire du centre C de la bourrasque.

L'inspection do la figuro 9a montre que, dans le cas où la

station se trouverait au nord de labranelie do retour du cir-

9«3 MÉTÉOROLOGIE

cuit, branche qui ohemino do l'est h l'ouesl, les phénomènesseraient les mômes, et que la girouotlo, là encore, tournerait

dans lo sens direct.

C'est ce quo lo météorologiste allemand Dove a énoncé

sous forme de loi, au commencement du xix* sièelo :

Quand les vents changent d'orientation dans une région de

VEurope centrale, les directions successives suivant lesquellesils soufflent, semblent tourner dans le sens des aiguilles d'une

montre.

223. — Vérifications de la loi de Dove. —Dove a trouvé des

confirmations do cotte loi, non seulement dans lalonguo sério

do Ses observations personnelles, mais encore dans l'histoiro

des siècles qui l'ont précédé, dans les récits des historiens

grecs et romains et jusque dans YEcclêsiaste.

Cetto loi est uno des mieux établies de la Météorologie géné-rale Kilo se vérifie a chaque instant. Des confirmations expé-rimentales célèbres en ont été fournies par les deux premièrestentatives faites récemment pour traverser la Méditerranée en

ballon i partis des côtes de France avec un vent du nord, les

aéronautes, quelle quo fût leur habileté, n'ont pas tardé a trouver

des vents do nord-ost, puis des vents d'esi auxquels succé-

dèrent des brises do sud-est qui les poussaient vers l'Iïspagno,et enfin des vents du sud qui les ont rojetés vers leur pointde départ : les vents avaient tourné en so succédant dans le

sens énoncé par la loi de Dove.

224. — Circulation au-dessus du Pacifique nord.—Le bassin dit

Pacifique boréal nous présente les mêmes phénomènes ; mais

son immense étendue et la disposition des continents qui le

limitent lo rendent plus difficile à constater.

Cetto fois, c'est lo Kuro-Siwo qui remplace lo Gulf-Stream t,

mais il no trouve pas, comme son congénère do l'Atlantique,une immense mer qui le conduise jusqu'aux régions polaires t

lo détroit de Behring est trop étroit pour lui offrir un écoule-

ment suffisant, aussi décrit-il une boucle fermée.

Au-dessus do cette boucle, court lo circuit aérien du Paci-

fique, analogue h celui do l'Atlantique et que l'on voit très bien

CIRCVLATIOSGÉNÉRALEDE L'ATMOSPUÉRE ''Mfl

sur la planche IX; mais co circuit, à cause de l'itinéraire n\ôniodu courant marin générateur qui no va pas très haut vers le

pôle, ne s'élèvo pas, lui non plus, a d'aussi hautes latitudes que10 circuit do l'Atlantique nord. Il traverse la faible barrière que/lui offre la chaîne septentrionale des montagnes rocheuses,'

alimente do ses vapeurs condensées les grands lacs d'eau

douce de l'Amérique du Nord, redescend a travers la gràndovalléo du Mississipi vors le golfe du Mexique où il produit ces

coups do norte si connus des marins ot, reparaissant sur lo

Pacifique sous le nom iVAlizé, complète un circuit plus vasto,mais moins bien dessiné quo colui do l'Atlantique nord.

Remarquons en passant que : la branche descendante du cir-

cuit Pacifique et la branche ascendante du circuit Atlantiquesont voisines; elles so rapprochent l'uho de l'autre dans les

Ètal<?-CJnis du Sud, et y sont animés de vitesses contraires. Nous

aurons:a nous rappeler co fait capital pour expliquer et môme

prévoir l'origine ot l'époque des cyclones redoutables quidévastent périodiquement ces régions.

225. —Circulation

au-dessus du plateau asiatique.— La vaste

région continentale fournie par l'Asie russe et la Chine reste n

peti près en dehors do ces doux circuits, et so trouve soumise,

par sa configuration même, a un régime tout spécial.Traversée do l'ouest à l'est par les reliefs montagneux los

plus accidentés du globe, du renflement du Pamir aux plateauxélevés de la Mongolie, elle nous offre, au sud aussi bien

qu'au nord do cetto barrière, des conditions météorologiquesbien particulières : au sud, la. région des moussons, dont la théo-

rie a été exposée au précédent chapitre ; au nord, lo typé lo plusachevé du climat excessif, exclusivement continental, brûlant

l'été, glacial l'hiver.'

,Sur ce vaste continent, qui comprend toute la Sibérie,

entièrement soustraito 6 l'action modératrico des vonts ma-

rins, on nocompto guère que des jours d'une entière sérénité.

11 y règne, surtout pendant l'hiver, des pressions élevées et des

calmes persistants, favorables par excellence à ces froids rigou-reux et proverbiaux, qui correspondent aux températures les

plus basses observées a la surface do la Terre.

948 MÉTÉOROLOGIE

En été, ce continent s'échauffe à l'excès, alors, le centre do

basses pressions qui, conformément à la théorie, se trouve a

l'entrée, du détroit do Behring avec tant do porsistanco qu'il yest accusé par les moyennes annuelles (cartodela planche II),

so déplace et,vient s'asseoir sur lo continent asiatique, se subs-

tituant ainsi, mais pendant peu de temps, au centre des hautes

pressions qui y sont tellement-dominantes que ce sont elles

seules, qui figurent sur les moyennes „do l'année.

226.—Vents d'ouest dans les réglons arctiquos.' -^Enfin, dans

les régions polaires, nous avons vu que, par suite dé îa-force

centrifuge, les contre-alizés, abaissés jusqu'au sol, devenaient

presque exclusivement des vents soufllant.de l'ouest à l'est.

Nous aurons,, par conséquent, au nord des deux circuits,

Atlantique et Pacifique, une zone balayée circulairement pardes vents soufflant do l'ouest à l'est, région au centre de

laquelle la calotte polaire so trouve dans los calmes.

221. — Circulation générale dans l'hémisphère nord. — Nous

pouvons, donc tracer, a présent, la carte do la circulation dans

l'hémisphère nord : la figure 93, reproduction exacto do la

carte donnée par M. Tastos, rend compte de cette circulation.

On y voit nettement les circuits Atlantiquo nord et Pacifique

nord, auxquels se sottdo tangenticllement, le grand circuit

circumpolaire ; on y voit aussi combien ces deux circuits se

rapprochent l'un de l'autre dans la vallée de Mississipi et au

Texas.

228.—Circulation générale de l'atmosphère sur la Terre entière.

Des considérations analogues nous permettraient do figurerles circuits aériens qui surmontent les trois grands océans do

l'hémisphère austral t Atlantique sud, Pacifique sud, océan

Indien. La encore nous retrouvons trois eireniU almo-'

sphériques, soudés, au sud, à un vasto courant circulaire

ouest-est, ce courant dos vents dos mors du sud dont nous

avons déjà parlé.La circulation générale sur tout lo globe sera donc repré-

sentée par la planche IX, reproduction, elle aussi, de In carte

CIRCULATtONGÉNÉRALEDE L'ATMOSPHERE »49

do M. doTastes. On voit quo, produits parlée frotfeniehtsdé l'air

sur la rive coricavo des circuits oh mo'uvémohf, lés tourbillons

atmosphériques auront, dans l'hémisphère austral, Une rôuiH6n

inverse otcollo qu'ils ont dans l'hémisphère boréal, èbnîbrhié-

mêntaux conclusions do la Mécanique rationnelle (i5).

229. — Zones de calmes. — Entre les grands circuits aériens

doivent se placer naturellement, des régions où les mouve-

ments do l'air sont faibles, variables ou mal déterminés.

C'est ainsi quo dans l'Atlantique aussi bien que dans lo Paci-

fique so trouvent les régions, si connues des navigateurs sous

le nom do régions des calmes équatoriaux t lo mouvement do

l'niry est uniquement ascendant et n'a pas do composante hori-

zontale.

Klg.Oî.

J5O MÉTÉOROLOGIE

Los portions centrales des circuits, où régnent los pressions

élevées, n'offrent que do faibles brises, incertaines, de peu de

durée et do directions changeantes : c'est co que les marins

appellent la zono des calmes tropicaux : lo calme y est moins

absolu qu'à l'équatcur, mais cependant assez net pour qu'ellesméritent leur nom : nous avons ainsi deux calmes du Cancer,

dans l'hémisphèro nord, trois calmes du Capricorne dans l'hé-

misphère sud,

230.—Grands centres d'action de l'atmosphère. —Nous retrou-

vons donc toujours ces cinq points importants, deux dans

l'hémisphère nord, trois dans l'hémisphère sud.

Nous les avons vus successivement être : contres dé circu-

lation dos anneaux des courants marins ; contres do hautes

pressions barométriques dans les moyennes annuelles; centres

des anticyclones permanents qui régnent sur les océans;

centres enfin des circuits atmosphériques quo nous venons

d'étudier.

Aussi, M. Léon Teisscrcnc do Hort, l'éminont métêorologisto

français, tes a-t-il justement nommés les grands centres d'ac-

tion de l'atmosphère,

XXIV

PERTURBATIONS ATMOSPHÉRIQUES

i* pEnTunnvrioxs DESRÉGIONSTnopicALEs. CYCLONESET TVPHONS

231. — Circulation normale des circuits généraux.— Causes

générales des perturbations. —Nous avons yu.au chapitre pré-

cédent, quo l'état normal des circuits aériens provoqués par les

courants marins est de couler, pour ainsi diro, entre des

rives d'air plus froid, cela d'une façon régulièro ot continue.

Lorsqu'il en est ainsi, los courbes isobares présentent une

régularité caractéristique dont la figure 94 donne un exemple

frappant t on y voit, en effet, la branche supérieure du circuit

do l'Atlantique nord dessinée commo sur uno carto topogra-

phiquo par des isobares régulières, d'un parallélisme presquo

complet : sur l'Europe centrale so trouve une zone do hautes

pressions, c'est-a-diro de calmes, et lo fleuve atmosphérlquosuit normalement son cours on tournant autour d'elle Lo cou-

rant aérien so reconnaîtra donc sur los cartes au parallélismedes isobares, et la plus ou moins grand0 proportion do ce pa-rallélisme donnera uno indication sur la régularité du courant

lui-même.

Mais il arrivo quo, si la vitosso du circuit augmente, les

frottements, asa rive concave (la rivo gaucho, dans sa branche

supérieure), contre des masses d'air plus froides et immobiles

ou près do ses sommets, commo cela arriva aux Antilles, contro

un courant de,sens contraire, déterminent des mouvements tour»

billonnants des masses d'air aussi influencées (330).Dans le premier cas, on aies bourrasques, les tempêtes des

régions tempérées ; dans le second cas, lo mouvement rotatoiro

»5a MÉTÉOROLOGIE

est plus violent : co sont les cyclones et los typhons, dont los

terribles effets sont connus de tous, et qui se produisent dans

les régions tropicales.C'est par l'étudo do ces derniers que nous allons com-

mencer.

Wg. o«.

232. —Cyclones et typhons. — Les cyclones, qui dans les niers

do Chine portent le nom do typhons, sont les plus redoutable»

manifestations dès ïnouvoniohts atmosphériques.Ils sont essentiellement constitués par l'assemblage do deux

conditions connexes t uno' très grando baisse barométrique en

un point, et, autour, de ce point un mouvement centripète et

très violent do l'air, tournant danslo sons invorso des aiguillesd'une montre dans l'hémisphère nord, dans lo sens direct dans

crcLOSES ET TrPHp.ys ":^}{

l'hémisphère sud. Autour de la dépression centrale, les isobares

sont grossièrement circulaires et concentriques,•-

Do plus, tout le météoreest animé d'un mouvement dp trans-

lation. Les cyclones, en effet, voyagent, et, que) que soit l'hêmi-,

sphère dans lequel ils prennent naissance, leur trajectoire a

toujours uno forme parabolique : ils la parcourent, quel quesoit l'hémisphère, en allant de l'équatour vers les pôles.

Au contre du cyclone règno uno région do calme, lo calme

central au-dessus de laquelle l'air a un mouvement ascendant

en même temps que la pression y ost très basse.

Fréquemment, on n observé, au centre do ces matières,des pressions inférieures h lia millimètres. Quant au diamètre

du calmo central, il peut varier entro ao et 4° kilomètres et

mémo davantage.La vitesso dit vent, dans lo mouvement do rotatatiqn, atteint,

souvent et dépasse mémo 50 et 60 mètres,par seconde; quanta,la vitesso do translation elle est, un moyenne, do 38 a 3o kilo-

mètres h l'heure.

233.—Lois des cyclones déduites de l'observation. — L'obser-

vation d'un grand nombre do cyclones, tant sur terro que sur

mer, a permis do, formuler les lois empiriques suivantes t

PREMIKHKLOI. — Les cyclones sont régionaux t Us ne so pro-duisent pas indifféremment sur. toute les mers, mais dans cer-

taines régions, jamais sous l'équateur môme. Ces régions sont

les Antilles, les côtes do Chino et du Japon, les Iles do la

Sonde dans l'hémisphère nord, et, dans l'hémisphèro sud, Ma-

dagascar et la réunion d'une part, et les iles Samoa, Poinotôu,

do la Société d'autre part. Au nord do l'océan Indien, do redou-

tables tempêtes éclatent aussi dans le golfe du Bongalo.

DÊUXIÈMKLOI. — Les cyclones sont saisonniers 1ils apparais-sent toujours, dans les régions précitées, aux époques des

maxima de température, et, dans le golfe du Bengale, aux épo-

ques de changements de moussons.

TnotsiKMB Lot. — Les cyclones sont des mouvements tour»

billonnants, c'est leur définition mémo,

a*4 MÉTÉOROLOGIE

QuATiuÈMELOI.—Les cyclonesont des sens de rotation inverses

dans les deux hémisphères t cela ne doit pas nous surprendre,

la rotation do la Terre exigeant qu'il en soit ainsi dans tout

mouvement cyclonique.

CINQUIÈMELOI. — Le baromètre baisse rapidement dans un

cyclone, de la circonférence au centre : c'est uno conséquence

également du mouvement cycloniquc.

SIXIÈME LOI. —Le cyclone voyage s l'observation a démontré,

en effet, quo jamais un cyclone ne restait stationnairo s il par-court toujours uno sorte de parabole dont lo sommet, dans les

deux hémisphères, est aux latitudes comprises entre aa°

et 3o°.

SEPTIÈMELOI. — Le cyclone s'élargit et son intensité diminue

it mesure qu'il avance sursa trajectoire i c'est co quo l'observa-

tion démontre, sans jamais qu'il y ait d'exception. Arrivé très

loin, lo cyclone perd son caractère de violence exceptionnelle et

devient uno tempête ordi-

naire.

234. — Combinaison du

mouvement de rotatlonet du

mouvement de translation.— Demi-cercle dangereux,demi-cercle maniable. —

Ces deux mouvements, de

rotation etdo translation, no

so combinent pas d'une fa-

çon absolument mathéma-

tique, l'air du cyclone so re-

nouvelant sans cesse ; mois

cependant la vitesso do

translation a une influence

sur la direction du vent, en

chaque point du météore.

Lo vent réel, celui que rossent un navire, par exemple, est

différent suivant qu'on so trouve n droite ou à gaucho do la

trajectoire du centre (fig. g5). Considérons, en effet, un cyclone O

CrCLOSESETTyPllONS aS5

do l'hémisphèro nord : la rotation des Vents y ost inverso, et la

translation se fait suivant OA, avec uno vitesso d'ensemblo rt.

Un point M, situé à gaucho do la trajectoire du centre, sera

sollicité par deux forces : celle qui produit.la rotation MT, et

celle, plus petite, qui produit la translation MT'. Ces deux

forces agissent en sens contraire, et la seconde a pour effet do

diminuer l'intensité de la résultante qui ne sera plus égale qu'àleur différence.

Les choses sont tout autres à droito do la trajectoire, en M': los

deux forces M'V et VVs'ajoutent, la résultante est égale à leur

sommet, et la violence du vent s'en trouve augmentée

Aussi, la région qui so trouve, dans l'hémisphèro nord, a

droito do la trajectoire, a-t-ellc reçu des marins lo nom do demi'

cercle dangereux; l'autre par opposition, se nomme lo demi-

cercle maniable.

Dans l'hémisphèro sud, commo lo montre la figure 95, lo

dcmi-cerclo dangereux est a gaucho do la trajectoire, le demi-

cercle maniable est à droite.

235. —Signes précurseurs des cyclones.

— 11 est do toute

nécessité pour les marins, do savoir reconnaître n temps l'arri-

vée prochaine d'un cyclone. Plusieurs signes peuvent leur ser-

vir d'indication.

i° Apparition des cirrus et baisse rapide et continue du baro*

mètre. — Uno baisse du baromètre do 1 h a millimètres par

heure, est un symptôme de mauvais temps; si l'on a déjà la

certitude do se trouver dans un cyclone, cette bais.so indique,en outre, que lo.ccntro se rapproche. Si, au contraire, le baro-

mètre remonte, c'est qu'on s'éloigno du centre.

;»° Un vent qui se lève et fraîchit brusquement, est, presque

toujours, une annonce de tempête, surtout si l'on se trouve dans

les réglons et aux époques des tempêtes tournantes.

3" Une houle anormale annonce également l'approche d'un

cyclone (»3;). .

239. —Signes permettant de reconnaître dans quel demi-cercle

on se trouve, et de déterminer la direction du centre.—On voit,

parce qui précède, combien il est nécessaire, pour un navire, do

a56 MÉTÉOROLOGIE

ne pas se trouver dans lo demi-cercle dangereux, où le vent

est le plus violent. Il est non moins indispensable d'éviter do

se trouver sur lo passago du contre du tourbillon.'

En effet : un bâtiment placé en A, sur la trajectoire du centre

(fig. 96), avec un vent AV, du sud par exemple, subirait l'accal-

mio momentanéo quo donne lo passago du calme central, et

se trouverait, un instant

après, on B, avec un vont

BV ayant tourné instanta-

nément do i8o\ Cetto saute

brusque d'un vent aussi

Violent ferait certainement

« engager » lo navire quiso trouverait en perdition.Do plus, au centre du mé-

téore, se trouve uno régionoù concourent tous les ré-

gimes de vagîtes dus aux

vents tournants qui sont en jeu dans toutes les directions: Ces

vagues se heurtent, interfèrent entre elles ; la mer est sou-

levée en lames courtes et hautes, se succédant les unes aux

autres sans loi régulière, en un mot, elle est démontée.

Un navire ne doit jamais fuir vent arrière dans un

cyclone, car, supposons un vaisseau placé en M et fuyant Vent

arrière : lo mouvement tournant du vent l'emmène rapidementen M', précisément sur la trajectoire' du centre.

'

Il est donc capital de connaître la position de ce centre.

La seule inspection de la figure montre que, dans l'hémi-

sphère nord, un observateur qui fait face an vent a le centre à sa

droite; dans l'hémisphèro sud, ce serait à sa gauche.Cotte règlo fondamentale s'appelle la règle de Ihtys-lihi'ot.Pour savoir dans lequel des deux demi-cercles il se trouve,

le marin qui navigue en maintenant sa route aussi droite quo

possible, n'a qu'à observer la gyration des vents.

Supposons que lo navire N fasse route suivant AD (fig. 97)do façon à passer dans lo demi-cercle dangereux : il arri-

vera d'abord on M, où il trouvera un vent MV, puis à M'où lo

vent deviendra plus fort, il aura la direction M'V, pour devenir

«•ïg.vfl.

CYCLONESET TYPHONS . aSj

M"V" un pou plus tard, quand lo navire sera on M". La

girouette du bateau" prendra donc successivement les posi-

tions. OG, OG', OG"..., c'ost-â-diro tournera dans lo sens ..des¬

aiguilles d'une montro.

Si donc lo marin, dans l'hémisphère nord, observe une

gyration directe des vents, il est dans lo demi-cercle dange-reux ; si la rotation est inverse, il est dans le demi-cercle

maniable.

237. — Manoeuvres à faire en cas de cyclone.— La préoccupa-

tion unique d'un capitaine doit être do s'éloigner du centre. Il

faut avant tout, comme nous l'avons dit plus haut, éviter de fuir

vent arrière, oar sous cette allure lo navire serait infaillible-

ment ramené sur la trajectoire du centre lui-même.

H faut donc naviguer sous uno allure qui permotto do fairo

le plus do routé possible sans fatiguer trop lé navire. Pour

cela, si.l'on est dans l'hémisphère nord, il faut mettre h la capetribord amures, c'est-à-dire avec les voiles brassées oblique-ment et recevant le vont par tribord (par la droite). La voilure

est orientée comme l'indique la figuro 98, à l'inspection do

laquelle on voit que, quel quo soit le demi-cercle dans lequelon so trouve, la manoeuvro est efficace.

Dans l'hémisphère sud, il faut, au contraire, mettre à la

cape bâbord amures (fig. 99) : la figure montre l'eflicacité de

cette alluro dans ce cas.

En outre, après avoir fait le relèvement du contre par la

DEHGKT.Oêoph)«Itjue. IJ

i')8 MÉTÉOROLOGIE

règle do Buys Ballot, on cherchera, en observant la gyration dos

vents, dans quel demi-corcle on se trouve.

Si l'on est dans le demi-cercle dangereux, il n'y a qu'à faire

au plus près, sous les amures qu'on a prises, le plus de route

possible.

Si, au contraire, on est dans le demi-cercle maniable,laisser porter et faire route grand largue, en gardant tant qu'on

peut le même cap, quelles que soient les variations de la brise.

Ces manoeuvres sont do nécessité absolue : en les exécutant,

on s'écarte du centre le plus possible.

238. —Époques des cyclones.

— Nous avons dit, en commen-

çant cette étude, quo les cyclones étaient saisonniers. Voici

d'après les résultats de nombreuses observations les époques

auxquelles ils so produisent généralement :

AuxAnltltcsctdansl'oce'anAUan- ) , .. , , ,Itque septentrional )

Aoûl' "P»»»»»". octobre.

Mer des Indes et Australie. . . Janvier, fdvrlcret mars.

„,,,*,, ( Matet juin, octobre et novembreGolfedu Bengale . ......

) (Changementsde mousson).Mersde Chineet du Japon. . . Août et septembre.

n'est donc pendant la saison chaude de chaque région que les

cyclones se produisent, sauf dans lo golfe du Bengale où ils

Wg.98. *'<t?-W

CYCLONESET TYPHONS *$9

apparaissent doux fois par an, aux époques do renversement

des moussons. '""•

239. —Explication des cyclones à l'aide des circuits de circula-

tion générale.— Nous connaissons maintenant ce qui concerne

le fonctionnement de ces redoutables météores, nous savons

lo « comment » do cos phénomènes; il nous resto à en recher-

cher lo « pourquoi ».

La théorie des circuits do circulation générale va nous éclairer

très simplement sur leur origine. Nous forons lo raisonnement

sur les cyclones do la région des Antilles : il sera facile do

l'étendre aux autres régions similaires.

Dans la région do l'Amérique qui se trouve à la hauteur des

Antilles boutissent les sommets des deux circuits voisins, do

l'Atlantiquonordct du Pacifique nord (planche IX). La branche

ascendante du circuit Atlantique n'est donc pas très éloignéo de

la branche descendante du circuit Pacifique. N'oublions pas

que ces branches transportent un courant d'air où la pressionest plus faible, et cherchons si elles peuvent arriver au contact

l'une de l'autre.

Ilsufiltpourcela(flg. 100)

que dans la région M do

séparation, la pressionvienne à baisser suffisam-

ment pour quo l'air dès

deux circuits voisins soit

attiré (jusqu'à co quo leur

contact so produise. Cola

se produira quand la région M sera parvenuo h son maximum

d'échauffoment. Alors la pression baissera en M, ot les cir-

cuits s'allongeront jusqu'à toucher la région chaude qui sera

devenue le siège du cetto dépression.Mais à ce montent les molécules d'air placées en M vont

s'animer d'un mouvement do rotation en scr'is inverse des

aiguilles d'une montre, et cela pour deux raisons :

i° Parco quo, comme nous avons supposé la région M sure-

chauffée, ello est lo siège d'un centre cyclonlquc.a'8 Parco quo, sous l'Influence des mouvements, descendants

Kg. loo.

a6o MÉTÉOROLOGIE

en A et montants en B (fig. 100) les molécules d'air seront solli-

citées à tourner par un couple do rotation, et que cette rotation

tend à s'effectuer dans lo même sens quo cello du mouvement

cyclonique dû à la dépression seule.

Chacune de ces deux causes suffirait, isolément, à produireuno rotation cycloniquo énergique ; réunies et agissant dans lo

même sens, elles donnent naissance à un mouvement d'air très

violent, c'est-à-dire à un cyclone.Ce cyclone, ainsi pris entre ses deux circuits générateurs

n'aurait pas do raison do suivre le cours do l'un plutôt quo do

l'autre, si leurs intensités étaient égales. Mais il est loin d'en

être ainsi. En effet, alors quo le circuit Pacifique agit en A

par sa branche descendante, lo circuit Atlantique agit en B

par sa branche ascendante qui est à son origine, au-dessus de la

partie la plus chaude du Gulf-Stream. C'est donc co courant

qui l'emportera, et ce sera sur l'Atlantique quo partira lo

cyclone, emporté par le circuit aérien qui a pris naissance,dans lo voisinage des Antilles, au-dessus du Gulf-Stream.

De là résultent les conséquences suivantes :

i° Le cyclone sera un phénomène totirbiltonnaire : nous

retrouvons ainsi la troisième loi énoncée plus haut.

a0 Le cyclone n'aura lieu que pendant la saison chaude, la

seule pendant laquelle la basso pression intermédiaire permetaux deux boucles voisines de se réunir : c'est la seconde

loi.

3° Le cyclone n'apparaît que dans la région intermédiaire de

basse pression .*•c'est la première loi empirique que nous avons

citée.

4° Comme le cyclone est un mouvement tourbillonnant, le

sens de sa rotation sera différente pour chaque hémisphère,nous retombons ainsi sur la quatrième loi déduite de l'obser-

vation.

f>°Le baromètre baissera de la circonférence au centre, d'abord

pifree que le centre esl un centre chaud, et ensuite parce quel'air, éloigné du centre pal'la force centrifuge duc à la rotation,

y diminue la pression : c'est bien la cinquième loi de tout à

l'heure.

6° Le cyclone sera entraîné sur celui des deux circuits gêné-

CYCLONESET TYPHONS aôl.

rateurs le plus voisin de son.point origine, c'est co qu'annon-

çait la sixième loi. Cette translation entraîne commeconsé-

quence l'affaiblissement graduel du phénomène par suite do

son frottement contre les masses d'air voisines^c'est-à-diro la

septième loi. -:

La théorie de la circulation générale permet donc do prévoirtoutes les particularités qui caractérisent les cyclones.

On voit, on outre, que ces météores prendront naissance par-tout où deux circuits voisins pourront arriver en contact,

c'est-à-dire:

Aux Antilles, dans l'Atlantique; sur les côtes de Chine et

du Japon; à Madagascar, et dans les environs do la Nouvelle-

Zélande. Pendant lo cours do l'année 1903, un terrible cyclonea ravagé les Antilles, au mois d'août, et pendant l'hiver qui a

précédé, los Iles Tuamotou ont été dévastées par un phéno-mène do même nature. Nous no citerons que ces deux cas,

parce qu'ils sont récents et quo leur souvenir est encore

présent à la mémoire.

Dans le golfe du Bengale, aux changements de mousson,nous trouvons bion la condition de deux courants aériens tan-

gents et cheminant en sens contraire : nous aurons donc des

cyclones à ced époques-là ; enfin, dans l'Atlantique sud, nous

n'aurons pas do cyclones, le continent sud-américain, avec ses

Cordillères dont les sommets dépassent 7 000 mètres, opposantun obstacle insurmontable au contact des circuits Sud-Atlan-

tique et Sud-Pacifique.La figure toi montre la répartition des cyclones sur les

oc':r.:is, et leurs principales trajectoires. La ligure 10a fait voir

les trajectoires de quelques cyclones du mois d'août dans la

région des Antilles.

240. — Théories diverses proposées pour expliquer l'origine des

cyclones.— On a imaginé beaucoup d'explications pour rendre

compte do l'origine des cyclones ; toutes peuvent so ramener à

deux théories, la théorie thermiqueet la théorie mécanique.Dans la théorie thermique défendue par l'Américain Ferrcl,

réchauffement d'une région déterminée serait la seule cause

génératrice do ces phénomènes, qui s'expliqueraient unique-

afc» MÉTÉOROLOGIE

ment commo nous avons expliqué au chapitre XX lo fonction-

nement des systèmes cycloniques autour des centres do basse

pression ; dans cetto théorie, il n'y aurait donc rotation quo

parco qu'il y a échauffcmcnt et dépression préalable. Si, en

outre l'air est humide, ce qui arrive dans les régions à cyclones,

toutes situées au bord de la mer, lo mouvement d'air chaud

persisto, la condensation do la vapeur contenue dans l'air

ascendant restituant uno partie de la chaleur perdue par refroi-

dissement.

Mais cette théorie n'explique pas lo mouvement de transla-

tion des cyclones ; elle n'explique pas non plus comment, en

dehors des cyclones proprement dits, pourraient prendrenaissance ces bourrasques tourbillonnaires, dont le caractère,

sinon l'intensité, est nettement cyclonique, et qui so forment

au bord supérieur du circuit de l'Atlantique nord, surtout

pendant la saison froide.

La théorie mécanique est toute différente : Fayo fut son plusardent défenseur; pour lui, les cyclones prennent naissance

dans les hautes régions de l'air et descendent jusqu'au sol. Par

des considérations ingénieuses, l'illustre astronome a tenté

de montrer que les molécules gazeuses ainsi mises en inouvc-

Fig. loi.

CYCLONESET TYPHONS a63

mont constituent un système soustrait à toutes les influences

voisines du sol. Cetto théorie est en contradiction avec Foxis*

tenço incontestée du minimum polaire do pression, car à un

mouvement descendant de l'air correspond toujours une prosrsion plus haute.

L'explication quo nous avons donnée, mettant on jeu à la fois

les actions thermiques et les actions mécaniques, satisfait à

toutes les exigences do la réalité, ot permet, comme nous

l'avons montré, d'expliquer et do prévoir tous les détails do

l'existence, do la rotation et du transport des cyclones.

241. — Dimensions des cyclones.— Avant do terminer cette

étude, il nous resto à dire un mot des dimensions que présen-tent les masses d'air tourbillonnantes qui constituent un

cyclone, afin d'éviter toute notion fausse dans l'esprit du lecteur.

Lo diamètre du calme central n'est jamais quo do quelquesdizaines do kilomètres, tandis que celui des cyclones en atteint

souvent plusieurs centaines. En mémo temps, il faut so rap-

peler que c'est dans, uno hauteur de 3 h 4000 mètres au plus

quo so passo co phénomène tourbillonnant.

Co serait donc uno erreur quo d'assimiler la région centralo

Fig. toi.

4Ô4 MÉTÉOROLOGIE

à une cheminée élancée dans laquelle l'air serait aspiré, en

tournoyant, vers les couches supérieures. Les proportions d'une

pièce de monnaie donnent une idée de la forme plato du

cylindre qui constitue un cyclone.

Quant au mouvement de l'air, à la fois tournant et ascendant,

la figure io3 en donnera une idée,

très exagérée en co qui concerne

les dimensions verticales : lo cy-clone réel est ao ou 3o fois plus

aplati.L'air a, au centre, un mouve-

ment ascendant ot no peut s'échap-

per quo par le haut i c'est donc

à la partie supérieure du noyau central que l'air se déverso aux

environs, et, probablement, en tournant dans le sens direct.

242. — Effets dévastateurs des cyclones. Raz de marée. — Ce

n'est pas ici le lieu do narrer les ravages qu'exercent sur

leur passago ces météores, redoutés également des marins et

des planteurs : rien ne leur résiste ; les navires ne doivent

leur salut qu'à des manoeuvres d'une prudence extrême, com-

mandées par des officiers de sang-froid et exécutées par des

équipages intrépides ; encore no s'en tirent-ils jamais sans

avaries majeures.Sur terre, les plantations sont détruites, les habitations

renversées, les arbres arrachés : en 1900, au Texas, une,

poutre, emportée par la violence du vent, a été retrouvée

plantée comme un clou dans le tronc d'un arbre énorme qu'elleavait traversé de part en part. Des maisons do bois, des han-

gars sont enlevés et transportés parfois à plusieurs centaines

de mètres.

Quand lo cyclone accoste uno côte basso, uux ravages du

vent s'ajoutent ceux do la mer qui, soulevée en vagues énor-

mes, surtout au moment do la marée, vient submerger les

habitations riveraines et noyer ceux qui los habitent : l'horrible

désastre do l'archipel do Pomotou, qui vient de so produirecelte année même, est un triste et récent exemple de ces raz de

marée si funestes aux Iles basses do cetto région du Pacifique.

Fig. lo3.

TROMBES »65

243. — Trombes. — Une autre manifestation des mouve-

ments tournants dont peut être animé uno partie do l'atmo-

sphère, nous est fournie par les trombes. .'

Los trombes sont des colonnes d'air, animées à la fois d'un

mouvement de rotation très rapide ot d'un mouvement do

translation beaucoup plus lent : elles présentent toujours un

caractère de succion qui tend à enlever, suivant l'axe de la

colonne mobile, les objets plus ou moins lourds quo co mé-

téore rencontre à la surface de la Terre. Si donc, la trombe so

forme au-dessus de la mer, elle soulèvera uno colonne d'eau

dont les particules sçront animées de son double mouvement.

On l'appelle alors trombe marina

Lo sommet do cetto colonno semble so raccorder avec lo

nuage orageux dont la présence est indispensable à la nais-

sance do la trombe. Celle-ci, en effet, s'annonce d'abord parlo haut. Un cône surgit du nuage, pointe en bas, dirigée vers

la mer : avant qu'il en ait atteint la surface, l'eau so soulève

à la rencontre de la pointe nuageuse, rappelant assez bien l'as-

pect simultané des stalactites et des stalagmites. Enfin, les

deux cônes, nuageux et liquide se réunissent, la trombe est

formée.

244. — Différence entre les trombes et lés cyclones.—

Malgréleur double mouvement de rotation et do translation, les

trombes ne sauraient être confondues avec les cyclones.Ceux-ci sont des météores provenant do la circulation générale,alors que les trombes sont essentiellement locales. Les

cyclones sont assujettis à des lois invariables, alors quo les

trombes semblent n'obéir à aucune règle fixe.

Ainsi, les trombes ne so produisent pas à des saisons fixes;

elles ne sont pas spéciales à Certaines régions; elles n'ont pas,commo los cyclones, un sens do rotation déterminé dans

chaque hémisphère : les unes sont doxlrogyres, les autres

loevogyrcs, et cela de chaque côté de l'Equateur. Elles n'ont, dans

le sens horizontal, quo des dimensions très faibles; les trombes

terrestres, comme celle qui a ravagé Asnières en 1897, n'ont que

quelques dizainos de mètres do diamètre, et los trombes ma-

rines, qui n'ont que quelques mètres d'épaisseur, ont mémo

a66 MÉTÉOROLOGIE

pu être parfois, nu diro des marins, coupées à coups do

canon. Nous avons pris commo comparaison, pour donner uno

idée des dimensions horizontales dos cyclones par rapport à

leur hauteur, un disque plat, par uno pièce de cinq francs :

c'est un fil de fer qui donnerait, au contraire, l'idée des propor-tions relatives tl'uno trombe.

Enfin, la différence essentielle est que nul mouvement

préalable du baromètre no caractérise la trombe : au mo-

ment de son passago, seulement, la courbe do l'enregistreurfait un brusque « plongeon », tellement brusque que le trait

descendant et quo lo trait remontant so confondent en un

seul : la profondeur de co w plongeon » peut atteindro plu-sieurs centimètres. En dehors de cela, la courbe baromé-

trique n'est pas altérée.

La vitesso de translation des trombes varie entre 3o et

ôo kilomètres à l'heure, mais leur vitesse do rotation est con-

sidérable : on a cru observer, à la périphérie do certaines

trombes terrestres, des vitesses de molécules d'air atteignantGo et 80 mètres à la seconde. On comprend, d'après cela, les

effets dévastateurs occasionnés par les trombes, effets accrus

encore par la baisse brusque du baromètro qui produit un

appel vers lo haut d'autant plus intense qu'il est absolument

instantané.

Les trombes sont souvent accompagnées de phénomène

électrique, mais cette concomiltancc n'est pas absolument

générale.

245. —Origine des trombes. —

Expériences de M. Weyher.—

Quelle est l'origino des trombes? c'est une question encore

bien obscure en Météorologie11 faut, évidemment, qu'un mouvement giratoire se pro-

duise quelque part dans l'atmosphère, probablement à la ren-

contre do deux courants d'air marchant en sens inverse l'un

de l'autre, En tous cas, ce mouvement doit se produire dans

les couches inférieures pour pouvoir so transmettre jusqu'ausol avec une intensité suffisante, et la hauteur à laquelle il

prend naissanco est, probablement, inférieure à mille mètres.

Co mouvement est rendu plus facile dans les nuages orageux

TROMBES a6j

situés près du sol, nuages qui proviennent déjà d'un mouvement

de convection assez violent des masses d'air. Un ingénieur fron-

çais, M. Weyher, a réussi à reproduire artificiellement les

trombes sur des bassins ouverts, en faisant tourner très rapide-

ment, à quelquesdécimètresau-dcssusdelasurface du bassin, un

moulinet à ailettes circulaires. Cetto bello expérience confirme

la nécessité d'un mouvement giratoire existant dans l'atmos-

phère, mais no donne auctino clarté nouvelle sur l'origino de

celui qui constitue réellement les trombes terrestres ou

marines.

XXV

PERTURBATIONS ATMOSPHÉRIQUES

a* TEMPÊTESDES nÉoioxs TEMPÉRÉES.— VENTS LOCAUX

246. —Origine des dépressions. —Nous avons dit, on expo-

sant la théorie des circuits de circulation générale, que, surtout

en hiver, des mouvements tourbillonnants se formaient

au nord de la boucle Atlantique, sur sa rive concave, c'est-à-

dire sa rive gauche. Ces mouvements tournants sont accom-

pagnés d'une dépression, due à la force centrifuge, qui raréfie

l'air à leur centre. Ils ne peuvent avoir d'origine thermique,

puisque nous les observons pendant la saison froide. Co sont

les bourrasques.Elles sont soumises à toutes les lois du régime cycloniquc :

rotation inverse, vents dirigés vers lo centre, et, quand elles

passent au-dessus d'une station située au sud de la trajectoirede leur centre, elles y occasionnent des girations do vents con-

formes à la loi de Dove.

247. — Cartes des isobares pendant les dépressions.— Nous

n'avons plus alors l'aspect régulier qui caractérise le passagenormal du circuit et que nous avons reproduit sur la figure 94.Nous aurons, au contraire, l'aspect do la figure 104 : un noyauoù so Irouve lo centre des basses pressions : c'est l'Ecosse,

couverte par l'isobare ?ao ; et autour de ce noyau des isobares

vaguement concentriques, qui traduiront l'existence d'un vent

d'autant plus violent qu'elles sont plus resserrées.

Ccllo carie traduit l'état atmosphérique do l'Europe occiden-

tale au moment du maximum d'intensité de la terrible tempête

TEMPÊTESDESREGIONSTEMPÉRÉES aég

qui s'est abattue sur nos côtes cetto année môme, en-fé-

vrier 1903. On voit qu'une pression.exceptionnellement basso

existait en Ecosse, où lo baromètro était tombé à 730 millimè-

tres. Pondant co temps h pression, sur les Açores, centre de

l'anticyclone atlantique, s'était maintenue à 775 millimètres.

Fig. to|.

On peut donc juger de l'importance du gradient dans ces

conditions et do la violence du,vent occasionné par uno si

grande différence dépression dans un intorvallogéographiquerelativement aussi faible.

Cetto carto, que nous avons choisie entre beaucoup, est

intéressante parco qu'elle montre sur un exemple assez récent

pour quo Bon souvenir soit dans la mémoire, tous les carac-

tères des dépressions cycloniqucs :

D'abord, région centrale à pression minimum ; 730 millimè-

tres à Edimbourg. A cet endroit, mouvement ascendant, et

•j;o MÉTÉOROLOGIE

calma central do la tempête. La flècho dont lo nombre do

pennes indiquo la force du vent no porto qu'une seule ponno à

Edimbourg : lo centro de la tempôto élait donc uno région do

tranquillité atmosphérique.Autour do cette zono centrale, les vents tournent dans le

sens invorse et sont violents : les flèches indiquent en

effet, uno rotation cyclonique, et l'on voit bien que tous les

vents sont inclinés vers la droite du gradient par l'action do

la rotation do la Terre. Cette carte est donc instructive au pre-mier chef.

248. — Entretien et translation de la dépression.— La dépres-

sion n'est pas transportée comme un aérostat, tout en bloc : elle

s'entretient par les causes mêmes qui l'ont fait naître, c'ost-à-diro

par le frottemonl du circuit général mobile contre ses rivagesd'air immobile. La translation d'une dépression n'est pas un

transport do matière : c'est la propagation d'uno variation do

pression par suite do la transmission d'un mouvement tour-

nant. Sans qu'on puisse assimiler complètement ce phénomèneà celui do la propagation des ondes circulaires à la surface

d'un bassin, ondes qui propagent lo mouvement sans pro-

pulser les molécules liquides, il y n uno analogie entre les

deux modes : Non materia ipsaprogrediens, sed forma matcri.v

progrediens, disaient les philosophes du moyen âge.Nous devons donc nous attendre à voir la dépression mar-

cher, avec le circuit général, de l'Ouest à l'Est ! c'est un fait

bien connu que, sur nos côtes, presque toutes les tempêtesviennent de l'Atlantique ; c'est conforme aux lois do la circu-

lation générale.

240. —Dépressions secondaires. — Mais les manifestations

cycloniqucs de ces régions, paraissant sous formes do bour-

rasques, ne sont pas toujours aussi simples.On voit souvent, sur les bords d'une dépression do grand

diamètre, les isobares se déformer : la conccnlricilé presque

régulière subit uno altération graduelle, et elles finissent parenserrer des sortes de boucles dans l'intérieur desquelles la

pression est relativement élevée.

TEMPÊTESDESRÉGIONSTEMPÉRÉES 3?!

Souvent aussi, c'est la zono contralo, zono do basses pres-

sions, qui s'allonge, so coupe on deux tronçons autour desquelsles isobares so resserrent séparément (fig. io5) : on dit alors

que la dépression principale est segmentée ot qu'il s'est produitune dépression secondaire.

L'importance de ces dépressions secondaires est considé-

rable : do petites dimonsions par suite do leur origine frag-

montéo, elles donnent naissanco à dos gradients surélevés, ot,

par suite, à des vents très violents.

260. — Formation accidentelle de centres anticycloniques.—

Quand l'air obéit à un mouvement cycloniquc, il y a, au centre

do la dépression, un mouvement ascendant. 11 faut donc qu'à la

partie supérieure du météore tournant, les masses d'air ainsi

élevées so déversent aux alentours.

Si lo cyclone qui a déterminé colle ascension est isolé au

milieu d'une grande région l'air so déversera ainsi dans toutes

les directions; mais si doux dépressions se suivent à courte dis-

tance, par exemple deux fragments provenant do la segmenta-tion d'uno mémo dépression principale, il arrivera que les

molécules d'air, déversées à la partie supérieure do chacune

d'elles, se rencontreront entre les doux cyclones, qui Bcront

Fig. toS.

a;a MÉTÉOROLOGIE

alors séparés par un contro anticyclonique de hautes pressions.Co eus se présente fréquemment dans l'Amériquo du Nord :

on l'y observe plus souvent qu'en Europe, parco que la très

basso températuro des'plaines canadiennes favorise l'installa-

tion do centres anticycloniques.

251. — Branches dérivées du circuit de circulation générale.— Mais lo fadeur lo plus important dos dépressions do l'Eu-

rope centrale, c'est la bifurcation, à un endroit donné, du cir-

cuit do l'Atlantique nord en un ou plusieurs circuits dérivés.

Fig. 10C.

Considérons, par oxcmple, un cas de circulation normale du

circuit de l'Atlantique nord (fig. 106), lo circuit se reconnaît

en C, à la régularité des isobares, tournant autour d'un centre

de haute pression, 770.

Supposons que, pour uno cause quelconque, uno branche

viciuio à se détacher du fleuve aérien principal, et descende

vers le sud en suivant la direction DD' (fig. 107). Le centre do

haute pression de tout à l'heure se trouvera tronçonné en

deux, II et 11', les isobares, si régulières dans la figure 106 vont

TEMPÊTESDESRÉGIONSTEMPÉRÉES U7I

so déformer et s'infléchir lo long do la trajectoiro do dériva-

tion DD\ présentant ainsi uno rossomblanco frappanto avec

les courbes do niveaux qui traduisent, sur les cartes topo-

graphiques, la forme « d'un défilé entro deux montagnes »

commo l'a si justement fait observer M. Duclaux.

Fig. loj.

La plupart du temps, les météorologistes so contentent d'étu-

dier la moitié du phénomène, presque toujours celui de la

région D, dont, à cause de leur déformation caractéristique,ils désignent les isobares sous lo nom d'isobares en V. Ils ont

remarqué, d'ailleurs, que los isobares en V étaient souvent

connexes de ces bourrasques rapides et intenses connues.sous

le nom de grains.En réalité, les isobares ont, dans ce cas, la forme de deux V

opposés parle sommet, c'est-à-dire d'un X. L'étude n'est com-

plète qu'à condition do tenir compte des deux régions D et D'.

HEKGET.Géophysique. 18

»74 MÉTÉOROLOGIE

252. — Giboulées de Printemps.— Quant la zono do hautes

pressions, c'ost-à'dire do calmes, qui règnesur l'Europe centrale,est ainsi traversée par un courant dérivé venant du nord, il y a

affluxd'air froid. Si l'on est au printemps, et que les régionsà hautes pressions aient déjà commencé à s'échauffer sous l'ac-

tion do rayons solaires moins obliques, co courant du Nord

amène les averses brusques,* mêlées do pluie et parfois de

neigo, toujours par vent do N. et de N.-E. Co sont les gibou-lées do printemps, qu'on a pu si nettement observer à Paris

pendant la semaine de Pâques 1903 (ia-18 avril).

253. —Vents locaux produits par les dépressions: Foehn, Bora,

Mistral, Sirocco.—Les dépressions ont, sur le régime des vents

en un lieu donné, une première influenco, exprimée complète-ment par la loi de Dove.

Elles en ont uno seconde, on co sens qu'elles engendrentsouvent des vents, spéciaux à diverses contrées. Nous allons en

étudier quelques-uns.i° FOEHN.— Lo Foehn est un vent sec, chaud, descendant

des montagnes comme en Suisse où il peut amener mémo

en plein hiver, des hausses brusques de température do 11 ou

1a degrés, sur son versant do descente. Voici le mécanisme

do sa formation.

Fig. 10S.

Quand une zone de basse pression se trouve sur l'Europo

centrale, et qu'en même temps lo baromètre est haut dans les

plaines du Nord de l'Italie, il s'élève un vent du sud qui souf-

flera vers l'Allemagne et sera obligé de passer par-dessus les

Alpes.En montant le long du versant italien des Alpes (fig. 108), Cet

air se refroidit par détente. S'il était absolument sec, il se

TEMfÊTESDESREGIONSTEMPÉRÉES %•}%

réchaufferait, do l'autre côlé do la montagne 'M, par compres-

sion, do sorte qu'à deux niveaux égaux A et A', il aurait, en

montant et en descendant la mémo température.Mais cet air, venant do l'Italie cl ayant passé sur la Méditer-

ranée est humide. Il so refroidit bien en montant lo long du

versant A, mais en même temps il condense sa vapeur, co quilui rootituo uno parlio do la chaleur porduo par délonlo. Do

sorto que sa température, au lieu de baisser do i° par io3 mè-

tres do hauteur, no s'abaisse d'un degré (pie pour aoo à

nao mètres d'ascension montagneuse.Do l'autre côté de la montagne, sur lo versant A', au con-

traire, l'air, dépouillé do sa vapeur d'eau, so réchaulfo comme

les gaz secs, par compression de i° pour io3m do descente Lo

réchauffement pondant la dcsconlo est donc plus rapide que lo

refroidissement pendant la montée : c'est pour cela quo co vent

arrive sec et chaud dans les vallées suisses.

C'est co vent qu'on appelle le Foehn.

a0 DORA. — La Hora est un vent, d'une violence souvent

extraordinaire, qui souffle dans l'Adriatique, surtout le longdes côtos autrichiennes.

Il prend naissance quand le baromètre monte sur la pénin-sulo des Balkans, et qu'il existe en même temps une dépres-sion sur l'Adriatique plus chaude : cela so produit fréquem-ment pendant l'hiver. La Bora sora donc un vent relativement

sec, descendant, et très froid.3° MISTRAL ET Sinocco. — Quand la pression est basse en

Méditerranée, et haute dans le nord do la France, lo gradienttond à pousser lo vent du Nord au Sud, mais la masso d'air

mise en mouvement n'a d'autre issue quo la vallée du Rhône

dans laquelle elle s'engouffre avec violence, on donnant, uno

impression de froid d'autant plus vivo que les contrées sur

lesquelles il arrive sont plus chaudes. Lo mistral est donc un

vent du nord sec et froid, bien connu de tous ceux qui ont

visité la Provence.

Si l'on observe à la fois uno dépression sur là Méditerranée

et une haute pression en Afrique, le vent sera vent du Sud, et

chaud, car il vient d'une contrée brûlante : c'est le Sirocco,

souvent observé en Algérie, en Italie, en Grèce.

a;C MÉTÉOROLOGIE

254. — Brises de montagne et de vallée. — Enfin, pour termi-

ner cette histoire des vents locaux, nous dirons quelques moU

des brises do montagne et do vallée.

Dans les pays accidentés, on obsorvo quo, lo soir, un vont

frais soufilo dans les vallées en descendant des monts, alors

quo lo malin, au contraire, un veut contraire, frais également,souffle de la vallée vers la montagne on «'élevant lo long do

ses flancs.

Lo nu canismo do ces vents est facilo à comprendre. Lo soir,la montagne, aboutissant à uno atmosphère plus pure et moins

opaquo, so refroidit plus vite quo la valléo : la température do

celle-ci est donc plus élevée quo cello qui règno le long des

flancs montagneux, et par suite lo vent descendra vers les

régions inférieures.

Mais le matin, la montaguo s'échauffo plus rapidement quola valléo, protégée souvent par un manteau do brume : le vent

s'élèvera donc do la valléo plus froide vers la montagne plusvito échaulféo. Do plus, il apportera, en montant, une masse

do vapeur d'eau qui so condensera lo plus souvent, en ceinture

do nuages qui semblent accrochés aux flancs du pic qu'ilsentourent. Ces apparences s'observent souvent en Suisse.

255. — Causes des variations atmosphériques. Influences cos-

miques et géologiques. —Les considérations précédentes nous

ont montré comment les variations dans la position respectivedes centres cycloniqucs et anticycloniques, comment la plus ou

moins grande régularité du fleuve aérien lancé au-dessus de

nos continents par l'influence thermique et mécanique du Gulf-

Stream, amènent les perturbations des pays tempérés.Mais quelle est la cause de ces fluctuations du courant, de

ces déplacements respectifs des centres d'action ?

Si le Soleil, par la chaleur qu'il envoie, était la seule force

ayant action sur le mouvement de l'atmosphère, on observe-

rait certainement une périodicité annuelle dans les phéno-mènes atmosphériques observés en un même lieu. Si les

actions réunies du Soleil et de la Lune étaient seules à agir, la

première par son rayonnement, la seconde, par l'action do

sa masse attirante, on aurait ainsi une périodicité de dix-neuf

TEMPÊTESDESRÉGIONSTEMPÉRÉES 8J7

ans, puisque c'est tous los dix-neuf ans quo lo Soleil, la Terra

et la Luno occupent les mêmes positions rolatives. Or cetto

périodicité no s'obsorvo pas. Il y a donc « autro choso », quola scienco n'est pas oncoro en état do précisor aujourd'hui,mais dont on commence à soupçonnor la naturo.

D'abord les TACHESne SOLEIL,par la variation do leurs appa-

ritions, modifient évidemment les conditions do l'insolation

do l'atmosphère Leur fréquence ost soumisoà uno périodicitédo on/o ans ot doux mois environ. On a donc recherché si les

phénomènes météorologiques présentaient cotlo périodicité.

Fig. 109.

L'influence est incontestable sur les phénomènes magnéti-

ques; elle est moins manifeste en ce qui concerne les phé-nomènes météorologiques, par lesquels on commence à avoir

cent années d'observations acceptables, Cependant, on a pu

comparer les variations du nombro dos taches solaires avec

les variations des températures moyennes des points do la

Terre situés dans fa zone tropicale où lo climat est boaucoup

plus régulier. Les courbes do la figure 109 montrent co rap-

prochement, et on no peut s'empêcher d'ôtro frappé du fait

quo les maxima et minima respectifs do ces deux courbes ont

lieu dans le môme sens et aux mêmes époques.On a recherché aussi quelle était L'ACTIONDE LALUXE.Nous

ne parlerons pas des croyances populaires relatives à la u luno

rousse » lo froid qui accompagne cetto période, qui est celle

do la lunaison commençant en avril, tient à ce quo, vers ce

a;8 MÉTÉOROLOGIE

moment do l'année, la température du sol ost encore basso,

avec des nuits transparentes ; do là un excessif rayonnomontnocturno qui peut arriver à geler les bourgeons et les jeunes

pousses,La relatif .1qu'on a cru trouver entre les divers phénomènes

météorologiques et la phaso do la Luno sont absolument con-

tradictoires. Mais, si l'on veut étudier l'action do la luno d'uno

maniôro plus sùro, c'est dans l'attraction do cet aslro sur notro

atmosphère qu'il faut la chercher.

L'attraction de la Lune produit les marées océaniques.Elle doit donc produire aussi des « marées atmosphériques »

ot avoir uno action considérable sur los masses d'air, en parti-

culier sur les centres do hautes pressions, pour lesquels la

densité est plus forto. Dans un savant Mémoire, M. Poincaré

a montré qu'il était possible do déterminer, théoriquement du

moins, l'influence do l'action lunaire sur les fluctuations do la

zono do séparation des alizés.

Cetto influenco peut avoir d'autant plus d'efficacité sur la

production des changoments atmosphériques, quo la répartitiondes terres et des mors, et par suite des centres anticycloniques

et cyclonique, est moins symétrique. L'action do la Lune,

agissant par l'attraction de sa masse, si ello est mal connue

au point do vue quantitatif, n'est du moins pas contestable. Il

est impossible, aussi, do ne pas signaler la curieuso coïnci-

dence entre l'Eté do la Saint-Martin, périodo de réchauffement

do la température quo l'on observe tous les ans du 10 au ia

novembre, et l'apparition à la même date de l'essain do Léo-

nides, armée d'étoiles filantes, auxquelles on attribue aussi les

froids exceptionnels des Saints de glace (11 à i3 mai) parce

qu'à ce moment elles so trouvent entre la Terre et le Soleil

dont elles arrêteraient partiellement la chaleur.

Enfin, il y a une dernière cause de perturbation atmosphé-

rique, co sont les cataclysmes sismiques et les ÉRUPTIONSVOL-

CANIQUES.Même sur une terre qui aurait un régime atmosphé-

rique régulier, établi depuis de longues années, une pertur-bation violente comme l'éruption de la Martinique ou du

Krakatoa, lançant dans l'air des millions de mètres cubes de

vapeur surchauffée, qui se détend brusquement on arrivant

TEMPÊTESDESRÉGIONSTEMPÉRÉES 179

dans les couches élevées, amèno nécessairement des troubles

graves dans lo régime do la circulation aérienne. Ces phéno-

mènes, sans èlre toujours aussi terribles quo celui qui a ravagénotre possession des Antilles on 1903, n'en sont pas moins

fréquents. Il ont leur source dans l'énergie interne de notre

planète, et il ost difficile do los prévoir.On comprend donc l'impossibilité actuelle dos prévisions à

longue échéance : les fameux « pronostics » dont on fait sou-

vent tant do bruit sont jetés au hasard, d'après les moyennesdes années précédentes, à pou près ."pmmola mise d'un joueurdo roulette qui, d'après la rouge sortie souvent, conclut aux

chances plus grandes do lanoiro. Ces pronostics, mémo quandils so vérifient par hasard, sont du domaine do la fantaisio.

Mais ce qu'on peut chercher légitimement, c'est à prévoir,à courte échéance, l'arrivée des bourrasques, d'après les obser-

vations barométriques ot la déformation continue des isobares,c'est co que nous ferons nu chapitre xxxi.

XXVI

HYGROMÉTRIE

258. — Existence de la vapeur d'eau dans l'atmosphère.— La

présence do la vapeur d'eau dans l'atmosphère ambiante est un

résultat do l'oxpérionco journalièro ! la condensation do l'eau en

gouttelettes sur los surfaces froides, commo celles d'une carafe

frappée, suffit à prouver cetto présence. Cette vapeur provientdo l'évaporatton constante do l'eau dos rivières, des lacs, do la

mer, du sol toujours un peu humide, etc.

Quelles sont les lois do cetto évaporation ? la Physique no les

a pas encore fixées d'une manière bien rigoureuse Ce quo l'on

sait seulement, c'est que la quantité d'eau évaporée pendant un

temps donné varie avec un grand nombre do facteurs dont

1'imporlanco respective, n'est pas précisée commo ,il faudrait ;

elle augmente avec la température et la vitesso du vent, alors

qu'elle diminue avec la pression et l'humidité extérieure

251.—Hygrométrie. —Problème à résoudre. —L'Hygrométrie

est la branche do la Météorologie qui étudie la vapeur d'eau à

l'état gazeux dans l'atmosphère. Le problème qu'elle se proposede résoudre est do doser à chaque instant cette vapeur et d'étu-

dier les lois qualitative et quantitative do son existence dans l'air.

On peut chercher à doser la vapeur d'eau de plusieursmanières.

Ï* En cherchant le poids de cetto vapeur contenue dans une

masse déterminée d'air : c'est la méthode de ['hygromètre

chimique.a0 En recherchant la déformation mécanique quo l'humidité

fait subir à certaines substances, comme les cheveux, la corne,

HYGROMÉTRIE a8i

la gélatine, les' tordes à boyau, olc, dont los dimensions chan-

gent quand elles absorbent do l'humidité : c'est la méthode de

l'hygromètre à cheveu ou des hygromètres à absorption.3° En recherchant directement la force élastique do la vapeur

d'eau contenue dans l'air t c'est la méthode dos hygomèlres h

condensation.

11 no rentre pas dans le cadre do ces leçons do décrire les

divers types d'hygromètres et do donner leur maniement : los

traités do Physique élémentaire traitent tous cetto partie

avec les développements suffisants. Nous nous bornerons à y

renvoyer lo lecteur; mais nous insisterons cependant sur la

définition préciso do l'humidité relative, grandeur fondamen-

tale en météorologie

258. — Humidité absolue. — Humidité relative. —Supposons

quo dans un espace hermétiquement clos, contenant do l'air

humido, nous observons la hauteur du baromètre: nous mesu-

rons uno certaino hauteur II de la colonne mcrcuriello, hauteur

qui mesure la sommo des forces élastiques do l'air otdo tous les

.gaz qui y sont contenus parmi lesquels se trouve la vapeur

d'eau.

Introduisons maintenant dans cet espace clos, do l'acide

phosphorique anhydre, substance qui absorbe immédiatement

l'humidité de l'air ; aussitôt, nous voyons la hauteur de la

colonne barométrique diminuer, et cette diminution provientdo la vapeur d'eau qu'on a fait disparaître, et dont la force

élastique no s'ajoute plus à celle de l'air sec.

La vapeur d'eau a donc, à chaque instant, dans l'atmosphère,

une force élastique f on rappelle l'humidité absolue.

Si la quantité do vapeur contenue dans l'air était suffisante

pour le saturer, la force élastique aurait à, cetto température,sa valeur maxima, F ;

On appelle humidité relative ou fraction do saturation lo

frapport —^-

entre la pression actuelle /"de la vapeur d'eau dans

l'atmosphère ot la forco élastique maxima F qu'elle aurait, à

la même température, si elle était saturante.

On démontre d'ailleurs, en Physique élémentaire que ce rap-

a8» MÉTÉOROLOGIE'

port, appelé aussi lïtat hygrométrique est égal au rapport des

poids respectifs p et P do vapeur d'eau contenu dans uno

mémo valeur d'air saturé à la mémo températureOn a donc

comme /"est toujours inférieur à F, lo nombre E est toujours

plus petit quo i. Pour plus do commodité les météorologistes

prennent pour mesure do l'humidité relative un nombro C quiest égal à 100 fois E

£ = IOO E

ce nombre C, qui servira do mesure à l'humidité relative, sera

donc toujours compris entre o et ioo.

259.—Poids et force élastique de la vapeur d'eau aux différentes

températures.— Voici, d'après les travaux do Rognault, la valeur

de la force élastique maxima «le la vapeur d'eau à différentes

températures, et le poids maximum do cette vapeur contenue

dans un mètre cube d'air saturé à la môme température

TEMPÉRATURE t'OBCEÉLASTIQUE POIDS

millimètre* grammeso 4,5; 4,84

IO 9,14 9,33ao 17,36 '7,'33o 3t,Si 3o,o34o 54,87 . 5o,64

260. — Point de rosée. —Il est donc essentiel, pour connattro

E, de connaître séparément /"et F à la température de l'obser-

vation.

F, force élastique maxima de la vapeur d'eau, a été déter-

minée par Rognault do dixième en dixième de degré, pourtoutes les températures comprise entre o et ioo*. Il existe des

tables contenant ces valeurs de F : il suffira donc de les con-

sulter.

HYGROMÉTRIE *8J

Ces tablos montrent quo F augmento avec la températureCola conduit à uno méthode aussi élégante quo simplo pour

mesurer /.

Supposons quo nous «oyions h uno température T. Il y a

actuellement, dans l'air, do la vapeur d'eau. Cetto vapeur pos-sède une tension inconnuo f, insuffisante pour saturer l'air à

la tompératuro actuello, mais qui sorait suffisante à lo saturer

à une tompératuro plus basse, / : alors elle so condenserait

partiellement et recouvrirait do gouttes do roséo los paroisdos corps solides en contact avec elle

Prenons donc un corps bon conducteur do la chaleur otquonous puissions refroidir graduellement; abaissons petit à petitsa température jusqu'à co quo la roséo recouvre ses parois. A

co moment la vapeur contenue dans l'atmosphère est saturante

pour colto tompératuro / à laquelle les gouttes so sont dépo-

sées; nous n'avons qu'à chercher dans la table do Rognault la

valeur de la force élooti'omotrioo, correspondant à la tempéra-ture / : co sera la valeur de f.

C'est sur co principe, découvert par Leroy, médecin à Mont-

pellier, que sont construits los hygromètres -de Daniel!,

Regnault, Alluard, etc.

261. —Psychrdmètre.

— Mais cet appareil exige uno petite

manipulation, ot les météorologistes n'ont pas toujours lo tempsde la faire On lui préfère donc un instrument moins précis,mais à lecture directo, le psychromètro.

Cet appareil se compose do deux thermomètres placés l'un

à côté do l'autre : l'un a son réservoir sec, l'autre entouré d'une

mousseline mouillée.

On lit la température / du premier, la température plusbasse l' d&teccond et de cette différence/-/', ou déduit ta force

élastique /"actuelle do la vapeur d'eau dans l'atmosphère, à

l'aide de tables qui ont été calculées par uno formule théo-

rique.

C'est, on le voit, très simple; malheureusement, ce n'est pastrès précis'. Les considérations théoriques sur lesquelleson a dû s'appuyer pour établir la formule qui a servi à calculer

les tables ne sont pas d'une rigueur absolue ; la température

î»t MÉTÉOROLOGIE

du thermomètre sec est troublée par lo voisinage du thoriuo-

môtromouillé : révaporationsurcelui-cin'ost pasunpbénomôno

régulier et bien défini. Malgré ce défaut, la simplicité réelle de

co polit instrument a fait sa fortune

Fig. no.

262. —Hygromètre enregistreur.

— Pour suivre, au moins dans

lo sens qualitatif de ses variations, la marche do l'humidité atmo-

sphérique, la maison Richard a construit un Hygromètre enregis-

treur. C'est un cylindre tournant comme celui d'un baromètre,

sur la surface latérale duquel so meut uno aiguille dont les

mouvements sont commandés par les allongements ou x*étré-

cissements d'un cheveu tendu en forme do V (fig. no). Pour

obvier à la non-proportionnalité de l'état hygrométriquo et dos

allongements du cheveu, le mouvement se transmet à l'aiguille

par deux cames roulant l'une sur l'autre et dont les courbures

sont calculées et corrigées d'après les données des physiciens.On les voit à droite do la figure.

263. — Variations diurnes de l'humidité relative. — On doit

s'attendre à voir varier l'humidité relative, dans un lieu déter-

miné, pendant les diverses heures de la journée. ,

L'observation montre que la variation de l'humidité abso-

lue/est très faible : à Paris elle ne dépasse jamais i/a milli-

mètre

HYGROMÉTRIE a8ï

Or l'humidité relative dépend do la fraction -4-. Dans celto

fraction lo numérateur est donc sonsiblomont constant, tandis

duo lo dénominateur varie

avec la températuro et dans

lo mémo sons qu'elle; l'hu-

midité relative diminuera

donc quand F augmentera,c'est-à-dire quand la tem-

péraluro augmentera olle-

mêmo.

C'est co quo montrent les

deux graphiques suivants

(fig. i n) qui expriment les

variations diurnes do lhumidito rolaiivo, a l'aris, pour les

mois do janvier et de juillet.

264. — Variations annuelles de l'humidité relative. — Nous

avons vu quo, dans lo cours d'u.io mémo journée, la tension

absolue / de la vapeur d'eau, vario peu.Dans lo courant de l'année, au moins pour les climats marins

qui no subissent pas do grandes variations do température, il

en ost do même. Aux Iles do la Malaisie, cette variation do

l'humidité absolue est do a millimètres seulement; à Paris elle

no dépasso pas 6 millimètres : le minimum a lieu en hiver, lo

maximum en été.

On peut donc prévoir quo la variation annuelle do l'humidité

relative suivra, pour les mômes raisons quo plus haut, une

marche inverso de celle do la température, car son numéra-

teur/varie peu, alors que, do l'hiver à l'été, F, le dénomi-

nateur vario énormément. C'est,ce que l'observation con-

firme

Quant aux variations do l'humidité relative avec l'altitude, les

résultats acquis actuellement ne sont ni assez nombreux ni

assez précis pour qu'on en puisse tirer une loi quelconque Co

qu'on sait so rapporte uniquement à la tension / do la vapeurd'eau qui diminue 1res rapidement avec la hauteur. Nous

n'insisterons pas davantage sur ce sujet.

XXVII

CONDENSATIONS ATMOSPHÉRIQUES

NUAGES, BROUILLARDS.— NÉBULOSITÉ

265. — Condensation de la vapeur d'eau. — Nous avons vu an

chapitre précédent que, dans l'atmosphère, se trouve toujoursune certaine quantité de vapeur d'eau. En général, celle vapeur,dont la force élastique est /n'y a pas uno tension suffisante poursaturer l'air à la température ambiante; mais si cette tempéra-ture s'abaisse pour une cause quelconque, elle peut atteindre

une valeur plus basso, pour laquelle la valeur /"devienne la

tension maxima : alors la condensation se fera sous forme do.

goiitteleltes liquides. Nous étudierons dans ce chapitre les con-

densations qui se produisent un sein même de la masse atmos-

phérique sans arriver jusqu'au sol sous forme liquide, c'est-à-

dire les nuages et les brouillards.

266. — Causes de la condensation. —Rayonnement, détente,

mélange.— La Physique nous apprend qu'à chaque température

T correspond une tension maxima F do la vapeur d'eau. Au-

dessous de celt tension, la vapeur rcslc à l'état gazeux; au-

dessus, elle se condense

L'inspection des tables de llegnatilt montre quo F augmente

rapidement nec la température Donc, plus la température de

l'air sera élevée, plus il pourra contenir de vapeurd'eau. Mais,en revanche, plus abondante sera la condensation si une cause

de refroidissement vient agir sur celle masse échauffée On

peut ramener à 3 les causes principales de refroidissement

atmosphérique.

NI/AGES.— NÉBULOSITÉ »8>

i° RAYONNEMENTDIRECT.— Cette cause intervient quand l'air

humide passe dans uno région sèche plus froide. Elle agit sur-

tout dans les couches de l'atmosphère, où l'air chargé de vapeurd'eau venant de l'équateur aux pôles rayonne vers des espaces

qui en sont dépourvus.Dans les couches inférieures, le rayonnement est considé-

rable par les belles nuits : sur le sol qui se refroidit plus vite

que l'eau, il donne naissance à la rosée, mais autour des étangset des lacs, la précipitation se fait dans l'air même, sous forme

d'une couche de brouillard quo l'on observe fréquemment à la

campagne.

a0 CONDENSATIONi>AnDÉTENTE.— Quand on augmente brus-

quement le volume d'une masse d'air, quand on le détend, on

le refroidit; inversement, quand on le comprime brusquement,on l'échauffé. La classique expérience du briquet à air est trop

présente à l'esprit pour que nous insistions sur ce fait si bien

établi.

Or, il arrive fréquemment, dans l'atmo3phère, qu'une masse

d'air subisso une diminution de pression, une détente : il suffit

pour cela qu'elle monte dans les régions supérieures, entraînée

par un do ces mouvements ascendants dont nous avons lon-

guement parlé dans l'étude delà circulation générale. Comme,dans ce cas, la masse d'air détendue ne reçoit pas do chaleur

de l'extérieur et n'en perd pas (si les conditions ambiantes sont

telles quo lo rayonnement soit nul) la détonte est, commo

disent les physiciens, adiabalique.Dans ces conditions, la diminution de température do l'air

sec provoquée par l'ascension sera environ de i degré pariOO mètres d'élévation. Elle est un petit peu moindre pourl'air humide (i degré pour 104 mètres).

Mais quand l'air humide arrive à une certaine hauteur, il se

refroidit vite jusqu'à une température pour laquelle la quantitéde vapeur qu'il contient suffit à être saturante : alors le refroi-

dissement est, moins rapide, car la condensation de la vapeurd'eau dégage de la chaleur, et co dégagement diminue la

vitesse du refroidissement. Dans la période qui suit la conden-

sation, l'abaissement de température de l'air ainsi saturé n'est

288 MÉTÉOROLOGIE

plus que le 1/2 degré par 100 mètres, soit la moitié de ce qu il

est dans le cas de l'air sec.

Cesl ce mode de condensation qui produit la plus grande

quantité d'eau : il est le cas lo plus ordinaire des pluies équato-riales.

3° CONDENSATIONPAR MÉLANGEDE DEUXMASSESD'AIR. — Nous

avons vu que la tension de la vapeur d'eau augmente avec la

température, mais cette croissance n'est pas proportionnelle à

la tompératuro : elle est plus rapide. La figure us montre la

forme de la courbe qui donne les tensions maxima de la vapeur,à chaque température, d'après les expériences de Regnault.

Nous allons voir, en nous servant du tracé de cette courbe,

que le mélange de deux masses d'air, l'une chaude, l'autre

froide, doit amener une condensation de vapeur.En effet, soit uno première masse d'air saturé à zéro : sa

tension maxima sera FD (le point D doit se trouver sur la

courbe) ; soit uno masse égale d'air saturé à 3o° : sa tension

sera III. La température moyenne sora i5°, et la tension moyennes'obtiendra en prenant l'intersection de l'ordonnée du point i5°

avec la droito DI. Celte tension moyenne sera donc l'ordonnêo

du point A : or la tension maxima à 3o° indiquée par la courbe,est l'ordonnée du point U, inférieure à celle du point A. Donc

Fig. Ita.

NUAGES.—NÉBULOSITÉ 389

l'air résultant du mélange des deux massps aura uno tension A

plus grande que la tension maxima B, et, par suite, il y aura

condensation.

La condensation peut avoir lieu, même si les deux masses ne

sont pas saturées. Supposons que la masse à zéro contienne de

la vapeur à une tension FE, inférieure à la tension maxima;

supposons de mémo que la tension de la vapeur contenue dans

la masse d'air à 3o° soit HG, inférieure à la tension maxima III.

On voit, en regardant la figure, qu'il y aura condensation si la

droito EG coupe la courbe des tensions; si au contraire cetto

droito resto en dessous do la courbe, il n'y aura pas de con-

densation.

267. — Constitution des brouillards et des nuages.—La vapeurainsi condensée donne à la portion do l'atmosphère où s'est faite

la condensation, un aspect opaque, brouillard quand on le voit

de près, nuage quand on l'observe de loin.

Comment sont constitués ces nuages? simplement do gout-telettes d'eau très fine, tombant très lentement, avec uno

vitesse très faible en vertu de leur faible masse, et que lo

moindre courant d'air suffit à déplacer horizontalement ou

môme à faire monter, comme il le ferait pour los poussièresen suspension dans l'atmosphère

Ces particules do vapeur sont des gouttelettes pleines et non

des vésicules creuses analogues à des bulles de savon, comme

l'avaient imaginé les anciens physiciens. On les n observées

au microscope, au moment do leur congélation : elles donnent

naissance à des perles massives do glaco et non à do petitsballons sphériques.

On explique simplement, à l'aide des lois do la mécanique,la lenteur do chute dos gouttelettes d'eau dos nuages.

Quand un corps tombe, il subit do la part de l'air uno

résistance qui augmente beaucoup avec sa vitesse De plus,cetto résistance dépend de la surfaco du corps qui tombe, et

elle est relativement plus grande sur uno petite sphère qucpuruno grande.

En effet, le poids d'une sphère, qui dépend de son volume, est propor-IÎEROÈT.Géopbyilque. ig

39° MÉTÉOROLOGIE

tionnel au cube du rayon. La résistance de l'air, qui dépend de la surfacedu corps, est proportionnelle au carré du même rayon ; donc :

Je rapport de la résistance de l'air au poids sera donc

c'est-à-dire en raison inverse du rayon j par conséquent, pour une sphèrede rayon deux fois plus petit, la résistance de l'air sera deux fois plusgrande.

Donc, pour dos gouttelettes très petites dont le diamètre est

un quarantième de millimètre, on conçoit l'importance de

la résistance de l'air, qui arrive à réduire leur chute à une vi-

tesse do quelques millimètres par seconde.

On comprend alors qu'un nuage, formé d'une masso d'air

contenant de la vapeur d'eau à l'état de gouttelettes conden-

sées puisse rester en l'air sans tomber très vite ; les mesures des

physiciens ont permis d'affirmer quo la distance moyenne de ces

gouttelettes, qui dépasse deux millimètres, est supérieure à

cent fois leur diamètre.

268. — Formation et reconstitution incessante des nuages. —La

ténuité des gouttelettes est donc une cause de la lenteur de leur

chute, c'est-à-dire do l'apparence qu'ont les nuages de flotter on

l'air. 11y on a une autre qui tient à leur reformation constante.

Considérons, en effet, uno masse d'air humide et chaud,

partant du sol et s'élovant dans l'atmosphère : dès qu'il est

arrivé dans uno région plus froide, uno partie do sa vapeur se

condense en gouttelettes très fines; un nuage est formé, dont

les particules tombent avec uno grande lenteur.

Mais à mesure que ces gouttelettes tombent, elles reviennent

en contact avec une atmosphère plus chaude : elles so vapori-sent à nouveau, s'élèvent au-dessus du nuage et se condensent

oncoro une fois quand leur mouvement ascensionnel les a

ramenées dans les régions froides.

Ce imago se défait donc sans cesse par en bas et se refait

NIAGES.—NÉBULOSITÉ a9«

par en haut, de sorte que, dans sa masse, c'est un mouvement

incessantde molécules de-vapeur, visibles pendant leur des-

cente parce qu'elles sont condensées, invisibles, pendant;leurascension parce qu'elles sont gazeuses. Un nuage est comme

l'a si justement dit M. Duclaux « la forme visible de la por-tion de l'atmosphère où se trouvent temporairement réunies

les conditions de la condition de la condensation ».

Aussi l'observation attentive montre-t-elle dos modifications

incessantes de la forme des nuages, modifications dont les

considérations précédentes font comprendre lo mécanisme

269.—Formes diverses et classification des nuages.— Tous les

nuages peuvent se ramener, en somme, à quatre types essen-

tiels : les cumulus, les cirrus, les stratus, les nimbus.

Les CUMULUSsont ces nuages blancs, puissants, aux formes

arrondies, qui présentent de loin l'aspect d'une .chatno de

cimes neigeuses et qui présentent do si beaux jeux de lumière et

d'ombre Ce sont par excellence les nuages des zones de calme,fournis par la condensation do la vapeur d'eau dans le mou-

vement ascendant de l'air; ils apparaissent par conséquent aux

heures chaudes de la journée; ils augmentent à partir du

matin, ont leur maximum vers a ou 3 heures, et diminuent

verslo soir. Ils sont produits par détente et leurs gouttelettes se

sont formées au-dessus do la couche d'air dont la températureest assez basse pour produire le point de rosée; de là leur base

sensiblement horizontale

Les CIRRUS,les queues de chat des marins, so présententsous l'aspect de filaments fibreux. Toujours très hauts, ils

sont par suite très peu volumineux; stationnant dans les ré-

gions élovêes, donc froides, de l'atmosphère, ils sont formés

de particules déglace (de là leur blancheur) et donnent souvent

naissance aux phénomènes lumineux connus sous le nom de

halos et do parhélies. Alors que les cumulus sont caractéris-

tiques des zones de chaleur, les cirrus sont caractéristiquesdes grands mouvements de la haute atmosphère; ils annon-

cent donc l'arrivée d'un courant d'air. Quand ils s'abaissent

davantage, ils perdent leur forme filamenteuse et prennent

l'aspect pommelé : ils présagent alors, presque toujours, un

a9» MÉTÉOROLOGIE

changement de temps. On les nomme quelquefois, alors, des

cirro-cumulus.

i Les STRATUSsont ces nuages qu'on observe en bandes parai-,lèles à l'horizon, gris plus ou moins foncé. Quand un nuageflotte au flanc d'une montagne, il a toujours la forme de

bandes horizontales. Les stratus sont donc simplement des

bandes de brouillards élevés. Quand on les aperçoit de loin,à l'horizon, leurs strates successives se voient séparément.

Quand ils sont au-dessus de nous, ils donnent au ciel l'appa-rence connuo sous lo nom de temps gris.

Les NIMBUSenfin sont d'épais nuages sombres, sans contours

bien arrêtés, situés dans les parties basses de l'atmosphère; ils

se résolvent presque toujours en pluie, neige ou grêle Ce sont

par excellence les nuages de mauvais temps.

L'imagination des météorologistes s'est ingéniée à trouver

des nom3 plus ou moins complexes, pour baptiser chaquovariété do nuages observée dans l'atmosphère. C'estainsiqu'onlit dans les traités les noms de cirro-stralus, alto-cumulus,

mammato-cumulus, fracto-nimbus, etc., etc., et quantitéd'autres. Outre que ces vocables compliquent la science

au lieu de la simplifier, ils ont l'inconvénient do no donner

qu'une indication d'apparence extérieure qui no pou-ra jamaisêtre complète, vu que les formes des nuages varient «. l'infini.

Ce qui eût été scientifiquement logique, c'eût été uno nomen-

clature rappelant les conditions d'origine, d'altitude et do

transport des nuages : celle-là est encore à trouver.

Aussi, dans un ouvrage aussi général quo celui-ci, laisserons-

nous do côté ces appellations multiples, pour nous borner aux

4 types décrits plus haut.

210. — Hauteur des nuages.— Rien n'est variable commo la

hauteur des nuages; d'une façon générale, uno même catégoriede nuages est toujours à uno altitude plus élevée en été qu'en

hiver, co qui se comprend aisément par leur formation môme.

Cette hauteur se mesure avec facilité par une opération tri-

gonoinétriquc où deux observateurs dont la distance est connue

visent, au même instant le mémo nuage et notant les angles

que leurs instruments de visée font avec la ligno qui les joint

NUAGES.—NÉBULOSITÉ ag3

et avec l'horizon : on a ainsi tous les éléments nécessaires

pour calculer la hauteur.

Les altitudes moyennes des quatre variétés principales de

nuages sont les suivantes :' '

Cirrus gooo mètres à 10000 mètres

C îmul (sommet. .......... aooo mètres à a 5oo mètresS

( base t aoo mèlres a i 600 mètresStratus . 600 mèlres à 800 mètresNimbus . , 800 mètres à 15oo mètres

271.—Importance de l'observation des nuages.— Indépendam-ment des renseignements précieux que l'apparition et la mar-

cho des nuages fournissent pour la météorologie locale, leur

observation a, pour la météorologie générale, la plus haute

importance.Les cirrus, en particulier, sont les seuls instruments d'ob-

servation qui nous donnent des renseignements précis sur

l'existence , la direction et l'intensité des courants aériens dans

les hautes régions de l'atmosphère étant donné quo l'étude

de ces régions par les ballons-sondes, dont les ascensions

sont, malheureusement, trop espacées, n'est pas encore assez

avancéo pour fournir dos résultats continus. C'est à cette étude

que s'est attaché le savant directeur do l'observatoire d'Upsal,

M. Hildebrandsson.

U est arrivé à grouper les observations faites sur l'onsemblp

du globe, et à obtenir des résultats assez précis pour pouvoiren déduire des conséquences sur la marche des courants supé-rieurs.

C'est ainsi qu'il a trouvé que dans toutes les régions do

l'Europe centrale, la direction générale des cirrus est de

l'Ouest à l'Est. 11en est do même aux Etats-Unis.

À Paramaribo (Guyane hollandaise) ello est au contraire de

l'Est à l'Ouest.

Donc,- dans les régions tempérées règno un courant do

l'Ouest à l'Est; il ost de sens inverse près do l'équatcur.H est à rémarquer combien est importante cetto confirma-

lion expérimentale apportée à la théorie do la circulation géné-rale do l'atmosphère

»94 MÉTÉOROLOGIE

272. — Nébulosité. — Le nombre et la fréquence des nuages

est, au point dj vue de la culture et du climat, un élément im-

portant, puisque le ciel nuageux intercepte les rayons solaires

directs. : . ..

On appelle nébulositéh fraction du ciel couverte, à un moment

donné, par les nuages, quelle qu'on soit l'espèce Cette frac-

tion s'apprécie h l'oeil.cl se chiffre de o à 10, en dixièmes.

Une nébulosité o indique un ciel sans nuages, une nébulo-

sité 7 un ciel dont les 7/10 sont couverts do nuages.

273. —Fraction d'insolation.— Héliographe.— L'évaluation

de la nébulosité, uniquement à l'estime est grossière. On a

essayé de lui substituer une mesure plus précise.A cet effet, on enregistre sur des instruments appelés hélio-

graphes (fig. n3) le nombre d'heures pendant lesquelles le

soleil a brillé chaquejour; cela se fait simplement à l'aide d'une

sphère réfringente, autour de laquelle, à uno distance égale à

son foyer, so trouve une bande cylindrique do carlon. Quantile soleil brille, son imago focale carbonise lo carton, et ces

images successives forment une ligne, continuo pendant lo

Fig. ..3.

NUAGES.—NÉBULOSITÉ agî

temps de l'apparition du soleil, interrompue pendant qu'il.est

caché. L'appareil que représente la fig. n3 a uno inclinaison

fixe, correspondant à une latitude déterminée : on construit des

héîiographes à latitude variable qui peuvent servir pour tous'

les lieux du globeOn appelle fraction d'insolation pendant un mois, le rapport

du temps* total pendant lequel le soleil a brillé, au temps total

pendant lequel il aurait brillé si le ciel eût été sans nuages.

Appelons N la nébulosité moyenne du mois, évaluée à l'es-

time, commo nous l'avons dit plus haut : appelons s la fraction

d'insolation (toujours inférieure et au plus égale à i). L'expé-

rience montre quo entre N et s on a la relation simple

l'observation continue de l'héliographe enregistreur permettradonc de connaître N.

214. — Courbes isonèphes.— M. Teisscrenc de Bort a pu tra-

cer, pour tous les lieux du globe, les courbes réunissant les sta-

tions au-dessus desquelles la nébulosité moyenne est la mémo

pendant toute l'année. On les appelle des courbes isonèphes.Il est clair que si le globe avait une surface de nature uni-

forme, les isonèphes seraient des parallèles. En réalité ces

courbes ont l'aspect représenté sur la planche X.

On voit quo la valeur moyenne de la nébulosité par toute la

Terre ost voisine de o,5. Los déserts des pays chauds sont les

régions de nébulosité minima : o,a et moins. Tels sont : lo

Sahara, l'Arabie, l'Australie, le sud de l'AfriqueC'est dans les contrées septentrionales que la nébulosité

est maxima : ollo dépasse 0,7 sur l'Atlantique nord, dans la

région comprise entre Terre-Neuve et les Iles Britanniques au

sud, lo Groenland, le Spitzborg, la Nouvelle-Zemble au nord;

do même, dans l'hémisphèro austral, une région do nébulosité

maxima, atteignant et dépassant 0,7, s'étend tout autour do la

Terre, avec la régularité du parallèles géographiques sur tout

l'océan Austral : ollo se relève à peine le long de la côte ouest do

l'Amérique du Sud.

a96 MÉTÉOROLOGIE

275. — Brumes. —Quand le brouillard se produit sur mer,

principalement par la rencontre d'un courant d'air chaud et d'un

courant d'air froid, il prend le nom de brume. Il se présente sous

forme de bancs, peu épais souvent, mais très étendus dans le

sens horizontal. La brumo est parfois si compacte que l'avant

d'un navire est invisible do l'arrière C'est un des plus grands

dangers de la navigation.La brumo marche dans le sens du vent, poussée par lui

quand il est faible; lo plus souvent elle ne résiste pas à un

vent très fort qui la disperse et la détruit rapidement.

XXYIII

CONDENSATIONS ATMOSPHÉRIQUES

PLUIES, NEIGES, GRÊLES, ROSÉE, etc..

276.—Formation de la pluie.— La pluie provient do la réunion

des gouttelettes très petites qui constituent un nuage : séparées,ces gouttelettes tombent lentement dans un air plus chaud et

se vaporisent de nouveau. Si, au contraire, elles viennent à se

réunir, la résistance de l'air a moins d'action sur elles, leur

chute s'accélère, et elles peuvent arriver jusqu'au sol avant

d'être complètement vaporisées .' on dit alors que lo nuage se

résout en pluie.Sous quelles causes s'effectue cette réunion do plusieurs gout-

telettes en uno seule ?On a cherché bien des explications à ce phé-nomène Une dos plus plausibles attribue à l'électricité atmos-

phérique un rôlo important. Tous les nuages sont plus ou

moins élcclrisés : les gouttelettes qui les composent, chargéesd'électricité do mémo nature, se repoussent donc les unes les

autres. Mais qu'une décharge ou une influonce voisino supprimeou diminucectto électrisation ?Aussitôt, cessant de se repousser,les gouttelettes se réuniront en gouttes plus grosses et tombe-

ront rapidement jusqu'au sol.

Ainsi s'expliquent les particularités des pluies d'orage : on

sait quo les gouttes grossissent et que les averses deviennent

plus violentes après un coup do tonnerre Les considérations

précédentes rendent bien compta de co phénomène très

connu.'

277.—Origine des pluies/— C'est principalement le refroidis-

sg8 MÉTÉOROLOGIE

sèment par détente qui produit la pluie ; mais le phénomène

lui-môme, dû à l'ascension des masses d'air vers les régions

froides, permet do classer les pluies en trois catégories : les

pluies de convection, les pluies cycloniquès et les pluies de

relief. Cette division est admise par tous les météorologistes :

i8 PLUIES DBCONVECTION.— Ce sont, par excellence, les pluiesde la zone des calmes équatoriaux, siège do mouvements as-

cendants continuels : Dans ces régions les pluies seront donc

sensiblement constantes et très abondantes durant tout le

cours de l'année ; l'air qui s'élève est en effet très chaud et

contient par conséquent une quantité considérable de vapeurd'eau. La zone équatoriale de pluie oscille avec la ligno do

séparation des alizés, en suivant le mouvement du Soleil sur

l'êcliptiqueLes pluies abondantes qui arrosent les côtes occidentales do

l'Europe : l'Irlande, la Norwègo, le Portugal, la Bretagne, sont

des pluies de convection, amenées par l'air chaud et humide

qui chemine au-dessus du Gulf-Stream et vient en arrivant sous

forme de vent de S.-O vers ces continents, rencontrer des

masses d'air moins chaudes. 11y aura donc condensation abon-

dante dans ces régions, dont lo régime pluviométriquo est bien

connu.

Nous pouvons prévoir ainsi que les moussons d'été seront

do puissants agents do pluie : les moussons d'été de l'océan

Indien, soufflant vers les côtes, y arrivent chaudes et humides ;

forcées do s'élever dans l'atmosphère par suite de la pente des

plateaux continentaux, elles donneront naissance à des pluiesdont l'intensité devra dépasser celle do toutes les autres régionsdu globe. Le versant sud de l'Himalaya devra donc être une

région olfrant un maximum do pluies. En hiver, au contraire,

la moussoii soufllo de terre et l'Hindoustan traverse uno sai-

son sèche.

En général, les régions balayées par des vents soufflant des

pôles vers l'équatcur recevront peu de pluies ; celles où pré-

dominent, au contraire, des vents allant de l'équatcur vers les

pôles, seront pluvieuses ;a0 PLUIES CYCLONIQUÈS.— Ce sont celles qui sont occasion-

PLUIES.— NEIGES.—BOSÊE agg

nées par le passage des bourrasques et dos dépressions. On

les trouvera donc sur tout lo trajet de la branche septentrionnale du circuit atmosphérique de l'Atlantique nord. Cela

veut dire qu'elles seront abondantes dans le nord de l'Europe,sur tous les points quo surmonte cette branche du courant

aérien ;3° PLUIES DE RELIEF.— Quand une masse d'air4uunide ren-

contre un massif montagneux, cet air est forcé de s'élever lo longde ses flanc* : il se refroidit donc, et sa vapeur se condensera

d'autant plus complètement ((lie le massif sera plus élevé. Le

relief joue donc ici le rôlo d'agent servant à provoquer la con-

vection.

11en résulte quo les parties montagneuses d'un même paysseront les régions de pluies maxima : il su filt do jeter les yeuxsur la fîguro 114 pour s'en convaincre. Cette carte représentela distribution annuelle des pluies en France, et elle rappelle

3oo MÉTÉOROLOGIE

oxactomont l'aspect d'uno carte hypsométriquo do notre pays,

par courbes do niveaux.

Si le relief est très élové, l'air abandonne touto son eau avant

d'arriver au sommet.

Do plus, l'air, dépouillé do son humidité, sera sec on pas-sant sur lo versant opposé. On peut donc ètro sur, dans les

régions où régnent des vents dominants arrivant sur un relief

accentué, d'avoir un versant au vent pluvieux, et un versant

sous le vent relativement sec.

278, — Mesure de la quantité de pluie.— Pluviomètres. — La

quantité de pluie s'évaluo en millimètres do hautour : on supposeun sol imporméablo ot horizontal soustrait à l'évaporation. Dans

ces conditions, la quantité do pluie s'accumule, ot l'intensité

do la pluie so doit mesurer par l'épaisseur do la couche d'eau

recueillie,

11 serait difficile de réalisor un grand bassin horizontal,

imporméablo ot soustrait à l'évaporation : on tourne la difficulté

à l'aido du pluviomètre.Lo pluviomètre ost un vaso cylindrique, dont les parois su-

périeures, à bords tranchants, limitent un cercle horizontal.

A la partie inférieure, ce cylindre so termine par un entonnoir

dont lo tubo, en verre gradué, a une section dix fois plus faiblo

quo collo du cercle supérieur: la hauteur d'eau observéo dans

lo tubo et divisée par dix donnera donc la hauteur, en milli-

mètres, de la pluie tombée.

Cet instrument n'est pas entièrement soustrait à l'évapora-tion : de plus, sa lecture n'est pas suscoptiblo do grande pré-cision. M. Richard a construit un pluviomètre-enregistreur, dans

lequel l'eau recueillie agit par son poids, et no nécessito pasl'intorvcntion d'un observateur. La figure 115 montre clairement

lo fonctionnement do cet appareil. L'eau recueillie tombo dans

un augot à bascule, divisé en deux compartiments. Quand l'un

d'eux a reçu une certaine quantité d'eau, il devient plus lourd

et l'augot bascule do son côté : c'est alors lo second comparti-ment qui reçoit les gouttes d'eau recueillies par l'entonnoir : il

suffit d'enregistrer le nombre des oscillations ainsi effectuées

pour connaître la quantité totale d'eau tombée.

PLUIES.—NEIGES.— ROSÉE 3oi

Le pluviomètre doit être installé près du sol. — On conçoit on

effet quo los goultos do pluio puissent grossir on traversant

los couches inférieures on contact avec le sol, couches toujours

plus humides: co supplément,d'eau condonsôo no serait pasaccusé par un pluviomètre installé à une corlaino hauteur.

Fig. n5.

L oxpérienco a, d ailleurs, confirmé celte mantèro do voir.

C'est ainsi qu'à l'Observatoire do Paris, Un pluviomètre installé

sur la terrasse n'accuse qu'une moyonno do 5oo millimètres paran, tandis que, au niveau du sol, l'appareil placé dans la cour

en reçoit 56o : la différence annuelle, 60 millimètres, ost loin

d'ôtro négligeable

279. —Distribution des pluies à la surface delà Terre. — D'a-

près co quo nous avons dit do l'origino dos pluies, nous pouvons

déjà nous faire une idéo do co que sera leur répartition, sauf à

vérifier si l'observation confirme les prévisions de la théorie

loi MÉTÉOROLOGIE

Tout d'abord, nous pouvons ètro certains quo la zono équa-

torialo, siège do courants ascendants, sera uno région do fortos

pluies. Elle réunit les deux conditions nécessaires : voisinagedo la' mer ot hauto température Nous aurons donc un maximum

do pluie sous l'équatcur.Nous avons vu que, aux latitudes de 3o° nord et sud, dovaiont

so trouver ot so trouvaient en effet deux zonos do calmes,

matérialisées par l'oxistonco des contres anticycloniques marins :

là, nous avons mouvement descendant do l'air : donc réchauf-

fement do l'air par compression, phénomène inverse do celui

do la détente Los contres des.circuits do circulation géné-rale seront donc des régions où les pluies soront beaucoupmoins abondantes.

Au delà de ces doux zones régnent les vents d'ouest et do

sud-ouest, qui so chargent d'humidité dans les boucles qu'ilsdécrivent au-dessus des courants marins : ils condenseront

lour vapeur en arrivant aux régions plus froides. Donc,dans la zono tempérée, surtout dans l'hémisphère nord, nous

aurons uno recrudescence do pluio, qui sera suivie d'une forto

diminution à mesure qu'on s'avancera von les polos, car alors

l'air, devenu très froid, no contient plus qu'une très petito

quantité do vapour d'eau.

Toiles sont les prévisions do la théorie. Voyons co quo donno

l'observation.

La planche XI représente la distribution annuelle des pluiessur la Terre

La région équatorialo frappe tout d'abord les yeux i c'est la

région de maximum. Il faut remarquer toutefois quo la zono

des pluies équatoriab:S 'ie reste pas rigoureusement fixe : elle

oscille en môme temps quo la zono des calmes équatoriaux, et

suit les mouvements du soleil sur écliptiqueLo trajet du circuit atlantique nord se manifeste par l'hu-

midité qu'il apporto, à son départ, aux pays qui forment lo

golfe du Mexiquojetjàson arrivée surlo continent Europe-Asie,

par lo maximum pluviométriquo des côtes ouest. Lo circuit du

Pacifique nord arrose aussi, très largement, à son arrivée, la

côte ouest do l'Amérique du Nord, et à son départ les

côtes du Japon. Quant aux Indes, nous avons indiqué plus

rU'IES. — NEIGES.- ROSÉE 3o1

haut quo los moussons d'été dovaiont déverser s tu* elles

do grandes quantités d'eau : c'est co quo fait voir h carte.

C'est mémo aux Indes qu'a été observé lo maximum do toute

la Terre.

280.—Résultats numériques.— La moyenne annuelle des

pluies dans la région équatorialo est voisine do a mètres: cetto

quantité est dépasséo on certains endroits (Guyane ot golfe do

Guinée, 3 mètres).Les stations qui reçoivent, par année, plus de 4 mètres de

pluie sont rares : on cite Sierra-Leonc et Cameroun, en Afrique

(4m,5o), los hauts plateaux do Madagascar. Mais c'est aux Indes

quo so trouvo le maximum : c'est ainsi quo l'on a recueilli

5 mètres d'eau à Tavoy (niveau de la mer) j 6",5o à Mahabu-

lechwar (chaîne des Ghattes) et enfin, lo maximum observé,douze mètres quatre-vingts, à Tcherrapoudjy, sur los monts

Garrows, au sud do la valléo du BrahmapoutreSauf aux Indes, soumises à co régime oxcoptionnel, dont les

moussons sont uno cause prédominante, les régions voisines

des latitudes ao° et 3o° N. ot S. reçoivent peu d'eau ! aoo milli-

mètres et même moins : co sont les régions des déserts ; les

régions sans pluies : au premier rang do celles-ci, il faut placerlos pays qui so trouvent sur la branche do retour du circuit do

l'Atlantique nord : lo Turke tan, l'Arabie, l'Egypte, lo Sahara.

On reconnaît là l'influence à la fois logique ot inattendue des

courants marins, directeurs des grands courants aériens, sur

l'état général des régions désortiques.En Egypte, à Alexandrie, il tombe à peino 3o millimètres do

pluie par année

En Europe, la moyenne est déjà plus élevée. La moyonnoannuello do la France est 8oo millimètres : Paris, qui ne reçoit

que 56o millimètres, est donc au-dessous do la moyenne, alors

que Brest en reçoit 83o, ot la dépasse notablement.

281.—Saisons des pluies dans les régions tropicales.— Nous

avons vu que* les régions équatoriales présentaient un maxi-

mum pluviométrique ; mais co maximum ne correspond pas à

uno chute de pluie identique pour tous les jours do l'année

3o| MÉTÉOROLOGIE

Lo Soleil, en effet, n'est pas toujours dans lo plan do l'équa-tcur. Dans son mouvomont apparent sur l'écliptiquo, il oscille

entro les doux tropiques, ot cetto double oscillation, du Can-

cer au Caprlcorno ot vice-versa, dure uno année ; pendant cet

intorvallo, lo Soleil passe deux fois au zénith do l'équatcur.Nous avons donc, on un an, deux périodes d'échauffemont

maximum ; par suite, pour les régions voisines do l'équatcur,nous aurons deux saisons de pluies par an, séparées par doux

saisons sèches, do durées sensiblement égales. C'est co quol'observation vérifio pleinement, en particulier pour lo régimedes pluies do la Colombie

Sous les tropiques mêmes, lo Soleil ne passo au zénith

qu'une fois par an. Donc, dans cos régions, nous avons une

seule saison de pluies et uno seul© saison sèche. Cela arrive

au Sénégal, par oxemplo dans l'hémisphère nord, ot en Aus-

tralie dans l'hémisphèro sud.

Enfin, dans uno partie intermédiaire entre l'équatcur et los

tropiques, les deux saisons annuelles do pluies seront séparées

par un intorvallo d'autant plus petit que l'on est plus près des tro-

piques, où elles so confondent, d'autant plus grand que l'on

est plus voisin do l'équatcur, où elles alternent avec deux

saisons sèches de trois mois.

La régularité des pluies, dans certaines régions tropicales,durant la saison humide, est extraordinaire Dans certaines

villes du Brésil, elle est presque chronométriquo; le phéno-mène se produit surtout un peu après lo maximum thormiquodo la journée : la vie civile est forcée do modifier ses habi-

tudes en raison do celte régularité climatériquo.A Paris et dans los régions tempérées, le régime pluviomt-

trique est loin do présenter cetto,régularité : le maximum a,

cepondant, lieu pondant lo mois do juin, c'est-à-dire au solstice

d'été. Lo nombre de jours de pluie par an, sans ôlro une quan-tité aussi importante quo la hauteur totale d'oau tombée, est

cepondant intéressant à connaître dans certains cas. En France,

la moyennoosf, àParis,do 176joursparan (àpeu près 5op. 100),Lo minimum est à Marseille : 9G jours seulement, et le maxi-

mum à Brost, où il pleut aoo jours sur 365.

NEIGE.— GRÊLE 3o5

282.—La glace dans l'atmosphère.—Neige.—Quand la vapeurd'eau so condonso h uno tompératuro très basso, ollo passodirectement à l'état solide Si la condensation se fait progres-sivement, ollo donne naissance à la neige; si ollo ost brusque, ,c'est do la grêle qui apparaît.

Toute évaluation do la hauteur do neige tombée échappeaux mesures précises : la neigo ost tellement mobile, telle-

ment sujette à transport sous l'action du moindro vont quo colle

hauteur ost variable avec la configuration du terrain. Dt jilus,la densité do la neige vario énormément avec In grosseur des

flocons. <

On est donc réduit h évaluer simplement, au pluviomètro,la hauteur do Veau de fusion provenant do la neigo tombéo ;cetto évaluation so fait comme à l'ordinairo.

Tout lo monde connaît l'aspect étoile, hexagonal, des flocons

de neige fins, cristallisés doucement, et conservés san3 alté-

ration par uno tompératuro assez basse Quand la températureest très basse, les cristaux do noigo so réduisent à do longueset minces aiguilles. Ce sont ces aiguilles qui forment les cirrus,les plus élevés parmi les nuages.

Quand la tompératuro de l'air, traversée par la neige dans

sa chute, avoisine zéro, les étoiles cristallisées subissent une

fusion partielle, s'agglomèrent ot forment dos flocons plusou nioins gros.

L'intensité do la chute de neige suit généralement le même'ordre quo celle do la pluie A Terre-Neuve, on Islande, en

Norwège, il y a abondance do neiges, commo il y a abondancede pluies. Mais il faut remarquer que, par sa nature même, la

neige ne peut pas so montrer, sauf sur les très hauts sommets,dans les régions où la température moyenne des mois froids

est nettement supérieure à zéro.

La neige sera donc rare, sauf sur les montagnes, on Pro-

vence, en Italie, en Algérie.

283. —Neiges perpétuelles.

— Leurs limites.—La température

del'atmosphère diminue, on lésait, à mesure que l'altitude aug-mente Il y a donc, dans les pays do montagnes, uno hauteurlimite à partir do laquelle la neigo qui tombe durant uno année

UERGET.Oéopbjilquc. ao

3o6 MÉTÉOROLOGIE

n'a pas le temps do fondre entièrement avant l'apparition dos

neiges do l'annéo suivante Cetto hauteur so nommo la limite

des neiges perpétuelles.'Cetto limite des neiges perpétuelles ost très variable avec los

latitudes (fig. 116).En Europo, dans los Alpos, ollo est do a 730 mètres environ ;

en Norwôgo, elle s'abaisse jusqu'à 1 5oo mètres ; au Spitzborg,ollo ost do 45o mètres seulement. ,

Dans los pays chauds, la limito est beaucoup plus élevée :

nous la voyons monter à plus do 5 000 mètres sur l'Himalaya,a 4800 mètres dans la Cordillièro des Andes équatorialcs. Sur

cetto chaîne immense, qui s'étend du N. au S., la limito descend

à mesure que la latitude augmente. Ainsi, au Chili, à la lati-

tude 3a' ollo est do 3 5oo mèlres ; à la latitude 4a°, eilo est de

1600 mètres, et tombo à 800 mètres à la latitude do 5o° sud.

Au mont Darwin, dans la Terre de Feu, elle esl do 400 mètres

seulement, ot l'expédition antarctique récente de la Jielgical'atrouvée au niveau do la mer à la latitude de 670.

284. — Grêle. —Nature des grêlons.—

Quand la congélation do

l'eau condensée dans l'atmosphère so fait brusquement, la

cristallisation n'a pas le temps do se produire, et la goutte

d'eau, au lieu do former un, cristal hexagonal, cristallise on

masse sous formo de billes do glace appelées grêlons.

Quand cette bille de glace est blanche et spongieuse, elle se

nomme grésil. Cetto couleur ot cet aspect spongieux résultent

Fig. 11O.

NEIGE.— GRÊLE 3oj

do l'inclusion d'ur o foule do bulles d'air microscopiques. Les

grains do grésil ont do a à 4 millimètres do diamètre. Les grê-

lons ont, on général, un domi-contimètro do diamètre ; mais

dans les grands orages, on a vu des grêlons beaucoup plus

gros. En juillet 1900, j'en ai recueil! un, dans la cour du

Laboratoire des Rechorches Physiques do la Sorbonno, Porté

aussitôt sur uno balance, ce grêlon a été pesé et son poids

était do 9,9 gr. Son diamètro était de près do 3 centimètres.

On a souvent observé des gréions do la grosseur d'un oeuf do

poulo; quelquefois mémo, lo poids do certains grêlons a dé-

passé un kilogramme La grêle, dans cos conditions, est non

seulement uno ruine pour l'agriculture, mais un danger pour

les personnes et les animaux.

Tous les gréions ont la mémo structure, faite de couches

concentriques : au contre un noyau spongieux do grésil, autour

duquel alternent des couches do glace transparente ot do

grésil blanc.

285. — Formation de la grêle/— Noos n'insisterons pas [sur la

théorie é.lejîtro&tatiquo dé la grêle, que Yolta avait imaginée, à

la suito d'une'fausse, analogie avec cette expérience do cours

connue sous les deux noms do « grôlo électrique » et do « danse

des pantins ». La formation des gréions a pour origine un

phénonèno tout autre, c'est celui do la surfusion.On sait que si l'on refroidit très lentement uno-petite masso

d'eau, à l'abri de tout contact avec un corps étranger, et pré-servée do toute agitation, cetto eau peut descendre bien au-

dessous do zéro 6ans so congeler : on a pu conserver ainsi de

l'èau liquide jusque vers i5 degrés au-dessous de zéro. •

Mais si, à co moment, on touche simplement cetto eau avec

une parcelle do glace solide, aussitôt la congélation a lieu,

brusquement et dans presque toute la masso.

C'est co phénomène bien connu des physiciens, qui constitue

h surfusion.Cela posé, on comprend aisément que, dans les hautes ré-

gions do l'atmosphère, très froides, les gouttelettes d'eau quiforment un nuage puissent être en surfusion. Même en été, à

4ooo mètres d'altitude, la température est au-dessous do zéro,

3o8 MÉTÉOROLOGIE

Dans eus conditions, qu'uno aiguille do glace provenantdos cirrus, ou do la congélation des gouttelettes les plus hautes,

viennent à rencontrer des gouttes surfonduos? aussitôt elles

passent à l'état solido, lo grêlon est formé.

Si lo grêlon so trouve dans uno région encore très froide, il

so recouvrira do glaco transparente et duro ; sinon, ce sera du

grésil qui formera son enveloppo extérieure : do là sa struc-

ture, la plusgéuéralo, on couches concentriques. Si un courant

ascendant violent rencontre alors lo grêlon, il lo repousso en

l'air, à peine formé ; là il rencontro do nouveau dos gouttes sur-

fondues et grossit davantage Cetto condition do mouvement

ascendant so trouve, commo nous lo verrons (394), presque

toujours réaliséo pendant les orages, avec d'autres quo nous

étudierons à ce propos.La grêlo est, par oxccllenco, un phénomène caractéristique

dos latitudes moyennes : elle est très rare près des pôles cl à

l'équatcur.

286. — Rosée. — Gelée blanche. — Pour terminer l'histoiro

des météores aqueux, il nous reste à parler de l'eau -i••' e

condense à la surface mémo du sol ou des objets terres-

tres.

La rosée est formée de fines gouttelettes d'eau qui recouvrent

les herbes dos prairies lo matin, après uno nuit claire Sa pré-sence s'explique aisément : lo sol rayonne sa chaleur pendant

-,la nuit ; co rayonnement es! plus intense si l'air est plus trans-

parent. Le sol so refroidit donc, et la coucho d'air en contact

avec lui condense sa vapeur à sa surface L'importanco du phé-

nomène, pour les cultures, est énorme : il y a des contrées

sèches où les plantes no reçoivent d'autro eau quo celle quileur est fournio par la roséo du matin. •

Gelée blanche. — Au printemps et à l'automne, alors quol'air ambiant ost déjà, pendant la nuit, à une température assez

basso, il arrive que le rayonnement nocturno refroidit le sol

au-dessous dé zéro. La roséo se dépose alors directement à

l'état solide, c'est la « gelée blanche ».

Los causes qui font apparaître la gelée blanche étant des

causes de refroidissement intense, il en résulte qu'on pourra

GELÉEÛ..ANCIIE.— GIVRE.— VERGLAS 3og

obsorver, en même tomps qu'elle, des dégâts occasionnés aux

végétaux qui on sont recouverts, La geléo blanche accompagneces dégâts, mais n'en ost pas la cause, ?

Co refroidissement du sol étant dû au rayonnement nocturne,

on y remédiera en supprimant ce rayonnement: 11 suffit pourcela d'étendro des toiles au-dessus des bourgeons à préserver,ou simplement do brûler autour des végétaux menacés des

substances produisant des fumées lourdes et épaisses, dont

l'opacité, en empêchant lo rayonnement, s'opposo aussi au re-

froidissement qui en est la conséquence.t

287. — Givre et verglas. —Quand les couches inférieures do

l'atmosphère, on contact avec lo sol, sont à uno températurebien inférieure à zéro et qu'un brouillard en surfusion vient à

rencontrer le sol ou dos objets ainsi refroidis, la solidification

so fait aussitôt sous formo do cristaux do glace : c'est co quiarrive au contact dos brartches d'arbres pondant l'hiver : cotte

forme particulière do la glace s'appelle lo givre.Si la température est très basso ot que, non plus dos goutte-

lettes do nuages mais do la pluie surfondue arrive jusqu'au sol

fortement refroidi, lo sol et les objets terrestres sot recouvrent

d'une couche plus ou moins épaisse do glace transparente:c'est lo verglas. Le verglas peut devenir un phénomène à re-

douter : dans lo célèbre hiver do 1879, la couche de verglas,

qui recouvrait les fils télégraphiques était do plusieurs cen-

timètres : naturellement, dans ces conditions, ces fils furent

rompus sous cette surcharge inaccoutumée

Lo langage populaire appcllo quelques fois verglas la surface

glissante do la neige qui a subi, par suite d'alternatives do

chaud et de froid, dos fusions et des solidifications successives.

C'est une fausso dénomination, qui n'a rien à voir avec le phé-nomène précédent.

XXIX

PHENOMENES ÉLECTRIQUES.

288.—Caractère des orages.— Manifestations électriques.

—

Parmi les dépressions cycloniques qui troublent lo cours régu-lier dos mouvements-atmosphériques dominants, il on est quimérite, '/uno mention particulière : ce sont colles qui sont ac-

compagnées dephénomènes électriques, éclairs, tonnerre, etc.,on les appelle spécialement des orages.

Nous n'avons pas ici l'intention do rappeler les effets do la

foudre : co Sont ceux des décharges d'électricité statique, ot

nos lecteurs les trouveront abondamment décrits dans les traités

de Physique élémentaire Nous étudierons seulement les mani-

festations électriques dans leurs rapports avec les phénomènesde la Météorologio générale, c'est-à-dire avec les nuages, la

grêlo, la pluie.Un orage ost donc 'uno perturbation cycloniquo accompagnée

do phénomènes électriques, qui' sont uno manifestation do

l'électricité do l'atmosphère Nous allons d'abord étudier les

origines do celle-ci.

289. —Electricité atmosphérique.— C'est un fait d'oxpérionco

connu depuis longtemps, quo la surfaco du sol semblo toujours

chargée d'électricité négative alors quo l'air semblo, au con-

traire, posséder uno charge positive.Pour s'en assurer, on prend un électromètro sensible, 1et on

le met en communication avec un conducteur, terminé en

pointes fines, et élevé dans l'atmosphère : co conducteur so

met, grâce à ses pointes, en équilibre électrique avec l'atmos-

phère ambiante On constate ainsi que la charge de l'air est

ÉLECTRICITÉATMOSPHÉRIQUE 3ll

posltivo, ou, commo on dit aujourd'hui en Physique, que la

différence de potentiel de Pair avec le sol augmente avec ta hau-

teur, Tout so passo donc commo si In Torro était recouverte,

d'une couche d'électriciiô négative, ot que l'air fût, au con^

traire, chargé positivement.

Quand, au-dessus d'une vaste plaine, on étudie les diffé-

rentes hautours pour los qucllqs,au-dessus de divers points, lo

potentiel électrique a la mémo valeur, on trouve quo les sur-

faces équipolentielles ainsi déterminées sont parallèles à cello

du soit la charge négative de la Torro semblo donc, sauf le cas

do porturbation oxceptionnello, êtro prépondérante.

290. —Origine de' l'électricité atmosphérique.

— La première

explication quo l'on donne en général do l'existence de l'élec-

tricité atmosphérique, n'est qu'une hypothèse, mais elle a le

mérite d'ôtro simple Elle consisto à supposer quo la Terro ait

reçu, à l'origine, uno certaino chargo électrique, charge qu'ellodoit conserver indéfiniment sauf intervention d'influences

cosmiques extérieures, puisqu'elle est absolument isolée dans

l'espace.Mais il se produit constamment, à la surface du globe, dos

phénomène? générateurs d'électricité i lo plus important ost le

frottement dos gouttes d'eau qontro l'atmosphère.

L'expérience montre que, quand de l'eau chimiquement puretombe dans Cair en gouttelettes, ces gouttelettes se chargent

positivement et l'air prend une charge- négative. Si Veau n'est

pas pure et contient des sels dissous, le phénomène est inverse:

les gouttes se chargent négativement et l'air positivement.

Cedt-nier cas so produit à chaquo instant «ur l'océan : les

embruns arrachés par lo vent à la crôto des vagues so char-

gent donc négativement, et, quand ils retombent sur l'eau, leur

chargo so communique à celle-ci.

291. — Électrisation des nuages.— On comprend aisément,

d'après cela, comment les nuugss peuvent s'électriser :

i° Par frottement. Un nuage, avons-nous dit, résulte de la

condensation de la vapeur d'eau en gouttelettes très fines.

Aussitôt formées, ces gouttelettes, sollicitées par la pesanteur,

3ia MÉTÉOROLOGIE

tondent à tomber. Dans leur mouvement dochuto elles frottent

contre l'air et so chargent positivement. Lo nuage, formé de

gouttes individuellement chargés d'électricité positive sera

donc lui-même positif. On démontre en électricité que, pourune masse déterminéo d'eau ot une quantité définie d'électricité,lo potentiel augmente avec la grosseur des gouttes. Le potentielsera donc considérable dans les nuages qui, commo les nim-

bes orageux, sont do condensation rnpido et en gouttes rela-

tivement grosses. Les nimbus sont, par oxcollenco, les nuages

orageux.a° Les nuages so chargent aussi par influence : au voisinago

du sol, un nuago so trouvo influencé par la chargo négativodolaTerro : sa partio infériouro sera donc positive, sa face

supérieure négative. Qu'un courant atmosphérique vienno alors

couper lo nuago en deux, il restera deux moitiés séparées,

chargées individuellement d'électricités contraires.

3° Enfin les nuages se chargent actiniquement. Des expé-riences récentes ont montré quo les rayons ultra-violets con-

tenus dans lo spectro solairo déchargent l'électricité néga-tivo et sont sans action sur l'électricité positive des conducteurs

qu'ils viennent à frapper.Los cirrus formés d'aiguilles do glaco, passant souvent au-

dessus do nuages éiectrisés, subissent leur influenco, et

sont chargés négativement à uno extrémité, positivement à

l'autre Si, dans ces conditions, les rayons ultra-violets émis

par lo soleil viennent les éclairer, leur partie négativo sera

déchargée et ils resteront chargés positivement.On voit donc qu'il sera possible de trouver dans l'atmosphère,

tantôt des nuages positifs, tantôt des nuages négatifs.

292.—Décharges atmosphériques.— Foudre.—Si deux nuages

chargés en' signes contraires viennent à passer l'un prèsdo l'autre, il pourra jaillir entre eux uno étincelle do décharge

qui égalisera leurs potentiels : c'est l'éclair; lo bruit de l'éclairest le tonnerre: Si l'étincelle jaillit entre un nuage et le sol, on

dit quo la foudre ost tombée.

Deux choses sont caractéristiques dans l'éclair : sa grande

longueur, d'abord, et lo fait que la décharge estv rarement

ORAGES 3i3

unique En offot i un nuago électrisé so comporte comme une

sério do conducteurs séparés par do petits intervalles i c'est

donc une sério de décharges qui se succèdent SOUP une très

grande longueur > de là le roulement du tonnerre, multipliéencore par l'écho du bruit sur les nuages et sur le sol. Ce sont

ces décharges successives qui précèdent parfois la décharge

principale, laquelle n'éclate souvent qu'après un crépitomentd'éclats moins vigoureux.

Il est facile do photographier les éclairs : il suffit,pour cola,

par une nuit d'orago, de braquer vers la région du'ciol où so

manifosto le phénomène, un appareil photographique dont

l'objectif ost découvert. Chaque éclair donne uno impressionsur la plaque Uno telle photographie pormot do déterminer

sous quel anglo l'oeil do l'observateur voit cette étincelle ; d'au-

tre part, le nombre do secondes écoulées entro l'éclair ot lo

tonnerre permet d'apprécier grossièrement sa distance puis-

qu'on connatt la vitesso de propagation du son, 33o mètres parseconde A l'aido do ces doux éléments, pn peut déterminer la

longueur do l'éclair. On a pu ainsi constater quo certains éclairs

avaient 5 et G kilomètres de longueur.Nous n'insisterons pas sur los effets do la foudre ni sur les

différentes catégories d'éclairs dont l'une, l'éclair en boule,dontl'oxistenco est incontestable, ost encore absolument inex-

pliquée.On désigne sous lonom d'Éclairs de chaleur dos éclairs qui

illuminent l'horizon sans qu'on entende le moindre bruit de

tonnerre : co sont simplement los reflets des éclairs d'un orago

trop lointain pour que le bruit du tonnerre puisse arriver à

notre oreille. L'exactitude de cet énoncé a été établie par de

nombreuses et concordantes obsorvations.

293.—Différentes sortes d'orages.—

Orages locaux. —Orages

circulants.— Co qu'on trouve toujours dans les orages, c'est uno

grande dépression barométrique déterminant un violent mou

vementd'as^consion

des couches d'air inférieures. Mais cette

dépression pont dépendro do deux causes distinctes t elle peutêtre purement locale et provenir d'un échauffement excessif, ou

provenir de la propagation d'un mouvement cyclonique, ot

3l.f MÉTÉOROLOGIE

voyager dans l'atmosphère, en passant au-dessus du lieu d'ob-

servation*

i° ORAGESLOCAUXou DECHALEUR.— Ces orages provenant d'un

échauffcment exagéré du sol, sont des phénomènes essentiel-

lement localisés ; ils éclatent surtout pendant les grandes cha-

leurs et seulement sur les continents, les océans n'étant pas

susceptibles de s'échauffer suffisamment pour produire le mou-

vement ascendant. Ces conditions sont réalisées au maximum

dans les pays do montagne, en Suisse, par exemple, pendant

l'été, et dans les grandes Iles océaniques tropicales, comme les

Iles Sandwich, où les orages de chaleur sont presque quoti-diens et ont lieu entre a heures ot 5 heures du soir.

a0 ORAGESCIRCULANTSou DE DÉPRESSION.— Ces orages sem-

blent être la manifestation d'une énergie électrique bien plusconsidérable i cela tient à ce que le centre cyclonique qui les

occasionne est entraîné dans un grand mouvement du circuit

atmosphériquo, commo celui do l'Atlantique nord, à son pas-

sage sur le continent. Ce mouvement, outre qu'il transporte le

météore, provoque un frottement considérable entre couches

d'airvoisines et développe encore do l'électricité. Ainsi s'expli-

quont, et ainsi seulement, les orages d'hiver quo l'on ne peutfaire rentrer, sous aucun prétexte, dans la catégorie des

orages do chaleur.

Dans co cas, le système atmosphériquo fonctionnerait commo

une machine à influence, analogue à lamachiuo de Hollz, dans

laquelle on met, une fois pour toutes, uno charge électrique dé-

terminée, qui sert, moyennant l'intervention d'une énergie mé-

canique extérieure, à entretenir et à développer la manifesta-

tion continue d'électricité.

294. — Grêle. — 11 est à remarquer que c'est presque tou-

jours pendant les orages que la grêle apparaît ! le mouvement

ascendant violent, qui occasionne ou accompagne les orages,

est, en effet, uno condition propice au brassage des gouttelettes

après leur première congélation et à leur contact répété avec

dos gouttes encore surfondtics. Nous no devons donc pasêtre surpris de voir les deux phénomènes so manifester

simultanément.

ORAGES 3l5

Étant donné les dégâts que la grêle cause dans les exploi-tations agricoles, les cultivateurs so sont demandé s'il no serait

pas possible d'éviter la chute de la grêle en arrêtant la cause

de sa production, c'csf-à-diré en forçant lo nimbus orageux à se

résoudre en pluie fine A cet effet, on a installé, dans beaucoupdo vignobles do France, de Suisse, d'Autriche, des canons

paragrèles, sortes de tromblons qui lancent.vers lo nuago la

masse gazeuse provenant de la détonation de ioo gr. do

poudre, ébranlent les couches d'air ot amènent la précipitationde la pluie. Les résultats do ces tirs, merveilleux au dire do

quelques-uns, sont contestés par d'autres. Il est justo d'ajou-

ter, cependant, que l'emploi des canons paragrèles se vulgarisede plus en plus.

295.—Dégagement d'électricité dans les éruptions volcaniques.— Un fait fréquemmnt observé, c'est que des éclairs puissants

accompagnent les éruptions volcaniques intenses, et jaillissentautour du cratère, à une hauteur plus ou moins grande dans

l'atmosphère Le fait a été affirmé une fois do plus lors do la

vécente et terrible éruption qui a ravagé la Martinique pen-dant l'été de 190a. On a même cherché dans les phénomènes

électriques lo cause de cette manifestation volcaniqueC'est exactement le contraire L'électricité qui accompagne

les éruptions est un effet et non une cause.

Les éruptions, sont toujours accompagnées, outro los projec-tions de matières ignées, d'une formidable émission de vapeurlancées hors du cratère sous uno pression qui atteint et dépasse

peut-être des milliers d'atmosphères. Dans ces conditions, lo

volcan fonctionne comme l'apparoil classique, qu'on*trouvo dans

tous les cabinets do Physique, qui s'appelle : la machine élec-

trique d'Armstrong, et dans lequel on développe do l'électricité

en lançant un jet do vapeur. L'explication du phénomène, on

le voit est foçt simple et très naturelle

296. — Aurores polaires.— Dans les régions froides voi-

sines dos cercles polairos, on \oit souvent le ciel comme

embrasé do grandes nappes lumineuses, do formes et de cou-

leurs variées.

3lO MÉTÉOROLOGIE

Quelquefois elles sont immobiles, d'autres fois elles sem-blent darder des rayons. Ce sont des arcs à bords irréguliersqui émeltent des lueurs plus fortes, par intermittence, danscertaines directions ; on voit aussi des bandes qui semblent se

replier sur elles-mêmes, en ondulant comme les plis d'une

vaste draperie lumineuse. Dans l'hémisphère nord, on les

appelle aurores boréales, et dans l'hémisphère sud elles por-tent le nom d'aurores australes.

Leur hauteur est très variable : clic peut atteindre ioo kilo-

mètres, et, dans certains cas, le phénomène se produit près du.

sol, puisqu'on a vu des aurores polaires se projeter sur

des collines au voisinage du lieu d'observation.

L'origine des aurores polaires est évidemment une décharge

électrique en forme d'cllluve Mais d'où vient cette déchargo ?

c'est co qu'on est réduit à supposer. En tous cas, uno explica-tion très plausible, et admise aujourd'hui par beaucoup de phy-

Fig. n;.

AURORESPOLAIRES 3»?

sicicns, consiste à attribuer cetto effluve à uno déchargé ontro

les cirrus, ôleclrisôs positivement, coinmo nous l'avons vu,

par l'action des rayons ultra-violets, et les masses négatives

de l'air ambiant.

297.— Particularités des aurores polaires. —Les aurores polai-

res n'apparaissent pas avec la mémo fréquence en tous les pointsdes zones glaciales : elles sont en nombre maximum sur la

ligne noire quo montre la figure 117 qui donne la forme des

courbes isochasmeé, lignes réunissant les points de la Terro

où l'on observe annuellement le môme nombre d'aurores.

On voit, sur cette figure, une ligne pointillée appelée ligne

neutre : Au nord de cette ligne, par exemple au Spitzberg et

au Groenland, on observe les aurores dans la partio sud du

ciel. Au sud de cette ligne, au contraire, c'est toujours vers le

nord du ciel qu'elles apparaissent.Au nord et au sud de ligne do maximum des aurores leur

nombre va en diminuant.

C'est au printemps et à l'automne qu'elles apparaissent de

préférence11 parr.lt exister une relation entre la fréquence des au-

rores polaires et les époques d'importance relative des taches

du Soleil. Ce'qui est incontestable, c'est la relation étroite qu'il

y a entre les aurores polaires et le magnétisme terrestre

Ainsi, le sommet des arcs lumineux ost toujours sur le méri-

dien magnétique; les rayons, les plis do draperies quo pré-

sentent les aurores, sont parallèles à l'aiguille d'inclinaison, et

semblent se diriger vers lo point du ciel où lo prolongementde cette aiguille irait percer la voùto céleste

Do plus, l'apparition dos aurores coïncide presque toujours

avec les perturbations magnétiques, pendant lesquelles l'ai-

guille aimantée subit d'anormales oscillations. Les courbes do

la figure 44 (p* ,aa) montrent, plus nettement quo toute expli-

cation, la connexité des trois phénomènes.On no connaît pas la loi qui régit ces relations; mais ce qu'on

peut légitimement penser, d'après cela, c'est que les aurores

polaires révèlent l'existence de courants électriques dans

l'atmosphère

XXX

TEMPÉRATURE. — CLIMATS

298. — Résultante des actions météorologiques".— Nous avons

étudié, au moins dans leurs grandes lignes, les actions météoro-

logiques principales qui constituent les phénomènes de l'atmo-

sphère : pressions atmosphériques, vents, pluies, orages, etc..

H est un dernier élément, important par-dessus tout dans

les conditions do la vie et qui dépond des actions de tous les

autres, c'est la température. Et c'est la réunion de cet élé-

ment et de tous ceux que nous avons étudiés qui constitue le

climat d'un pays.

299.— Mesure des températures.—Nous no décrirons pas lo

thermomètre ordinaire; cet instrument fondamental do la Phy-

sique est étudié à fond dans les ouvrages qui traitent de cetto

science. Nous ne parlerons pas de la conversion des diverses

échelles, l'échelle centigrade étant aujourd'hui usitée partout,sauf en Angleterre

Nous indiquerons seulement l'utilité qu'il y a à employer,

pour suivre la variation que subit la température de l'air,

le thermomètre enregistreur, aujourd'hui employé partout

(lig. iao) et dont l'inscription mécanique repose sur lo môme

principe que celle du baromètre enregistreur. Cet instru-

ment remplace avec avantage le vieux thermomètre à maxima

et minima, puisque non seulement il donne la température la

plus haute et la plus basse, mais encore la température inter-

médiaire à tous los instants do la journéeComme cet appareil ost un instrument de variation, il faut

prendre chaque jour, à une heure déterminée, la température

TEMPÉRATURE.— CLIMATS 3tg

avec un thcrmomètro à mercure précis, pour avoir la positionexacte d'un des points de la courbe

Certaines précautions doivent être prises pour avoir des

observations exemptes do causes d'erreur ; il faut préserverle thermomètre de l'insolation directe, du vent, et du rayonne-ment des corps voisins ;on lo place, qu'il soit simple ou enre-

gistreur, sous do petits abris spéciaux à doubles parois et

à circulation d'air, qui abritent aussi le psychromètre et les

autres instruments, sauf le pluviomètre installé à décou-

vert à côté d'eux. Quand on no disposo pas do l'abri pré-

cédent, on prend, pour observer la température, uno pré-caution simple et efficace : on attache lo thermomètre au

bout d'une ficelle, et on le fait tourner comme uno fronde

pendant quelque temps; on lit alors très vite la température

L'oxpéricnce a établi la légitimité do co mode opératoire et

consacré le thermomètre-fronde.

300.—Variation de la température avec l'altitude. — Inversions

de température. —La décroissance de la tompératuro dans l'air

libro à mesure qu'on s'élève au-dessus du sol, est un phéno-mène complexe. Si l'on a affaire à do l'air parfaitement sec, on

observe, en général, uno décroissance do tompératuro de

i degré pour ioo ou 101 m d'élévation. Si l'air considéré con-

Fig. 118.

3ao MÉTÉOROLOGIE

tient de la vapeur d'eau, mais en quantité insuffisante pour lo

saturer, cet abaissement n'ost plus quo do i° pour 104 ou

io5 mètres. L'air est-il saturé de vapeur? alors le refroidisse-

ment ost beaucoup plus lent, et l'abaissement de températurou'est plus quo d'un degré pour i5o ou aoo mètres, suivant la

température et la pression initiales ; cela so comprend, puis-

que, la vapeur étant saturante, se condense en arrivant dans

des régions plus froides, et que cette condensation restitue do

la chaleur.

Dans les couches intérieures de l'atmosphère, il faut compteraussi avec l'influence du sol. Pendant la nuit, le sol so refroidit

plus vite que l'air. L'abaissement do température au voisinagedu sol peut môme être tel quo lo thermomètre y indique un

degré inférieur à celui qu'il indiquerait à une certaine hauteur

au-dessus du lieu de l'observation. La température augmente

donc, à partir du sol jusqu'à cette hauteur, pour diminuer

ensuito quand on s'élèvo davantage. C'est le phénomène do

l'inversion de la température.Un phénomène inverse sô produit aux grandes altitudes :

il a été mis nettement en évidence par M. Teisserenc

do Dort qui a résumé les observations enregistrées para3(3 ballons sondes, lancés dans les airs avec des appareils

enregistreurs.Ces ballons ont dépassé l'altitude do 11 kilomètres et

74 d'ontro eux ont atteint la hauteur do 14 kilomètres, ce dont

fait foi la courbe du baromètre Richard qu'ils emportaient.

Or, les courbes correspondantes du thermomètre ont mis

en évidence un fait remarquable : La décroissance do la tempé-raturo avec la hauteur, qui augmonto à partir des 'couches

basses, au lieu de so maintenir à mesure quo l'on s'élève,

comme on l'avait supposé, passe par un maximum et diminue

rapidement pour devenir à peu près nulle à une altitude qui,dans nos régions, est à peu près de M kilomètres.

A partir d'une certaine hauteur (qui varie, suivant la situation

atmosphérique, entre 8 et 1a kilomètres) commence uno zone

caractérisée par une faible décroissance do la température, ou

môme par uno croissance légère Cette zono parait avoir plu-sieurs kilomètres d'épaisseur.

TEMPÉRATURE..--i CÛMATS &f*

Cette belle découverte'., a été pleinement confirmée* paritéstravaux du Météorologiste allemand Assmann./ldh pèt\t' donc

affirmer qu'il existe un courant aérien moins froid; kl dès alti*

tudes. do io à 10 kilomètres. .Y : _.:;.-:/-:;ÏV

On voit par là quelle est l'utilitédë l'exploration do 1la haute

atmosphère par des ballons, munis' d'instruments! enregis-

treurs, qu'on y lance librement. Quand ces ascensions seront

nombreuses (il faudrait qu'elles fussent quotîdionnosot qu'elleseussent lieu simultanément dans beaucoup de stations) cjles

fottrnirontdes résultats qui permettront de serrer de beaucoup

plus près la loi générale de lacirculation atmosphérique que Pon

n'étudie, jusqu'à présent, que dans les couches inférieures. -

301. — Variations diurnes de la température.—Quelle que soit

l'époque de l'année, la courbe qui traduit les variations-diurnes

do la tompératuro moyenne a la formo de la figure 119, l'heure

du maximum M est, en général, a heures de l'après-midi, celle

du minimum m est toujours comprise entre 3 et 6 heures du

malin, sauf en hiver où ello est rclardêe

Quant à l'amplitude MM' du maximum et mm' du minimum

nu-dessus et au-dessous de la température moyonno TT' de la

journée, ello varie suivant les saisons, les latitudes, l'altitude et

les climats. La somme des longueurs MM' et mm' so nomme

l'amplitude totale. , •

A Paris ot dans les régions tempérées, elle est plus forte'en

été qu'en hiver ; à l'équatcur, ollo est toujours très faible. <Au

polo même, elle est nulle, puisque lo jour dure six mois et là

nuit six mois ; il n'y a plus qu'une variation annuelle. '• •»

tkttOËT. Gèopbyilque il

FJg. 11g.

3i» MÉTÉOROLOGIE

1 La nébulosité influe beaucoup.sur l'importance do la varia-

tion diurne ; à Paris, par ciel clair, l'été, l'amplitude totale

atteint |5° ; ello so réduit à 4° ou S" si le ciel est couvert.

On conçoit qu'une station maritime, entourée d'uno masse

d'eau à grande chaleur spécifique dont les variations do tempé-rature sont faibles, présente uno très petite amplitude totale,et que cette amplitude soit beaucoup plus grande au milieu

d'un plateau continental. Ainsi, à Alger, on été, ollo n'est quedo 7*,.alors, qu'elle est de i89à Biskra.

Quand on s'élèvo dans l'atmosphère, l'amplitude totale dimi-

nue également, ce qui ost rationnel puisqu'on réduit, eu raison

inverso du carré do la distance, le rayonnement envoyé par le

sol qu'on laisse au-dessous do soi. C'est ainsi qu'à Paris, en

juillet, l'amplitude totale de la variation diurne est. 90 au niveau

du sol, et 5* seulement au haut do la tour Eiflcl.

302. — Variations annuelles de la température.— Pour étudier

celte variation, on se sort des douze moyennes mensuelles,quol'on porte en ordonnées, alors qu'on prend pour abscisses les

mois do l'année Voici l'expression graphique des résultats de

l'observation:

Sauf dans les régions équatoriales, la tompératuro annuelle

présente toujours un minimum ni en janvier-février et un

maximum M en juillet. La courbe figurative a donc l'aspectde la figure tao.

La somme des doux amplitudes, MM' du maximum au-dessus

rig. 110

;"'TEMPÉRATURE.-[CLIMATS [̂''i^)-\:'^^î0M0

et mm'du minimum au-dessous de làtempérature^oyôljîtip

TT' de l'année, s'appello l'amplitude totalede\ïàwritiïfàn&iPlusieurs causes font varier cette amplitude totale. Âylàtii

tude égale, ello est faiblo pour les régions maritimes, fprto'

pour les stattons continen-

tales. Ce qui est logique,l'eau étant un régulateur do

température et un réservoir

de chaleur. -

Elle est d'autant plus faible

qu'on va plus près de l'équa-tcur, où les durées des jourset des nuits subissent moins

do variation; ello augmente vorsles pôles où les jours des mois

d'hiver sont très courts et ceux des mois d'été très longs.

Fig. ui.

Fig. lia. —Température»moyennesde»dtver*parallèlesde l'hémUphtrenord,

Enfin, dans les régions de la zone torride, entre l'équatcur et

3i4 MÉTÉOROLOGIE,

les tropiques,, la courbe a une forme différente: elle montre

pendant l'année, deux maxima et deux minima (fig. lai). Co

résultat, concorde avec celui quo nous a fourni l'àctinométric

et qui donne los variations de la quantité do chaleur reçue par

l'équaleur pendant l'année; les rayons du Soleil étant normaux,

aux équinoxes, pour les points do la Terre situés sous l'équa-

tcur, la température y aura deux maxima, en M et M,; les rayons

atteignant les obliquités maxima aux solstices, il y aura deux

minima m et /»,.

Sous l'équatcur même, les 4 points m' M' m', M', sont éqnl-dislants. A mesure qu'on se rapproche du tropique, M et M'se

ressorront, so' rapprochent l'un do l'autre ; au tropique, les

deux maxima sont confondus cf restent confondus pour toutes

les régions situées entro lo tropique et le pôle; la courbe

reprend alors la forme do la figure tao.

Fig. i'i3.—Températuresmoyenne»desdiversparallèlesde l'hctnlspbt-rcsud.

, .:.."'; TEMPÉRATURE.— CLIMATS , *»*'303.'— Variation de la température à la surface de la Terre.*-

Isothermes. — Si l'on possède des valeurs do la tompératuro

moyenne flrt/îMeWcpourdifféreiits points delà Terre, ces valeurs

étant soigneusement réduites au niveau do la mer, on peut réu-

nir'par une ligne continue les points qui présentent là mémo'

valeur de cette moyenne On a ainsi la ùavlo deB isothermes

annuelles (planche XII) dont l'examen est extrêmement instruc-

tif et nous conduit à plusieurs conclusions importantes :

Fig. uj. —Comparaisondes tempe-raturesmoyennesannuellesdes mêmesjamuaosnordet sud.

t" La moyenne de température, a latitude égaie, est puis eievce

dans l'hémisphère nord que dans l'hémisphère sud. — Commo,d'ntttro part, nous avons vu, on actinométrie, quo les doux

hémisphères recevaient, pendant l'année, des quantités égalesdo chaleur solaire, on ne poui attribuer co fait qu'à l'inégale ré-

partition des océans ot des continonts : l'hémisphèro nord est

essentiellement continental, l'hémisphèro sud, au contrairo, est

essentiellement océanique Les courbes des figures taa ctia3,tracées uniquement d'après los données do l'observation mon-

trent ncttoiuenl les différences qui existent, h latitude égale, en

faveur do l'hémisphèro nord jusqu'à la latitude 45°, nu delà do

laquelle l'inverse a lieu. Cola so comprend aisément, car rhé>

misphèro nord étant continental, dans los latitudes comprises

3i6'

MÉTÉOROLOGIE';

entré o et 45* les Terres plus chaudes que les Mers, lui assu-

reront un surcroît de chaleur. Au contraire, dans les contrées

froides, les Terres 3ont plus froides quo les Mers. La figure

ia4 sur laquelle on a tracé la courbe des températures annuelles

de chaque latitude pour les deux hémisphères montro très

nettement l'inversion à la latitude de 45"; les deux courbes so

traversent, en effet, en un point correspondant à cetto latitude

Si donc on prend, sur chaque méridien géographique, lo point de

ce méridien dont la température moyenne ost la plus élevée et

qu'on joigne les points ainsi obtenus, on a un équateur thermique

irrégulier et toujours au nord do l'équateur géographique. C'est

pour cette raison que la zone des calmes équatoriaux, et, par

suite, la ligne do séparation des alizés est toujours au nord de

l'Equateur.a° Les côtes occidentales des grands continents de l'hémisphère

nord sont plus chaudes que les côtes orientales. — On voit en

effet quo Terre-Neuve, par exemple, qui est un pays froid, où

la mer, pendant l'hiver, est encombrée de glacos, so trouve à la

même latitudo que Cherbourg dont on connaît lo climat tem-

péré ; New-York dont lo port est parfois glacé pendant l'hiver,est à la latitude do Lisbonne, et enfin Shangaï, où les hivers

sont si rigoureux, est à la latitude du Sud-Oranais et d'Alexan-

drie.

La proximité des pôles ou do l'équateur n'est donc pas

l'unique cause qui règle la températuro moyenne d'un lieu ;

les grands facteurs de répartition sont la circulation mari-

time et aérienne et la répartition géographique des terres ot

des mers ; les courants marins sont des véhicules do cha-

leur ; les courants atmosphériques, qui les surmontent,

suivent les mémo routes, et commo ces roules, dans l'hémi-

sphèro nord, par exemple, vont du S.-0.auN.-E.,on peut pré-voir que les isothermes seront relevées vers l'Europe, dans le

sens do la marche des courants. C'est co qu'on observe très net-

tement, en particulier par Visolhtrmc annuelle o", qui passe ou

Europo bien au nord do la Norvège, au-dessus du corclo

polaire, alors qu'en Amôriquo elle descend presque jusqu'àl'embouchure du Saint-Laurent, bien au-dessous do ce cercle.

3° Au-dessus des grands océans, la température est plus régu-

LIGNESISOTHERMES :'\ \ :'s'M-~f;ïf&f&

Hère. —Cola se voit à la régularité des isothermesâii-dôi^sV

des mors, surtout au-dessus des vastes mers du Sud, où elles

sont presque des parallèles géographiques. , Y;Y '>

304. — Isothermes de janvier et dé juillet, —r Mais la moyenneannuelle ne donne pas d'indications suffisantes sur les climats.

En effet, prenons deux stations A et B où la moyenne annuelle

de tempôrattiro soit i5". En A, la température moyenne do

chaque mois reste égale à i5* pendant toute l'année; en B, au

contraire, la moyenne des mois froids est 5°, colle des mois

chauds 30°. Les deux? moyennes annuelles sont égales, et

cependant A jouit d'un climat régulier, B d'un climat excessif.

11est donc indispensable, pour Se faire uno idée dés climats

des diverses régions du globe, de poursuivre notre étude plus

loin et de construire les cartes des isothermos pour un.mois

froid et un mois chaud ; les planches XIII et XIV retracent

los isothermes de janvier et colles do juillet.Sur la carte de janvier (Pi. XIII), l'influonco du Gulf-Stream

apparaît encore plus nettement ; l'isotherme zéro, relevée sur la

côto d'Europe, bien au nord de la Norvège, s'abaisse, on Amé-

rique, jusqu'au centre des États-Unis, montrant ainsi que, alors

quo la température moyenne do janvier est zéro aux environs

de New-York, elle est de i5* à Cadix à la môme latitude.

On voitaussileforinidabloabaisscmentdotempératurodupla-

toauasiatiqueoù les isothermes entourent une zonodo minimum

dans laquelle la température moyenne do janvier est de 4©' au-

dessous do zéro, au nord de la Sibérie. Do mémo, dans l'Europe

orientale, nous avons l'isotherme zéro dans la péninsule des

Balkans, alors que Naples et l'Adriatique, à latitude égale, of-

frent uno moyenne do -f- «o°. <

L'Australie, continent tout à fait isolé au milieu de la mer

présente uno apparence remarquable. En janvior, c'est l'été

austral, c'est aussi lo maximum thormiquo : or les isotherme*

australiennes sont concentriques et parallèles aux côtes de l'Ile

où la tompératuro croit régulièrement jusqu'au contre; c'est un

exemple très net do l'influonco des océans; on retrouve en

partie celte concentricilé dans l'Afrique du Sud.

5M;*la carte de juillet (PI. XIV), nous avons également des

3i8 MÉTÉOROLOGIE

obsoi'vations intéressantes. Ici, c'est l'hiver austral : l'isotherme

zéro, romonto jusqu'au cap Horn ; los isothermos dos mors du

Sud ont uno régularité presque géométriqueMais au nord de l'équateur règno l'été, et nous retrouvons

la concentricilé des isothermes dans les régions entourées

d'eau ; dans le Sahara et l'AIViquo australe, où ollo ost très

remarquable, en Arabie, en Espagno,au Mexique On romarquoles hautes températures (isothermes 3o et 35") qui succèdent,

sur le plateau Asiatique, aux isothermes — io° ot— ao* do jan-vier et qui font do cette région lo typo des climats excessifs.

COURUESISANOXIALKS.—Les courbes des figures laa et ia3 ont

été construites .en prenant les températures moyennes do chaque

parallèle : elles nous ont montré l'avantage dont bénéficie l'hé-

misphèro nord.

Considérons uno station, située à uno latitude déterminée

Si tout so passait régulièrement, ello aurait,.pour un inojs

donné, la moyenno correspondant à cetto latitude En réalité

elle a uno autre moyenne, en excès ou en défaut sur la moyonno

théorique Cet. excès ou co défaut constitue l'anomalie do la

température do la station pour le <mois considéré. Elle est

positive ou négativo suivant qu'il s'agit d'un oxcès ou d'un

défaut. ••'•'/

TEMPÉRATURE.— CLIMATS 3»J

Si l'on construit les courbes qui réunissant.los lieux du

globo pour lesquels los anomalies sont los mèinoB, on a dos

courbes isanomales. Nous donnons Ici les isanomalos do

janvior(fig. iaa)ot celles do juillet (fig. ia6) pour l'hémisphèronord. Cos courbes sont très instructives et confirment co quonous savons déjà sur 1" rôlo relatif do la Torro ot dos Mors.

C'est ainsi qu'on janvier, l'anomalio ost positivo sur los

mors, négativo sur los continents. C'est lo contrairo en juillet.

305. — Climats réguliers. Climats excessifs. Climats moyens. —

On voit, d'après tout co qui précède, qlto lo régime des tempéra-tures sur divers points du globo, peut ètro très.différent :

constante ou à peu près dans certaines contrées, la température

pout subir, dans d'autres, dos écarts considérables. C'est co

régime qui s'appelle lo climat d'un lieu t il petit ôtro régulier,

excessif ou moyen.

LE CLIMATnKGULiKH.— On appollo climat régulier ou climat

marin, un régimo do température dans loquol la moyennemensuelle,du mois lo plus chaud no diffère pas de plus de

io» do celle'du mois lo plus froid. Le climat des Iles océa-

niques ost, par excellence, tempéré, surtout celui de Madère

ot.'des Açoros (7* do différence entre janvier et juillet).

3)0 MÉTÉOROLOGIE•

Le CLIMATEXCESSIF,— C'est celui dans lequel la différonco,

entre la moyonno du mois lo plus froid ot le plus chaud,

dépasse ao*t type par oxcollonco, le climat do l'Asio centralo

et do la Sibérie En Europo, uno région bien caractérisée de

climat excessif est la péninsule des Balkans ; à Bucarest, par

exemple, alors quo les étés torridos y rappellent ceux do l'Al-

gérie, los hivers sont rigoureux à l'oxtrémo ; ot cependantBucarest ost à la latitude do Naplcs dont on connaît los hivers

si doux.

LB CLIMATMOYEN.— C'est celui dans kquol l'écart entro la

moyonno dos mois froids et des mois chauds oscillo entre IO"

et ao*. C'est lo climat de l'ouest do la Franco et, on particu-

lier, do Paris.

306. —Températures extrêmes observées. — Pôles du froid.—

H est intérossant do savoir quelles sont los températuresextrêmes observées par l'hommo à la surface du globe

Les températures, les plus élevées ont été observées au

Sahara ; malgré l'incortitudo quo présontent souvent ces sortes

de documents, on peut admotlro pour certain que la tompéra-turo -f- 5o% à Cjombre, ost souvent réalisée dans co désert. En

France, lo maximum observé a été + 4 i*a.

Les températures les plus basses ont été cbservées en Sibé-

rie, à Vorkhoïantsk, près d'Iakoutsk. On y a observé uno tem-

pérature do 72" au-dessous de zéro. Si l'on remarque en môme

temps quo l'été on a relevé dans celte même station une tom-

pératuro de -f- 3i°,5 à l'ombre, on voit quo, dans lo courant do

l'année, les habitants do cette région subissent un saut do

tompératuro de cent trois degrés) C'est bien là le type du

climat excessif: heureusement quo l'anticyclone permanent qui

piano sur la Sibérie pondant tout l'hiver, rend, par l'absence

du vent, cetto tempôraturo à peu près supportable.• C'ost celte région qui semblo être, jusqu'ici, le pâle du froid.

Cependant, la forme des isothermes do Janvier, au'nord

do la baio d'Iludson, parait indiquer un second pôle du froid

dans l'archipel arctique et il semble résulter des observations

réunies par les derniers explorateurs qui ont séjourné au

TEMPÉRATURE,— CLIMATS 3»l

Groenland, qu'il y a égalomont un minimum de températureun centro do colto région dont la surfaco ost couverte d'une

couche de glaco do plus do 1000 mètres d'épaisseur,Il faut remarquer quo, toutes les fois qu'une ôro de grands

froids s'établit sur uno région ot y subsiste quelque temps,ello est toujours accompagnée d'uno èro do hautes pressions sur

les mêmes pays : los carlos dos isobares ot des isothermes se

complètent donc l'uno l'autre.

C'est ainsi que, pondant lo terrible hiver do 1879, toute

l'Europe occidentale était soumise à des froids rigoureux, eu

mémo temps qu'une zone do hautes pressions persistait au-

dessus d'ello 1 los cartes d'isothermes et d'isobares du mois do

décembre do cotto .uu>o montrent d'une façon remarquablela concomitanco dei doux phénomènes.

307. — Constance et variabilité des climats, — L'étude des

fossilos montro que les conditions de la vie ont beaucoup varié,à travers* les Ages, à la surfaco de la Terre. .Mais ces variations

étaient liées à la succession des périodes géologiques, ot leur

étude est du domaino do la Géologie Co qui nous intéresse,

c'est do savoir si, sur la Terre telle qu'elle est maintenant, les

climats représentent un régimo stablo ou sont sujets à varia-

tions. ,

Ce n'est guèro que depuis cent ans qu'on a fait des observa-

tions météorologiques méritant confianco, tant par la valeur

des observateurs que par la précision des instruments, Cotte

période est trop courte pour pouvoir faire servir ces observa-

tions à des conclusions relatives à la permaneuco des climat?.

Là seule indication quo l'on ait dans l'histoire est déduito do

la culture do certaines plantes dont lo développement ou

l'arrêt dépend des moyennes climatériques.La permanence des variétés de plants do vignes, dans uno

môme région, semble établie par les documents les plusanciens, depuis les « agriculteurs » latins jusqu'aux chroni-

queurs du moyen Age Rien n'est délicat commo la qualité du

fruit de la la vigne : la plus petite modification climatérlquoaurait déplacé la position des zones viticolos. Or, l'histoire

raconte qu'on Bourgogne, dit moin?, cette position n'a pas

33» MÊTÊOROIOGIE

changé depuis l'èro chrétienne Dans Fllodo Chypro, à l'est du

bassin méditerranéen, les conditions do culturo du dattier

sonsiblo à des différences do température moyonno do un degré,n'ont pas changé depuis les historiens grecs. Il semblo donc

quo, au moins dans ses parties moyennes, lo climat do la Tcrro

n'ait pas varié depuis la périodo historiqueEn est-il de mémo des régions polaires ? Il ost probable quo

là, do grandes modifications ont eu lieu, et quo lo climat du

Groenland, par exemple, n subi do fortes variations : les ruines

des établissements Scandinaves semblent en porter témoi-

gnage En tous cas, c'est là un point, encoro assez obscur, do

l'histoiro du globe

308. — Action de l'homme sur les climats. — Mais il n'est pas

impossible à l'homme de modifier lo climat d'un pays pard'immenses travaux.

Au premier rang so placo la création do mers intérieures,

souvent proposées dans lo nord do l'Afrique Probablement, la

tompératuro moyonno do ces régions serait modifiée à la suito

d'un travail do cetto nature

Vient ensuite lo reboisement des montagnes : en transfor-

mant des surfaces nues en surfaces couvorlcs do végétation,il est certain qu'on modifie le régimo hydrographique d'uno

région.

Enfin, uno dornièro éventualité est à examiner : cello dans

laquello des travaux exécutés par la main do l'homme vien-

draient à modifier l'itinérairo des courants marins.

Incontestablement, si l'on obstruait, par uno muraille sous-

marino qui no serait pas irréalisable, lo canal de sortie du

Gulf-Stream, entre la Floride et Cuba, lo cours do co fleuve

d'eau chaude serait modifié ; et modifié gravement serait aussi

le climat des côtes occidentales do l'Europe 11 ost peu pro-bable que cet orifico soit jamais comblé, soit par dos coraux,

soit par dos constructions : cepondant il était intéressant de

montrer la possibilité do l'expérience, et la faculté qu'a l'homme

d'agir sur des phénomènes météorologiques qui semblent

soustraits à son action, on agissant.sur los phénomènes ma-

rins connexes qui lui sont plus directement accessibles.

TEMPÉRATUREDUSOL.— DEGRÉ.GÉOTHERMIQUE 333

309. — Température dusol. — La tompératuro do la surface du

sol dépond do son isolation pondant lo jour, do son rayonne-ment pendant la nuit ; ollo subit donc des oscillations considé-

rables. Nous avons vu (3oo) queco rayonnement devonait, parfois,assez intenso pour amoncr uno/m'f/vmm dans la tompératuro des

couches d'air successives, qui, au lieu d'ôlro plus froides à

mesure qu'on s'élève, présentent, au contrairo, un maximum

do tompératuro à uno hauteur déterminée, tandis que les

couchos au contact du sol sont plus froidos. La tompératurodo la surfaco du sol exposéo au soleil pout devenir considé-

rable : ello atteint -f- 8q* dans lo Sahara.

A l'intérieur du sol, les variations do la tompératuro extérieure

so propagent mal, etlontomont. A Bruxelles, où des oxpérioncestrès suivies ont été faites, on a constaté qu'un maximum ther-

mique do l'atmosphère observé lo ao juillet n'était accusé quolo 9 octobre par un thormomètro enterré à 3 mètres de profon-deur. Cetto lenteur do propagation des fluctuations de la tompé-raturo oxtérieuro fait qu'on trouvo rapidement, à uno certaine

profondeur, dans tous les pays, une couche de température

invariable, au-dossous do laquelle dos variations diurnes ou

annuelles ne so font plus sentir : à Paris, dans les caves do

l'Obsorvatoiro (a8 métros do profondeur) lo thermomètre

accusa, depuis plus de cent ans, uno température de II*,7,constanto à un vingtiômo degré près.

•

La profondeur à laquolto on trouvo cetto couche dépend do

plusieurs conditions i d'abord de la plus ou moins grandeconductibilité thormiquo dont sont faites les couchos supé-rieures, ensuite et surtout de l'importanco quo prennent los

variations do la tompératuro. Dans lo pays où l'amplitudetotale de la variation annuelle est, considérable, la profondeurà laquello.il faut descondro pour trouver la couche invariable

est plus grande.Dans les pays équatoriaux, elle so rencontre à quelques

mètres seulement de profondeur. Dans nos climats, c'est entre

18 et ao mètres qu'elle so trouvo généralement,

310.—Accroissement de la tempérât jrè àveo la profondeur.—

Degré géothermique*—Au-dessous de cette couche invariable, la

131 MÉTÉOROLOGIE

tompératuro augmente régulièrement à mosuro qu'on s'en-

fonce dans l'intérieur do la Torro : alors, ce n'est plus la

chaleur solairo qui so fait sentir, c'est la chalour interne dont

on ressont l'action à mosuro qu'on so rapprocho do la masse

ignéo logéo sous l'écorco terrestre

En général, l'accroissomont do la tompératuro est d'un degré

pour 33 mètres do profondeur, soit 3" pour ioo mètres

environ. Cetto augmentation constanto do la tcmpéraluro avec

la profondeur a reçu un nom : los géologuos l'appellent lo

Degré géothermique. Co n'est pas un nombro constant, mais

qui vario suivant les stations, co qui est rationnel, la conduc-

tibilité dos diverses roches n'étant pas la même Lo chiffre

donné plus haut ost un chiffra moyen.C'est grâce à la connaissance du degré géothermique quo

l'on peut so faire uno idéo do l'épaiiseur de l'écorco terrestre.

Supposons le degré géothermique invariable : nous voyons

que, si un accroissement do i degré correspond à uno des-

cente de 33 mètres, nous dovons trouver la tompératuro do

i ooo degrés a 33 ooo mètres au-dessous du sol, et 3 ooo degrésà 3x33ooo, c'ost-à-diro à 99 kilomètres do profondeur.

Or, à 3 000 degrés, tous les corps solides quo nous con-

naissons sont fondus. Donc l'écorco terrestre no peut pas pré-senter uno épaisseur do plus 100 kilomètres, soit la 63* partiodu rayon de la Terre

XXXI

PIIÉYIS10N8 MÉTÉOROLOGIQUES

311. — Centralisation des observations. —Indépendamment

des symptômes locaux qui peuvent servir d'indication pour les

changements do. tomps, il y a dos symptômes généraux qui,

logiquement utilisés, augmentent beaucoup la probabilité avec

laquelle on peut, non pas a prédiro » mais a prévoir» le tempsdans un délai, d'ailleurs, toujours très court,

A cet effet, on n organisé, grâco a l'initiative do l'astronome

Loverrier, on i855, un servico météorolôgiquo général, quicentralise en un seul point les observations faites on un

grand nombro de stations disséminées srr une vaslo étendue»

C'est le Bureau central météorologique qui, on Franco, est

chargé do publier, chaque jour, sous forme do carte synop-

tique, ces résultats que lui transmet le télégraphe, et do

prévenir par dôpécho, les ports ot les principaux contres

agricoles des prévisions qu'on peut déduiro do co travail, au

point de vue du « temps » à venir.

Aux États-Unis, où co servico, confié au Weatfier Bureau,

ost parfait, les observations transmises sont toutes faites ri-

goureusement à la même heure du.môme méridien : 8 heures

matin et8 heures soir. En France, malheureusement, les obser-

vations recueillies au Bureau central correspondent souvent à

desécartsde 4 ot 5 heures, durant lesquels de profondes modi-

fications ont le tomps d'affecter l'état de l'atmosphère. Cepen-

dant, tel qu'il est, notre Bureau rend d'incalculables services.

312.—CartesmétêorologiqUes,—LosrésultalscortYenablemontréduits sont chaque jour portés sur deux cartes, l'une (flg. 127)

336 NÈTÉOliOLOGIR

consacrée à la pression barométrique, l'autro (flg, ia8) a la

température et a ses variations. Ces eartos sont publiées chaque

jour.Outro les isobares et les isothormes, elles portent d'autres

lignes, numérotées en chiffres romains : co sont les lignes qui

réunissent,les lieux où la pression a varié do la mémo quan-tité pendant un jour ; quinze millimètres, par oxcmple. Ce

sont les lignes inégales variations s barométriques* Sur les

cartes des températures on trouve également des lignes<Végales variations therniométriqueè. Ces lignes sont appeléesisanomales. Leur importance est considérable, quand'il s'agitde prévoir l'arrivée des bourrasques, commo nous allons ;lomontrer.

Fig. nj.

PRÊVISIOXSNÊTÉOROLOGIQVSS 3J>

C'est on comparant ces eartos synoptiques avec celles de la

voillo, qiie l'on peut avoir dos lumières sur la probabilité du

temps du lendemain et en prévonir télégi. phiquomont les

ports, co qui en cas do tempête annoncée, évite très souvent'

des sinistres nombreux.

Flg. iaS.

313. — Prévision des tempêtes.— H faut reconnaître que la

position géographique de l'Èuropo ôccidontalo. la met dans dos

conditions défectueuses au point do vue de l'avertissement.

Comme nous l'avons vu et expliqué, presque toutesnos

tempêtes viennoht do l'ouost, et s'abatteht sur nos côtes on

arrivant do VAtlantiquo. Longtemps on avait cru pouvoir on

être averti par des télégrammes venus des États-Unis. Mais il

suffit do jotor les yeux sur la carto des circuits de circulation

BERGET.Géophysique. Ji

338 N6T£OROIOQIB

généralo (pi. IX) pour voir quo les dépressions, nées généra»lomoot sur la rivo concavo do la boucle, en tomps ordinaire,n'ont pas passé sur lo continent américain : plus de la moitié

des tempêtes so sont formées sur l'Atlantiquo Nord,

C'ost donc aux stations avancées vers l'ouest qu'il faut

demander dos avertissements télégraphiques. Ces stations sont

au nombro do trois s les Açores, Valentia (Irlande) et l'Islande.

Les Açores, malheureusement, no sont pas d'un grand secours .•

elles reçoivent pou do tempêtes, voisines qu'elles sont du

maximum do pression atlantique. L'Islando, admirablement

siluéo, a l'inconvénient do n'avoir pa3 do eablo sou3-inarin. Il

faut donc s'en rapporter aux indications delà seulo station,do

Yalontia, on attendant quo la télégraphie sans fils nous pnrmottodo recovoir directement les vadiogrammos do Roykjawick.

314. —Signes précurseurs des dépressions.

— Outre les iso-

bares et les isanomales, les cartes barométriques portent des

indications relativos a la direction ot a l'intensité dos vents.

La. première chose à faire, on inspectant, sur la carte, co

qui so passe aux environs do Valentia, sera do regarder les

isobares : une tendanco n la baisse, dans colto station avancée,est toujours une probabilité do mauvais temps. Si, par surcroit,les lignes d'égalos variations entourent Valentia concentri-

quement, c'est plus qu'un mauvais temps, c'est uno tempéto

qui s'approche.Il faut on outre regardor attentivement, sur les cartes jour-

nalières, la façon dont change la direction des vents autour do

cotto station avancée, afin do voir si cetto giration est conforme

n collo qu'indique'la loi de Dovo pour nos climats. Si donc on

voit se succéder des vents faiblosdo S., passant graduellementvcislo S.-O., oh peut être certain de l'arrivée delà bourrasque.

Il faut veiller avec soin sur les dépressions partielles prove-nant du tronçonnement d'uno dépression principale Ces

sogmonls se suivent parfois, d'assez près : pondant quo l'un

s'abat sur l'Europe centrale, l'autro arrive sur Valentia.!

Enfin, lo retour d'ûno hausse persistanto indique le réta-

blissement do la zone do hauto pression, et la régularisationdi|;fiQuran.t do l'air dans lo circuit Atlantique.

PRÉVISIONSMÉTiOROLOGIQVBS 33?

315. —Symptômes locaux. Observation des nuages.

— Inde-

pendammentdo l'étudo des cartes, ilostessentiel d'observer los

symptômes qui, a chaque station, fournissent dos probabilités

pour lo temps du londomain. Les marins, réduits a ces seules'

ressources, sont connus pour la sûreté do lours prévisions.Au promior rang il faut placer l'observation des nuagos.Si nous sommes près do la rive septontrionalo du grand

circuit atmosphériquo, c'cst-a-dlro au nord do la zone do calme,

les cirrus constituant un ciol a pommelé » sont presquo tou-

jours un signe do mauvais tomps, surtout avec vent d'ouest ou

de sud-ouest. En général, l'apparition dos cirrus précède-labaisse du baromètre. Quand cetto situation s'affirmo, lo ciel

se couvre uo nimbus, ot la pluie tombo oq été; on hiver, il

neige. Si l'observateur, au contraire, est placé a l'est ou au

sud do la zone do calmo, la où passo la fraction descendante

do la bouclo, la baisse du baromètre n'est pas un signo de pluio

quand les cirrus arrivent par vents du nord ou do nord-est,mais un symptômo do maintien du temps sec et froid ; là

encore, il faut observer lo baromètre concurremment avec les

cirrus qui fournissent la meilleure indication sur la direction

des vents supérieurs.>La pureté plus ou moins grande du ciol et sa coloration'au

coucher du soleil, dépendant de la quantité d'eau contenuo

dans l'air sont d'excellents pronostics locaux. Los paysans et

les pêcheurs en tirent le meilleur parti,On voit donc qu'en combinant ces signes locaux avec l'étudo

des cartes générales, on peut espérer uno prévision exacte

pour 2i heures d'avance. Aller plus loin n'est pas encore en

notre pouvoir.

316. — Types de temps.—

Quand on compare entre elles les

cartes météorologiques quotidiennes, on n'en trouve jamaisdeux qui soient identiques; mais on on trouve beaucoup qui se

rapprochent d'un type déterminé de groupements des isobares.

En faisan} ces comparaisons, on arrive à comparer des

cartes qui représentent un type de temps déterminé, résultant

d'observations faites pendant do longues années. On a créé

ainsi plusieurs types de temps, parmi lesquels certains so

i Jo MÉTtiOROLOGIK

montrent plus fréquemment quo d'autres sur les cartes synop-

tiques : co sont les types stables, caractérisée toujours par la

présence bien déterminée, bien assise, d'un anticyclone.On conçoit l'intérêt quo présente l'étudo do ces « types do

temps > au point do vuo dos prévisions météorologiques ; mais

cllo est oncoro trop peu avancéo actuellement pour quo nous

nous y étendions davantago dans ces leçons qui doivent rester

élémentaires et générales, Il nous suflit de l'avoir signaléeà l'attontion do ceux do nos lecteurs qui voudront pousser

plus loin l'étude do la Météorologie.

317. — Prévisions à longue échéance. Périodes. — Quant aux

prévisions à longuo échêanco, nous avons dit plus haut com-

bien la scienco était peu faite sur co point. On a essayé de

constater des quantités do périodes différentes, les unes

solaires, les autres lunaires, d'autres correspondant aux varia-

tions do niveau do certaines mers intérieures. Jamais on n'a

eu do résultats vraiment scientifiques. Los influoncos exté-

rieures à la Terre sont trop complexes pour qu'on puisse tiror

de leur élude dos résultats suffisamment sûrs.

Dans l'état actuel de la science, la prévision certaine à longueéchêanco est illusoire: elle n'est plus du domaine scientiflquo;elle est, nous lo répétons, de celui do la fantaisie. .

CONCLUSION

Nous avons terminé, tout au moins dans ses grandes lignes,

l'étudo do la Physiquo du Globe ot do la Météorologie.

Après avoir recherché la forme do la Terre ; après nous êtro

demandé quels étaiont ses mouvements, ses dimensions, sa

masso; après avoir interrogé l'obsorvation et l'expérienco pour

connaître quel degré «le régularité présidait à ses mouvements;

quelle stabilité plus ou moins grando résidait en son écorco,

après avoir étudié les mouvements dos fluides, air et eau, qui la

recouvrent, nous avons lo devoir d'oxRminor les conclusions

auxquelles nous pouvons nous arrêter.*

• Il s'en dégago une entro toutes : c'est lo lien étroit qui cxislo

entro cette Géophysique dont co livre a été l'exposé, et la géo-

graphie physiquo proprement dite. Tout cela formo un faisceau

cohérent, un ensomblo. parfait.Il ost impossible, on effet, de ne pas remarquer l'influence

que les formes continentales exercent sur la répartition dos

pressions, des températures, des courants marins ou atmo-

sphériques. Alors que dans l'hémisphère nord, surtout conli-<

nental, nous voyons les isothermes, les isobares, les isonôphes

affecter des/formes complexes et tourmentées pour se plier

aux contours capricieux des continents et des mors, dans

l'hémisphère austral; au contraire, essentiellement océanique,

recouvert d'une vnsto nappe d'eau, toutes ces courbes affectent

une régularité circulaire, et so confondent avec des parallèles

géographiques, Los courants marins y entourent la Terre d'une

ceinture mobile allant de l'ouest à l'est, surmontée elle-mèmo

34» , CONCLUSION

d'une ceinture pareille de courants aériens dont nulle côté ne

vient troubler le parcours régulier et permanent.Ce n'est pas seulement à la surface do la planète que les

formes géographiques exercent leur influence sur les phéno-mènes atmosphériques et marins. Sous les eaux, le relèvement

ou l'abaissement des fonds océaniques, en facilitant ou en

paralysant la circulation dans les profondeurs do la mer, réa-

git à son tour sur la température de leurs couches supérieures.C'est ainsi que nous voyons l'eau do la Méditerranée conser-

ver, môme a ses endroits les plus profonds, uno températurerelativement haute, grâce au seuil, assez relevé, de Gibraltar;

c'est ainsi que, entre l'Islande et les Iles Britanniques, le seuil

Wyviilo-Thomson arrête les eaux froides des mors polairos et

les maintient dans les limites des latitudes boréales.

Quant aux reliefs continentaux, leur action sur le régimedes pluies est d'une évidence absolue Les grands plateaux do

l'Asie, do l'Amériquo du Nord, de l'Australie, suréchauffés

par le Soleil pendant los saisons chaudes, deviennent alors des

centres de basses pressions assez importants pour modifier

le régime des alizés et transformer en moussons saisonnières

des vents dont rien no semblait pouvoir dévier la trajectoireIl est donc impossible do faire abstraction des formes géo-

graphiques dans l'étude, soit du l'océanographie, soit de la

météorologie.

Uno autro conclusion apparaît encore.

Au cours do ces leçons élémentaires, nous sommes restés

à l'écart des hypothèses, dans le domaine exclusif dos faits

acquis, et nous avons eu vite fait do comprendre combien il

était difficile, sinon impossible, en l'état actuel do la science,d'énoncer uno, loi précise do périodicité pour les phénomènes

météorologiques. •

En scra-t'il toujours ainsi? On peut CBpéror quo non.

Nous sommes, pn effet, bien éloignés de connaître toutes les

forces qui existent dans l'Univers. 11 y a a peine quelques

années, nous ignorions les ondos électriques; nous ne soup-

çonnions pas l'existence des rayons ROntgen, nous n'aurions

mémo pas pu concevoir ces phénomènes, aussi curieux qu'inat-

CONCLUSION

tendus, quo vient de découvrir l'un denosi'^}u^)JJM£J|^

savants, M. Becqueïel, et qui ont conduit, à sajs^itôi;l|ff||^:

sicien français Curie a la belle réalisation du raâititiî, $iTJceS;

manifestations physiques sont sensibles sur notre Torréj ôjtés,

doivent exister aussi dans le.Soleil, dans d'autres astjfès, et

influer par conséquent sur les mouvements do notre atmo-

sphère, de nos mors, et pout-étre, par l'intermédiaire de phé-nomènes dont lo mécanisme est oncore inconnu, sur l'état du

noyau central de notre sphéroïde, tout cela sans préjudice des

autres agents physiques, encore insoupçonnés, et qui restent

à'découvrir. (iOn lo voit, le champ est vaste qui est offert aux recherches

des savants a venir, rien quo pour connaître complètement co

qui se passe a la surfaco et dans l'intérieur de notre minuscule

planète : mais, c'est l'essence même de la science de progressersans cosse, de diminuer continuellement l'intervalle qui nous

sépare de la connaissance du vrai. Aussi, faisant abstraction

do tout égoïsmo et de tout amour-propre, devons-nous observer,

accumuler des faits précis i si nous n'en tirons J^^gîJbnpuS'mêmes, ce seront des documents pour d'autre^ct rious'aif^nsainsi travaillé a la conquête de la vérité. (•? i » . . -$\

TABLE DES PLANCHES

l'usai* I. Courantsmarins. \ /. ^. y— II.' Isobaresannuelle». X^V'IttV^

'

— III. Isobaresenjanvier.— IV. Isobaresenjuillet.— Y. Centresd'actionatmosphériques.— VI. Cartedesventset»janvier.— Yll. Cartedesventsenjuillet.— VIII.Partied'unecartedes ventsde l'atlantiquenord (juin).

IX. Circulationgttadralcdel'atmosphère.— X. Isonèplicsannuelles.— XI. Distributionannuelledespluies.— XII. Isothermesannuelles. H

XIII. Isothermes(janvier).— XIV.Isothermes(juillet).

TABLE DES MATIÉHES

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P«to*«\^//M,v^..-y•

PREMlfcl\K l'ARTIK

PlIYSlQUfc DU OLOUB

t. LATERREDAJtSL'tSl'ACK. ., i1.Objet de la physiquedu Globe.— a. Isolementde la Terre dans

l'espace. — 3. Forme arrondie de la Terre — 4. Première détermi-nation des dimensionsde laTerre. —5.Coordonnéesgéographiques.— 6. Unité»de longueur:mitre. — 7. Millenuirin. —8. Surfaceetvolumede la Terre.

II. LESMOUVEMENTS»F.LATERRE. . 79. Les loisde Kepler. — 10.Mouvementde trauslatton'dclaTerre

autour du Soleil. — 11. Mouvementde rotation do la Terre, — 13.Inclinaisonde la ligue des pôles. — i3. Pendule de Foucault, —

M. Particularités do l'expériencede Foucault. Influencede la lati-tude. — 1$. Conséquencemécaniquede la rotation de la Terre. —

16. Perturbations dans les mouvementsde là Terre.III. GRAYItATIOMDMTERIELLR IJ

19. Masse d'un corps. Loi de Newton. — 18. SignificationducoefficientK.— tu. La loi de Newtondécouledes lois do Kepler.—

ao. Centre de gravité, — ai. Attraction des masses sphériquci. —

aa, Pesanteur a U surface de la Terre ; verticale. —a3. Loti de lachute des corps. — aj, Relation entre le poids et la tnasic d'un

corps. — aï. Identité de la pesanteur et de la gravitation unlvor-ellei — aO,Intérêt que présente la connaissancede la constante Kde la gravitation.

IV. DiîERMI.NATIOHDRLADE.ISIÎÉM LATERRE............. Il37. Principe commun n toutes les méthodes,— a8, Méthodes

géographiques cl méthodes physiques. — an. Déviation du lll aplomb par les montagnes. Méthodesde Rouguer et la Condamtne.— 3o, Kipértcnces de Maskclyne.— 3t. Autres méthodes géogra-phiques, —3a. Résultatsdes méthodesgéographiques.—33. Métho-des physiques. Ktpérlcnccsde Catctidlsh. — i.\, Détails de l'cipé-

3.J8 TABLEÙESMATlkRÈS

Ptgcrlcnce.—35. Recherchesultérieurespar la méthodedeCavendlsh.36.—Méthodede la balanceordinaire.Expi.'lcncesde MM.Richarz

'et Krigar-Mcnzcl;—37. Résultats des déterminationsexpérimen-tales.—38.Conséquencesde cesmesuresrelativementà la'structureIntérieuredu Globe. .

Y. HrrOTIlfcSECOSMOGOtUQVBDELAPLACF. \*>3p. Le problèmerosmogonique.—4o;Les donnéesduproblème. ,

— 4t. Données fournies par l'observationlélcscopiquodes nébu-leuses.— \i. Hypothèsede la nébuleusesolaire. — 43. Influencede refroidissement progressif.— 4; Naissance des planètes.—

45.Naissancedes salcllii Etat délinilifdu système.— 46. Con-

séquencedu modede foru iondes planètes.Aplatissement.YI. GÉODÉSIE 5a

47.Objet de la géodé*Ie.—48. Surfaceréelle. Surfacegéodési-quc. — 49>Géoïde. — 5o. Simplificationsnaturelles. Ellipsoïdede révolution.—-5i. Anomalieslocales.—Sa. Mesured'un arc deméridien.— 53. Principede la mesure d'un arc de méridien. —

5.J.Calcul des clémentsde la triangulation.— 55. Mesures do labase, — 56. Résultats des mesures géodésiques. Ellipsoïde deCiarke.Valeurde l'aplatissement.—57.Identitédu géoïdedanslesdeux hémisphères, — 58. Nécessitéd'un contrôle physique desmesuresgéodésiques.

Vil, HlSTOlHEi)ESMESURESGÉODÉSIQUES 6{5g..Premières mesuresde la Terre. — 60. Mesuresmodernes:

Picard, Lnhire, Cassini.—6t. Importancede la déterminationdePicard. — 6a. Expéditionde Rougueret la Condamtneau Pérou,de Clairautet Maupcrluisen Lnponic (t736). Questionde l'apla-tissement.— 63. Mesuresdiverses.Etablissementdu systèmemé-

trique. Appareilsde Rorda.—6.J.Valeur exactedu mètre.— 65.Mesuresgéodésiquespendantle xix°siècle, —66. Utilitédes opé-rationsgéodésiques.

YIII. INTENSITÉDELÀPESANTEUR.PENDULE ',">. 67, Pendule simple. Ses lois. —68. Mesurede g à l'aide d'un

pendulesimple.—69.Pendulecomposé,Axesdesuspensionetd'oscil-lation,—70. Pendule réversible.— 71. Mesurede la durée d'uneoscillation.— 7a. Correctionsà faire subir aux observations.—

73.Résultats.Accélérationde la pesanteur. Longueur du pendulea secondes.— 74. Variationsde la pesanteur avec l'altitude. For-mulede Rouguer. — 75. Variationde la pesanteuravecla latitude,— 76.Conséquencespratiques. Inllucncedu renflementéquatorlal.—77. Déterminationde l'aplatissementa l'aide du pendule.—78.Anomalieslocales.Irrégularitéssur les lies cl au milieude*cotttl-nenls.— 79. Théorie de Fayc. Compensationdes masses. — 80.

Hypothèsedc;M. Llppmann. ,*

( (IX. IRRÉGULARITÉSBARSLESMOUVEMENTSORLATERRE . . . 90

81. Perturbations occasionnéespar le renflementéquatorlal. —

8a. Précisiondes équlnoxes.—83.Notation.' —84.Autre»Irrégu-larités du mouvementde rotation.—85. Irrégularités du mouve-mentde translation.—86. Fluctuationdes latitudes.

TABLÉDESMATIÈRES Wi

'-.-..',.. -- v..r«s»X. MOUVEMENTSDEL'ÊCORCETERRESTRE^—THÉORIETÉTRAÉDHIQU^.,•/,•.' i-.Vô^-

87. Phénomènes slsmtques. — 88. Propagation des secousses.

s Epiccnlrc. —89. Yolcans.—90, Etijdc des 6éismes;>-r?gi.prïglnj, fdes trcmblcmcnts.de terre et des volcans.— 9a. Théorie tétra.édri*que de la figurede la Terre.. — g3. Y'érîflcatlonsgéographiques..— ï.~-

94. Torsion du tétraèdre. Dépression intercontinentale. — 0, Là /;théorie tétraédrlquc et la pesanteur. — 96. Répartition des volcanset des tremblements de terre à la surface du Globe. —.97. Rigiditédu globe terrestre déduitedes'Observationssjsmographiques.— 98..Etat du noyau centra).

XI. LE MAONETISMEETL'ÉLECTRICITÉDELATERRE. . ......... . -ut

99. Clianipmagnétiqueterrestre.— 100.Déclinaison.Inclinaison.— lot. Composante^horizontale,— toa. Instruments magnétiques.— to3. Répartition géographique de la déclinaison, Isogones. —

104. Les isogones passent par le pôle magnétique et par le pôlegéographique. — to5. Méridiens et parallèles magnétiques.— •106.Variations séculaires de la déclinaison. — 107. Variationsdiurnes et annuelles delà déclinaison. — 108. Orages-magnéti-ques.— 109.Courants telluriqucs. — 110.Cause des phénomènesmagnétiques, — ni. Influencedes taches du Soleil. -—1ta. Ano-malies locales, ii

DEUXIÈME PARTIE

PHYSIQUEDE l/OCÊAX

XII. CONSTANTESDESEAUXDELAMER , taSIi3. Surface de la mer. — tt4> Nature de l'eau il H.— 115.

Densité de l'eau de mer. -r- 116. Variation do la !>alinilédeseaux marines. — 117. Couleur do l'eau de mer. Phosphorescence.— It8. Température de l'eau de la mer. — 119. Mesure de la

température du fonddcla mer. Thcrmobilhyuièlrc enregistreur. —

tao. Température du fonddelà mer.— tat. Température de l'eaude la Méditerranée. — taa. Les glaces océaniques. — ta3. Congé-lation de l'eau de mer. Ranquiscs. — 114. Montagnes de glace.Icebergs.

XIII. MOUVEMENTSRYTHMIQUESDELAMER.LESMARÉES,LA HOULE,LES '

VAOUES........... ..; ,.. l36taS. Mouvementsde la mer. — 116. Marées. — 137.Variations

dans la hauteur des marées successives. — ia8. Théorie de la• , marée. — tag. Retard des marées. Lignes colldalcs. — i3o. Hau-

teur des marées suivant tes stations. — i3). Marées dans le» mers .Intérieures. — t3a. Calcul des marées. Annuaires. — t33. Seiches.— i34>Mouvementsrythmiques a courte période. Houle. — t35.Loi fondamentaledu mouvementondulatoire. — i3ô. Actiondesvariationsdu vent sur la houle régulière. — 137.Dimensionsdes

vagues.—138. Modificationsau régimn de la houle. Interférences.— t3g. Influencedu relèvementdu fond. Ressac. Lames de fond.—

Mo. Profondeur a laquelle se fait sentir l'agitation de la mer.

3ïo « TABLEDESMATIÈRES

XIV. MOUVEMENTSDETRANSLATIONDESEAUXDEL'OCÉAN,COURANTSMARINSi5a

14t. Existencedes courantsmarins. — 14a.Courantsde marée.'Flot et jusant. — 143.Remousdes marées.Gouffres.— 144.Mas .,caret.—145. Courantsocéaniques.Gulf-Stream.— 146. Itinéraire '

et caractéristiquesdu Gulf-Stream.— 147. Mer de Sargasses. —

148. Courants froids de retour.— 14g.Courantsde l'Atlantiquesud. — i5o. Courants du Pacifique. Le Kuro-Siwo.— tSi. Cou--rants de U mer des Indes. Courant austral;— t5a. L'océano-

graphie.

TROISIÈME PARTIE

PHYSIQUE DE L'ATMOSPHÈRE.- MÉTÉOROLOGIE

XV. PHÉNOMÈNESAST:OXOMIQUES . t6at53. Loi de l'obliquité. —154- Zonesgéographiques: cercles

polaires, tropiques, équateur, — i55. Cause astronomiquedessaisons. Equinoxcs,solstice.— t56. Inégalité climatologlqucdéssaisons. — 157. Influence de l'elllpticité de l'orbite. Avantagesclimalériquesde l'hémisphère nord. — 158. Précessiondes equi-noxcs.— 15g.Influencedoi continentscl des mers.

XVI. ATMOSPHÈRE '175

160.Existencede l'atmosphère.— 161.Formede l'atmosphère.— 16a. Hauteur et limite de l'atmosphère,— t63. Poidsde l'at-

mosphère. — i6f. Compositionde l'atmosphère. — i65. Varia-tionsde lapression avecla hauteur.— 166. Variationsdela tempé-rature quand on s'élève dans l'atmosphère. — 167. Couleur del'atmosphère, — 168. Phénomènesoptiques de l'atmosphère. —

169. Mirages.XVII. ACTINOMÉTRIE 186

170. Rut de l'actlnomélric.— 171. Constantesolaire. — 17a.Absorptionatmosphérique.— 173.Lot de Rouguer.— 174.Mesu-res acllnométriques.— 175. Actinbmètrcde M. Yiollc.— 176.Marche d'une expérience.— 177,Résultatsnumériques.— 178.Résultatsgénéraux.— 179.Conclusions.

XVIII. PRESSIONATMOSPHÉRIQUE 19e180.Existence et variations de la pression atmosphérique.—

f8t. Raroniètrcenregistreur.—tàa.Yarlatlonsdlurncsdctapressionatmosphérique.— t83. Variationsannuellesde la pression.— 184.Cartes des pressionsbarométriques.LignesIsobares, — t85. Iso-bares dejanvier et dejuillet.

XIX. DESVENTSENGÉNÉRAL ., , . . ao3t86. Nomenclature.Rose des vents.— 187.Force du vent.—

188.Echelle de Rcaufort,— 189. Représentationgraphique desvents. — 190. Causesgénératives des vents. — 191. Surfaces etlignes Isobares, — 19a.Gradientbarométrique. — tg3. Déviationdes ventspar le mouvementde la Terre.

TABLEDESMATIÈRES'

. "» . '< 5T

XX. MOUVEMENTSCTCLOMQUESETANTICYCLONIQUES ,,'..* « 'a?4

194, Centrés cycloniques.— tg5. Centres anticycloniques, —

156.Origine des mouvementscycloniqueset anticycloniques.XXL LESVENTSOCÉANIQUES.I° CENTREDEHAUTESPRESSIONS,VENTSALIZÉS,a19

197.Excédentde chaleur dansla zone équatoriale. —198.Olrcu>"'.'./ Àlatlon sur uno terre homogèneet immobile.— 199.'Circulation

" ,*dans les conditionsréelle^. Mouvementsde l'atmosphère au-dessus \des océans. Vents alités.—aoo. Zonesdes calmeséquatorlaùx,—aot. Courants supérieursderetour:'contre-alizés.—>aoa.Minimum -

, de pression aux pôles. — »o3. Centres do hautes pressions auxlatitudes moyennes,— ao4. Vérification des conséquences précé- .dentés. Isobares ahnuellcs. — aoS.Oscillations de la limite desalizés. — aoG.Régimegénéral des vents océaniques.—307. Yentsd'ouest des mers du sud,

XXII. LESVENTSOCÉANIQUES.a° VENTSPÉRIODIQUES,LESMOLXSONS aagao8. Modificationsdu régime des alizés au voisinaged'une cote

échauffée.— 209. Moussons de l'océan Indien, — ato. Moussonsd'Australie. — ait. Moussonsde la côte de Guinée. MoussonsduVenezuela.— ata. Vents étéslens. Rrlscs de terre et de mer. —at3. Cartes des ventsocéaniques. — at4. Région des vents varia-bles. — ai5. Application'àla navigation.Cartes de Maury.— ai6.Résultais.

XXIII. CIRCULATIONGÉNÉRALEDEL'ATMOSPHÈRE. a3gat7 Problème à résoudre. — ai8.'Rôlc essentiel des courants

marins.— atg. Zone centrale des calmes dans le circuit aérien. —

aao. Perturbationsdansle régimerégulier. Bourrasques.— aat, Casoù le circuit suit un cours régulier. Oscillationsbarométriques. —aaa. Giration des vents dansnos climats. Lot deDove.—-i.43.Véri-ficationdo la loi de Dovc.— aa4. Circulation au-dessus du Pacifi-

que nord, — aa5. Circulation an-dessu*du plateau asiatique. —

aa6. Yentsd'ouest des réglons arctique*. — aa?. Circulation géné-rale dans l'hémisphère nord. — ai8. Circulation générale dé l'at-

mosphèresur la Terre entière.—aag.Zonesdecalmes.—a3o.Grandscentres d'action do l'atmosphère.

XXIV. PERTURBATIONSATMOSPHÉRIQUES.t° PERTURBATIONSDESRÉGIONSTRO*PICALESJ CYCLONESEt TYPÙONS. . . . . . . . aSla3t. Circulationnormaledes circuits généraux.— a3a. Cyclones

et typhons. — a33. Lois des cyclonesdéduites de l'observation, —

934. Demi-cercledangereux,demi-cerclemaniable. —a35. Signesprécurseurs d'un cyclone. — a36. Signes permettant de reconnaî-tre dans quel demi-cercleon se trouve et dedéterminer la directiondu centre. — a3j. Manoeuvresà faire en cas de cyclone. — a38.

Époques des cyclones, -*-a3g. Explication des cyclones a l'aidedes circuits de circulationgénérale. — a4o. Théories diverses pro-posées pour expliquer l'origine des.cyclones. —ajt. Dimensionsdes cyclones. — a(a. Effets dévastateurs des cyclones, Raz-de-marée. — a43. Trombes. — aî4. Différenceentre les trombes etles cyclones. — a45. Origine des trombes. Expérience de M.

Weyhcr,

J5à . " TABLEDESMATIÈRES

• '/' r*?0XXY. PERTURBATIONSATMOSPHÉRIQUES.as TEMPÊTESDESRÉGIONSTEMPÉRÉES,

VENTS'LOÇAUX, a68, a46. Origine des dépressions, —347. Cartes des isobares pen-

dant les dépressions. — a48. Entretien et translation de la dépres-sion, — a4g.Dépressionssecondaires. — a5o. Formation acciden-tellede centresanticycloniques,—aSl. Branches dérivéesdu circuitde circulationgénérale. —a5a. Giboulées de printemps. —353.Vents locaux produits par les dépressions : foehn,bord, mistral,sirocco. — a54. Brises de montagneet de vallée. —355., Causesdes variationsatmosphériques, Influencescosmiques.

XXYI. HYGROMÉTRIE., a8oa56. Existencede la vapeur d'eau dans l'atmosphère. — 357.

Hygrométrie : problème à résoudre. — a58. Humidité absolue,humidité relative. — a5g. Poids et force élastique de la vapeur

.d'eau aux différentestempératures. — 160. Point de rosée. — 261.'

Psychroinètrc. —a6a. Hygromètreenregistreur. —a63.Y'ariationsdiurnes de l'humidité ' relative,— a6.{. Variations annuelles del'humidité relative.

XXVII. CONDENSATIONSATMOSPHÉRIQUES:I° NUAGES,BROUILLARDS,NÉBU-LOSITÉ a86a65.-Condensationde la vapeurd'eau. — u66. Causes de la con-

dcntatlon : rayonnement, détente,, mélange. — 367. Constitutiondes brouillards et des nuages. — a68. Formation et reconstitutionincessantedes nuages. — 369.Formes diverseset classificationdes

nuages.— a;o. Hauteur des nuages. —37t. Importancedel'obser-vation desnuages. — 37a. Nébulosité.— 373.Fractiond'insolation,héliographe.— 374. Courbes isonèphes.— 375.Brumes.

XXYIIt. CONDENSATIONSATMOSPHÉRIQUES: a" PLUIE,NEIGE,GRÊLE,ROSÉE,a;tja;6. Formation de la pluie. — 377, Origine des pluies. — 378.

Mesurede la quantité de pluie. Pluviomètre.— 379. Distributiondespluiesa la surface de la Terre. — a80.Résultats numériques.—

, 38t. Saisonsdes pluies dans les réglons tropicales. —a8a. La glacedans l'atmosphère. Neige. — a83.Neigesperpétuelles ; leur limite.—384.Grêle ; nature des grêlons. — 385.Formationde la grèle.—386. Rosée. Geléeblanche. — 387.Givreet verglas.

XXIX.PHÉNOMÈNESÉLECTRIQUES. ...'.._ 3ioa88. Caractère des orages. — 189. Électricité atmosphérique.—

390. Origine de l'électricité atmosphérique. — agi, Elcctrlxatlondes nuages, —agi, Décharges atmosphériques. Foudre. — ag3.Différentes sortes d'orages : orages locaux,orages circulante. —

394. Grèle. — a95. Dégagement d'électricité dans les éruptionsvolcaniques,— 396. Aurores polaires. — 397. Particularité desaurores polaires.

XXX,TEMPÉRATURESCLIMATS.. . .' 3t8

ag8. Résultante des actions météorologiques.— 399.Mesure des

températures. — 3oo. Variation de la température avecl'altitude.Inversionde température. — 3ot. Variations diurnes de la tempé-rature. — 3oa.-Yailatlonsannuelles.— 3o3. Variations a la sur-

TABLEDESMATIÈRES ,;.' 35£->.-^ '.; i!t*î<is

face dit Gloto: isothermes. —304. Isothermes de janvier et de

juillet. — 3o5. Climats réguliers,, excessifs, moyens.—.366. Téti- f

pératures extrêmes observées. Pôles du froid. — 307. Constanceci *

variabilité des climats. — 3o8. Action de l'homme sur les climats;— 309. Température du sol. — 3io. Accroissementde la tempéra-ture avec la profondeur ; degré géothermique. jj

XXXI. PRÉVISIONSMÉTÉOROLOGIQUES................ .3353i t. Centralisation des observations. — 3ia. Cartes météorologi-

ques.— 3t3. Prévision des tempêtes. — 3i4. Signesorécurseursdes tempêtes. — 3x5. Symptômes locaux. Obse£v^|tavîd%sj[iuages<— 316. Types de temps. — 317. Prévislon/a^Cgue «hcjbnfcc\ pé-riodes. A>

v^\

CONCLUSIONS l.'~j . / L îi) •.?•!• . 34o'TABLEDESPLANCHER Y'~ , . '.• ( , .%ç/ . . 3|5

RlRGtT.Oéophyilque. a)

ÉVHKUX,IMPRIMERIE1)1:IIURI.H llfllIUKt

PREFACEPREMIERE PARTIE PHYSIQUE DU GLOBE

I. LA TERRE DANS L'ESPACE1. Objet de la physique du Globe. - 2. Isolement de la Terre dans l'espace. - 3. Forme arrondie de la Terre. - 4. Première détermination des dimensions de la Terre. - 5.Coordonnées géographiques. - 6. Unités de longueur: mètre. - 7. Mille marin. - 8. Surface et volume de la TerreII. LES MOUVEMENTS DE LA TERRE9. Les lois de Képler. - 10. Mouvement de translation de la Terre autour du Soleil. - 11. Mouvement de rotation de la Terre. - 12. Inclinaison de la ligne des pôles. - 13.Pendule de Foucault. - 14. Particularités de l'expérience de Foucault. Influence de la latitude. - 15. Conséquence mécanique de la rotation de la Terre. - 16. Perturbationsdans les mouvements de la TerreIII. GRAVITATION UNIVERSELLE17. Masse d'un corps. Loi de Newton. - 18. Signification du coefficient K. - 19. La loi de Newton découle des lois de Képler. - 20. Centre de gravité. - 21. Attraction desmasses sphériques. - 22. Pesanteur à la surface de la Terre; verticale. - 23. Lois de la chute des corps. - 24. Relation entre le poids et la masse d'un corps. - 25. Identité dela pesanteur et de la gravitation universelle. - 26. Intérêt que présente la connaissance de la constante K de la gravitation.IV. DETERMINATION DE LA DENSITE DE LA TERRE27. Principe commun à toutes les méthodes. - 28. Méthodes géographiques et méthodes physiques. - 29. Déviation du fil à plomb par les montagnes. Méthodes deBouguer et la Condamine. - 30. Expériences de Maskelyne. - 31. Autres méthodes géographiques. - 32. Résultats des méthodes géographiques. - 33. Méthodesphysiques. Expériences de Cavendish. - 34. Détails de l'expérience. - 35. Recherches ultérieures par la méthode de Cavendish. 36. - Méthode de la balance ordinaire. Expériences de MM. Richaz et Krigar-Menzel; - 37. Résultats desdéterminations expérimentales. - 38. Conséquences de ces mesures relativement à la structure intérieure du Globe.V. HYPOTHESE COSMOGORIQUE DE LAPLACE39. Le problème cosmogonique. - 40. Les données du problème. - 41. Données fournies par l'observation télescopique des nébuleuses. - 42. Hypothèse de la nébuleusesolaire. - 43. Influence de refroidissement progressif. - 4. Naissance des planètes. - 45. Naissance des satellites. - Etat définitif du système. - 46. Conséquence du mode deformation des planètes. AplatissementVI. GEODESIE47. Objet de la géodésie. - 48. Surface réelle. Surface géodésique. - 49. Géoïde. - 50. Simplifications naturelles. Ellipsoïde de révolution. - 51. Anomalies locales. - 52.Mesure d'un arc de méridien. - 53. Principe de la mesure d'un arc de méridien. - 54. Calcul des éléments de la triangulation. - 55. Mesures de la base. - 56. Résultats desmesures géodésiques. Ellipsoïde de Clarke. Valeur de l'aplatissement. - 57. Identité du géoïde dans les deux hémisphères. - 58. Nécessité d'un contrôle physique desmesures géodésiquesVII. HISTOIRE DES MESURES GEODESIQUES59. Premières mesures de la Terre. - 60. Mesures modernes: Picard, Lahire, Cassini. - 61. Importance de la détermination de Picard. - 62. Expédition de Bouguer et laCondamine au Pérou, de Clairaut et Maupertuis en Laponie (1736). Question de l'aplatissement. - 63. Mesures diverses. Etablissement du système métrique. Appareils deBorda. - 64. Valeur exacte du mètre. - 65. Mesures géodésiques pendant le XIXe siècle. - 66. Utilité des opérations géodésiquesVIII. INTENSITE DE LA PESANTEUR. PENDULE67. Pendule simple. Ses lois. - 68. Mesure de g à l'aide d'un pendule simple. - 69. Pendule composé. Axes de suspension et d'oscillation. - 70. Pendule réversible. - 71.Mesure de la durée d'une oscillation. - 72. Corrections à faire subir aux observations. - 73. Résultats. Accélération de la pesanteur. Longueur du pendule à secondes. - 74.Variations de la pesanteur avec l'altitude. Formule de Bouguer. - 75. Variation de la pesanteur avec la latitude, - 76. Conséquences pratiques. Influence du renflementéquatorial. - 77. Détermination de l'aplatissement à l'aide du pendule. - 78. Anomalies locales. Irrégularités sur les îles et au milieu des continents. - 79. Théorie de Faye.Compensation des masses. - 80. Hypothèse de M. Lippmann.IX. IRREGULARITES DANS LES MOUVEMENTS DE LA TERRE81. Perturbations occasionnées par le renflement équatorial. - 82. Précision des équinoxes. - 83. Nutation. - 84. Autres irrégularités du mouvement de rotation. - 85.Irrégularités du mouvement de translation. - 86. Fluctuation des latitudes.X. MOUVEMENTS DE L'ECORCE TERRESTRE. - THEORIE TETRAEDRIQUE87. Phénomènes sismiques. - 88. Propagation des secousses. Epicentre. - 89. Volcans. - 90. Etude des séismes. - 91. Origine des tremblements de terre et des volcans. -92. Théorie tétraédrique de la figure de la Terre. - 93. Vérifications géographiques. - 94. Torsion du tétraèdre. Dépression intercontinentale. - 95. La théorie tétraédrique etla pesanteur. - 96. Répartition des volcans et des tremblements de terre à la surface du Globe. - 97. Rigidité du globe terrestre déduite des observations sismographiques. -98. Etat du noyau centralXI. LE MAGNETISME ET L'ELECTRICITE DE LA TERRE99. Champ magnétique terrestre. - 100. Déclinaison. Inclinaison. - 101. Composante, horizontale. - 102. Instruments magnétiques. - 103. Répartition géographique de ladéclinaison. Isogones. - 104. Les isogones passent par le pôle magnétique et par le pôle géographique. - 105. Méridiens et parallèles magnétiques. - 106. Variationsséculaires de la déclinaison. - 107. Variations diurnes et annuelles de la déclinaison. - 108. Orages magnétiques. - 109. Courants telluriques. - 110. Cause desphénomènes magnétiques. - 111. Influence des taches du Soleil. - 112. Anomalies locales.

DEUXIEME PARTIE PHYSIQUE DE L'OCEANXII. CONSTANTES DES EAUX DE LA MER113. Surface de la mer. - 114. Nature de l'eau . - 115. Densité de l'eau de mer. - 116. Variation de la salinité des eaux marines. - 117. Couleur de l'eau de mer.Phosphorescence. - 118. Température de l'eau de la mer. - 119. Mesure de la température du fond de la mer. Thermobathymètre enregistreur. - 120. Température du fondde la mer. - 121. Température de l'eau de la Méditerranée. - 122. Les glaces océaniques. - 123. Congélation de l'eau de mer. Banquises. - 124. Montagnes de glace.Icebergs.XIII. MOUVEMENTS RYTHMIQUES DE LA MER. LES MAREES, LA HOULE, LES VAGUES125. Mouvements de la mer. - 126. Marées. - 127. Variations dans la hauteur des marées successives. - 128. Théorie de la marée. - 129. Retard des marées. Lignescolidales. - 130. Hauteur des marées suivant les stations. - 131. Marées dans les mers intérieures. - 132. Calcul des marées. Annuaires. - 133. Seiches. - 134.Mouvements rythmiques à courte période. Houle. - 135. Loi fondamentale du mouvement ondulatoire. - 136. Action des variations du vent sur la houle régulière. - 137.Dimensions des vagues. - 138. Modifications au régime de la houle. Interférences. - 139. Influence du relèvement du fond. Ressac. Lames de fond. - 140. Profondeur àlaquelle se fait sentir l'agitation de la mer.XIV. MOUVEMENTS DE TRANSLATION DES EAUX DE L'OCEAN. COURANTS MARINS141. Existence des courants marins. - 142. Courants de marée. Flot et jusant. - 143. Remous des marées. Gouffres. - 144. Mascaret. - 145. Courants océaniques. Gulf-Stream. - 146. Itinéraire et caractéristiques du Gulf-Stream. - 147. Mer de Sargasses. - 148. Courants froids de retour. - 149. Courants de l'Atlantique sud. - 150. Courantsdu Pacifique. Le Kuro-Siwo. - 151. Courants de la mer des Indes. Courant austral. - 152. L'océanographie.

TROISIEME PARTIE PHYSIQUE DE L'ATMOSPHERE. - METEOROLOGIEXV. PHENOMENES ASTRONOMIQUES153. Loi de l'obliquité. - 154. Zones géographiques: cercles polaires, tropiques, équateur. - 155. Cause astronomique des saisons. Equinoxes, solstice. - 156. Inégalitéclimatologique des saisons. - 157. Influence de l'ellipticité de l'orbite. Avantages climatériques de l'hémisphère nord. - 158. Précession des équinoxes. - 159. Influence descontinents et des mers.XVI. ATMOSPHERE160. Existence de l'atmosphère. - 161. Forme de l'atmosphère. - 162. Hauteur et limite de l'atmosphère. - 163. Poids de l'atmosphère. - 164. Composition de l'atmosphère.- 165. Variations de la pression avec la hauteur. - 166. Variations de la température quand on s'élève dans l'atmosphère. - 167. Couleur de l'atmosphère. - 168.Phénomènes optiques de l'atmosphère. - 169. Mirages.XVII. ACTINOMETRIE170. But de l'actinométrie. - 171. Constante solaire. - 172. Absorption atmosphérique. - 173. Loi de Bouguer. - 174. Mesures actinométriques. - 175. Actinomètre de M.Violle. - 176. Marche d'une expérience. - 177. Résultats numériques. - 178. Résultats généraux. - 179. Conclusions.XVIII. PRESSION ATMOSPHERIQUE180. Existence et variations de la pression atmosphérique. - 181. Baromètre enregistreur. - 182. Variations diurnes de la pression atmosphérique. - 183. Variationsannuelles de la pression. - 184. Cartes des pressions barométriques. Lignes Isobares. - 185. Isobares de janvier et de juilletXIX. DES VENTS EN GENERAL186. Nomenclature. Rose des vents. - 187. Force du vent. - 188. Echelle de Beaufort. - 189. Représentation graphique des vents. - 190. Causes génératives des vents. -191. Surfaces et lignes isobares. - 192. Gradient barométrique. - 193. Déviation des vents par le mouvement de la Terre.XX. MOUVEMENTS CYCLONIQUES ET ANTICYCLONIQUES194. Centres cycloniques. - 195. Centres anticycloniques. - 196. Origine des mouvements cycloniques et anticycloniques.XXI. LES VENTS OCEANIQUES. 1° CENTRE DE HAUTES PRESSIONS, VENTS ALIZES197. Excédent de chaleur dans la zone équatoriale. - 198. Circulation sur une terre homogène et immobile. - 199. Circulation dans les conditions réelles. Mouvements del'atmosphère au-dessus des océans. Vents alizés. - 200. Zones des calmes équatoriaux. - 201. Courants supérieurs de retour: contre-alizés. - 202. Minimum de pressionaux pôles. - 203. Centres de hautes pressions aux latitudes moyennes. - 204. Vérification des conséquences précédentes. Isobares annuelles. - 205. Oscillations de la

limite des alizés. - 206. Régime général des vents océaniques. - 207. Vents d'ouest des mers du sud.XXII. LES VENTS OCEANIQUES. 2° VENTS PERIODIQUES, LES MOUSSONS208. Modifications du régime des alizés au voisinage d'une côte échauffée. - 209. Moussons de l'océan Indien. - 210. Moussons d'Australie. - 211. Moussons de la côte deGuinée. Moussons du Vénézuela. - 212. Vents étésiens. Brises de terre et de mer. - 213. Cartes des vents océaniques. - 214. Région des vents variables. - 215.Application à la navigation. Cartes de Maury. - 216. Résultats.XXIII. CIRCULATION GENERALE DE L'ATMOSPHERE217 Problème à résoudre. - 218. Rôle essentiel des courants marins. - 219. Zone centrale des calmes dans le circuit aérien. - 220. Perturbations dans le régime régulier.Bourrasques. - 221. Cas où le circuit suit un cours régulier. Oscillations barométriques. - 222. Giration des vents dans nos climats. Loi de Dove. - 223. Vérification de la loide Dove. - 224. Circulation au-dessus du Pacifique nord. - 225. Circulation au-dessus du plateau asiatique. - 226. Vents d'ouest des régions arctiques. - 227. Circulationgénérale dans l'hémisphère nord. - 228. Circulation générale de l'atmosphère sur la Terre entière. - 229. Zones de calmes. - 230. Grands centres d'action de l'atmosphère.XXIV. PERTURBATIONS ATMOSPHERIQUES. 1° PERTURBATIONS DES REGIONS TROPICALES; CYCLONES ET TYPHONS231. Circulation normale des circuits généraux. - 232. Cyclones et typhons. - 233. Lois des cyclones déduites de l'observation. - 234. Demi-cercle dangereux, demi-cerclemaniable. - 235. Signes précurseurs d'un cyclone. - 236. Signes permettant de reconnaître dans quel demi-cercle on se trouve et de déterminer la direction du centre. -237. Manoeuvres à faire en cas de cyclone. - 238. Epoques des cyclones. - 239. Explication des cyclones à l'aide des circuits de circulation générale. - 240. Théoriesdiverses proposées pour expliquer l'origine des cyclones. - 241. Dimensions des cyclones. - 242. Effets dévastateurs des cyclones. Raz-de-marée. - 243. Trombes. - 244.Différence entre les trombes et les cyclones. - 245. Origine des trombes. Expérience de M. Weyher.XXV. PERTURBATIONS ATMOSPHERIQUES. 2° TEMPETES DES REGIONS TEMPEREES, VENTS LOCAUX246. Origine des dépressions. - 247. Cartes des isobares pendant les dépressions. - 248. Entretien et translation de la dépression. - 249. Dépressions secondaires. - 250.Formation accidentelle de centres anticycloniques. - 251. Branches dérivées du circuit de circulation générale. - 252. Giboulées de printemps. - 253. Vents locaux produitspar les dépressions: foehn, bora, mistral, sirocco. - 254. Brises de montagne et de vallée. - 255. Causes des variations atmosphériques. Influences cosmiques.XXVI. HYGROMETRIE256. Existence de la vapeur d'eau dans l'atmosphère. - 257. Hygrométrie: problème à résoudre. - 258. Humidité absolue, humidité relative. - 259. Poids et force élastiquede la vapeur d'eau aux différentes températures. - 260. Point de rosée. - 261. Psychromètre. - 262. Hygromètre enregistreur. - 263. Variations diurnes de l'humidité relative.- 264. Variations annuelles de l'humidité relative.XXVII. CONDENSATIONS ATMOSPHERIQUES: 1° NUAGES, BROUILLARDS, NERULOSITE265. Condensation de la vapeur d'eau. - 266. Causes de la condensation: rayonnement, détente, mélange. - 267. Constitution des brouillards et des nuages. - 268.Formation et reconstitution incessante des nuages. - 269. Formes diverses et classification des nuages. - 270. Hauteur des nuages. - 271. Importance de l'observation desnuages. - 272. Nébulosité. - 273. Fraction d'insolation, héliographe. - 274. Courbes isonèphes. - 275. Brumes.XXVIII. CONDENSATIONS ATMOSPHERIQUES: 2° PLUIE, NEIGE, GRELE, ROSEE. 276. Formation de la pluie. - 277. Origine des pluies. - 278. Mésure de la quantité de pluie. Pluviomètre. - 279. Distribution des pluies à la surface de la Terre. - 280.Résultats numériques. - 281. Saisons des pluies dans les régions tropicales. - 282. La glace dans l'atmosphère. Neige. - 283. Neiges perpétuelles; leur limite. - 284. Grêle;nature des grêlons. - 285. Formation de la grêle. - 286. Rosée. Gelée blanche. - 287. Givre et verglas.XXIX. PHENOMENES ELECTRIQUES288. Caractère des orages. - 289. Electricité atmosphérique. - 290. Origine de l'électricité atmosphérique. - 291. Electrisation des nuages. - 292. Déchargesatmosphériques. Foudre. - 293. Différentes sortes d'orages: orages locaux, orages circulants. - 294. Grêle. - 295. Dégagement d'électricité dans les éruptions volcaniques.- 296. Aurores polaires. - 297. Particularité des aurores polaires.XXX. TEMPERATURES CLIMATS298. Résultante des actions météorologiques. - 299. Mesure des températures. - 300. Variation de la température avec l'altitude. Inversion de température. - 301.Variations diurnes de la température. - 302. Variations annuelles. - 303. Variations à la surface du Globe: isothermes. - 304. Isothermes de janvier et de juillet. - 305.Climats réguliers, excessifs, moyens. - 306. Températures extrêmes observées. Pôles du froid. - 307. Constance et variabilité des climats. - 308. Action de l'homme sur lesclimats. - 309. Température du sol. - 310. Accroissement de la température avec la profondeur; degré géothermique.XXXI. PREVISIONS METEOROLOGIQUES311. Centralisation des observations. - 312. Cartes météorologiques. - 313. Prévision des tempètes. - 314. Signes précurseurs des tempêtes. - 315. Symptômes locaux.Observation des nuages. - 316. Types de temps. - 317. Prévisions à longue échéance; périodes.CONCLUSIONSTABLE DES PLANCHES

berget, alphonse (1860-1934 ; baron). physique du globe et météorologie, par alphonse berget,.......

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