DES MODIFICATIONS MÉTÉOROLOGIQUES DE L*AIR ATMOSPHÉRIQUE

Pour compléter Tétude de l'air, nous dirons encore quelques mois des modifications que lui font subir la chaleur, la lumièt*ej Yéleitiicité et les variations de pression.

ciMie«r. — Pouillet a démontré que la chaleur annuelle versée par le soleil à la surface du globe, suffirait à fondre une couche de glace de 50 à 31 mètres d'épaisseur couvrant la terre entière. Il a calculé de plus que sur 1000 parties de chaleur versées par le soleil à la surface supérieure de l'atmosphère du lieu que l'on considère, par un beau temps exempt de nuages, 180 à 250 parlies sont absorbées par le milieu aérien, et 820 à 750 seulement pénètrent jusqu'à la surface du sol. Ces calculs s'accordent avec ceux de Clausius, qui admet aussi que, par un temps clair, sur 1000 rayons solaires tombant sur la couche supérieure de l'atmosphère terrestre, 750 pénètrent jusqu'au sol, 186 sont réfléchis par l'air à l'état de lumière diffuse, et 64 seulement sont absorbés par lui et s'y éteignent. Mais, comme on peut admettre que par un grand nombre de réflexions, la lumière diffuse finit elle-même par s'éteindre en partie dans l'atmosphère et par l'échauffer aussi sans pouvoir être sensiblement rayonnée vers les espaces planétaires, et comme d'ailleurs le rayonnement continuel du sol vers l'air peut compenser les perles de cette lumière diffuses on voit qu'on peut dire que sur 4 parties de rayons calorifiques venus du soleil, 5 tombent sur le sol, et 1 se perd

• Ce rayooncrocnl échauffe l'atmosphère de 1/30 de degré environ.

dans l'atmosphère et Téchauffe. Cette dernière quantité, serait donc capable de fondre une couche de glace de 10 mètres d'épaisseur, répandue sur toute la surface de la terre. Cette masse de glace aurait un volume de 5092954 de fois un milliard de mètres cubes, c'est-à-dire qu'elle formerait environ 5 millions de cubes de 1 kilomètre de côté. Ainsi la chaleur que verse annuellement le soleil dans l'atmosphère et qui sert à l'échauffer, serait suffisante à fondre 5092954 cubes de glace à 0** ayant 1 kilomètre de côté, et qui demanderaient chacun pour cet effet 79000 milliards de calories pouvant élever i litre d'eau de 1®. Dans l'hypothèse où toute la chaleur due aux 180 parties de lumière diffusée dans l'atmosphère serait perdue, et où, d'après Clausius, 64 seulement seraient absorbées et éteintes par leur passage à travers Tair, celte dernière quantité serait capable de fondre seulement le 5* du poids de glace précédent, c'est-à-dire 1 million environ de cubes de glace de 1 kilomètre de côté.

les vents et la diffusion tendent à répandre uniformément cette immense quantité de chaleur dans toutes les parties de l'atmosphère, qui est ainsi sans cesse réchauffée et sans cesse aussi rayonne vers les espaces sidéraux. Fourrier admet que la température des couches les plus élevées doit être, malgré ce flux continuel de chaleur solaire, évidemment inférieure à celle des terres les plus froides. La température la plus basse du globe observée par Parry en 1819, au Fort Reliance, ayant été de — 57% Peclet pense que la température des couches atmosphériques supérieures est d'à peu près 60" au-dessous de 0.

H faut maintenant observer que dans chaque lieu (sauf les variations dues à l'état transparent ou nuageux de l'atmosphère), la quantité de chaleur versée sur une surface donnée est égale à une constante, multipliée par le cosinus de l'angle que forme le • soleil avec la verticale du lieu que l'on considère, et que l'absorption des rayons calorifiques par l'atmosphère est, d'après les expériences de Bunsen et Iloscoé, pour chaque éUit atmosphérique du ciel, uniquement régie, aux diverses heures et pour chaque jour de l'année, par la variation du cosinus du même angle; ce c|ui revient à dire que l'absorption des rayons calorifiques et lumineux par l'atmosphère du lieu considéré, esl, pour chaque éiat atmosphérique donné, proportionnelle à la couche d'air que le rayon a dû traverser avant d'arriver à l'observateur.

MODIKIGATEURS MÉTÉOROLOGIQUES. 29

Ainsi les variations de la température atmosphérique dans un lieu déterminé dépendent de très-nombreuses conditions : de rinclinaison plu^ ou moins grande du soleil par rapport à la verticale et, par conséquent, de la quantité absolue de clialeur versée par le soleil sur la surface atmosphérique que l'on considère (saison, heures du jour); de l'épaisseur d'atmosphère traversée, avec laquelle varie la quantité de chaleur absorbée sous cette épaisseur; de Fétat de cette atmosphère et de la constante d'absorption relative à cet état du ciel; de la radiation terrestre, variable avec la nature des couches terrestres en chaque lieu et avec Tétat du ciel ; de l'apport d'air chaud ou froid dû au mouvement des vents et à la diffusion atmosphérique ; enfin des travaux intérieurs positifs ou négatifs produits par les dilatations ou contractions de Tair, et par le mouvement ou l'arrêt des vents; travaux positifs qui refroidissent, négatifs qui réchauffent Tatmosphère.

On voit que le problème général de la température de l'air en un lieu donné est complexe, et que la loi qui la régit dépend d'un grand nombre de conditions, qui sont elles-mêmes exprimées par des fonctions à plusieurs variables indépendantes.

On est donc, en pratique, obligé de se borner pour chaque cas a des données empiriques.

Pour un jour moyen de Tannée, et dans nos climats, le minimum de réchauffement de l'air a lieu vers quatre heures du matin, le maximum vers trois heures de l'après-midi, la moyenne à dix heures du matin.

Relativement aux saisons, le minimum de température s'observe vers le 14 janvier, le maximum vers le 20 juillet, la moyenne vers le 24 avril et le 21 octobre, pour le climat de Paris.

A mesure que la latitude augmente , l'obliquité moyenne des ravons solaires s'accroît, et réchauffement de l'air diminue. En

France, la température moyenne de l'air s'abaisse d'un degré quand on s'avance de 185 kilomètres vers le nord.

Laltitude diminue la température moyenne de 1 degré pour une élévation verticale de 165 mètres environ. On admet que lorsqu'on monte en ballon, on a un abaissement de 1 degré pour 150 mètres d'élévation dans nos zones tempérées , et pour 185 mètres dans les zones torrides. Mais ces variations dépendent beaucoup de l'état moyen du ciel et de la configuration

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(lu sol. C'est ainsi que sur le versant nord de rUimalaya, la limite des neiges perpétuelles est à 5067 mètres au-dessus du niveau de la mer, tandis qu'elle n*est qu'à 3956 mètres sur le versant sud et sous la même latitude. Nice a une température moyenne annuelle de 15,''6 et Montpellier de 10/1, quoique ces deux villes soient à très-peu près sur le même parallèle.

La proximité des mers tend, au moins sur le versant Est de l'Atlantique, et en général dans les lies, à échauffer ralmosplière, et à rendre les variations de température moins sensibles.

La direction des vents modifie aussi l'état calorifique de Tair selon qu'ils soufflent de pays plus chauds ou plus froids et suivant leur constance de direction ou leurs variations.

La persistance des températures extrêmes tend à faire ptédominer tels ou tels groupes d'affections. Les températures froides coïncident avec l'aggravation des maladies des organes respiratoires; c'est dans l'été ou dans les pays chauds que l'on rencontre le plus souvent les dysenteries, les diarrhées, les affections du foie. Les brusques variations de température font surtout naître les affections inflammatoires, rhumatismales ou bronchiques.

Lmniérc. — On a dit plus haut que, d'après Clausius, pour 1000 rayons lumineux qui tombent sur la surface supérieure de l'air, 750 arrivent jusqu'au sol, 186 sont diffusés dans l'atmosphère et 64,7 sont éteints et absorbés*. On sait l'influence qu'exerce la lumière sur le ceneau qu'elle excite, sur la production des pigment set sur les fonctions de la peau, enfin sur Pintensité de la respiration qu'elle augmente*. On sait aussi que le manque de lumière est une cause prédisposante puissante de la diathèse scrofuleuse.

Électricité. — L'atmosphèrc est toujours électrisée. Si le ciel est sans nuages, elle l'est po.sitivement, tandis que le sol l'est toujours négativement, quel que soit l'élat du ciel. Si le ciel est nuageux, l'atmosphère est électrisée tantôt positivement, tantôt négativement, et son état électrique peut même changer de signe plusieurs fois dans une même journée. En rase campagne cette électricité ne devient sensible qu'à l'",50 du sol; elle augmente ensuite, au moins jusqu'à une certaine hauteur, et d'après une loi

* Poggend. Ann., t. LXXH, p. 294.

• Voy. Moluchott, Wiener Mediz. Wochcntckrift , 1855, p. OSï.

pca connue, qui dépend de Tétat hygrométrique de Tair. Dans les lieux couTerts, les maisons, réiectricité disparait ; dans les villes on ne la trouve que sur les grandes places, les quais des rivières.

L^électricité positive de Tatmosphère sereine est beaucoup plus forte en été qu'en hiver. Dans une même journée elle augmente jusqu'à huit heures ou midi, suivant la saison, décroit jusqu'au moment du coucher du soleil, augmente alors de nouveau et atteint un second maximum peu d'heures après le commencement de la nuit; elle décroit ensuite jusqu'au matin.

L'imbibition des eaux dans le sol, d'après Becquerel, et leur évaporation, d'après Pouillet , sont les principales causes de ce développement d'électricité atmosphérique.

On ne tentera même pas d'analyser ici les effets qui peuvent être produits sur l'organisme par les divers états électriques de l'atmosphère. On citera seulement les quelques observations relatives aux temps d'orages, faites par le savant qui a le plus d'autorité en cette matière. Peltier^ remarque que les nuages orageux sont de deux espèces : des nuages positifs à leur partie inférieure, blancs, roses ou orangés, et des nuages chargés d'électricité négative, en général bleus plombés ou gris ardoisés. Les premiers sont les plus communs et leurs pluies déchargent l'atmosphère et le sol qui est négatif : ils produisent la détente nerveuse de l'économie. Les orages négatifs au coniraire mettent les parties supérieures des êtres organisés, de rhonime cn.parliculier, dans un état contraire à l'état normal, en y produisant , par induction, de l'électricité positive. Alors apparaissent des céphalalgies, des douleurs vagues, des crises nerveuses, des frayeurs inconsidérées *. Le sol reste négatif après le passage des nuages électrisés dans le même sens que lui, et l'orage se reproduit souvent peu de temps après.

Pressions barométriques. — Nous avons VU que l'air pèse

autant que 581000 cubes de cuivre rouge de 1 kilomètre de côté. Celte pression se fait sentir sur tous les points du globe, mais non également. On la mesure au moyen du baromètre; la hauteur moyenne de sa colonne de mercure est au niveau des mers de 758 millimètres à 0**, ce qui correspond à une pression de 1035 ki-

» Voy. Ànn. Ch., Phyê, [3]„ t. IV, p. 385. * Même mémoire, p. 426«

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lograrames par décimètre carre de surface*. A partir de réquatcur elle augmenté jusqu'au 40* degré de latitude, où elle arrive à un maximum de 763 millimètres. Elle décroît ensuite quand on se rapproche des pôles.

Le baromètre a des variations diurnes et des variations accidentelles.

Sous les tropiques, le mercure arrive à sa hauteur maximum vers dix heures du matin ; il baisse ensuite jusqu'à quatre heures et atteint un minimum, remonte jusqu'à dix heures du soir et atteint un deuxième maximum ; il baisse alors de nouveau et repasse par un second minimum à quatre heures du matin. Dans tous les autres climats, les heures de maximum et de minimum, tout en variant un peu avec les saisons, restent sensiblement les mêmes, mais ces variations diurnes sont rendues plus ou moins irrégulières par les variations accidentelles.

Les grandes variations dites accidentelles obéissent elles-mêmes à une certaine loi. Il se produit dans nos latitudes, de quinze en quinze jours environ, quelquefois plus, des ondes successives de pression et de dépression barométriques, ondes qui se font sentir sur toute la surface de l'Europe et dont la marche a une direction dirigée à peu près du nord-ouest au sud-est. Ces ondes coïncident avec une succession plus ou moins régulière d'orages, de pluie et de beau temps.

Les causes des variations atmosphériques sont : réchauffement de l'air, la vitesse et la direction des vents.

La température et l'état hygrôscopique de l'atmosphère produisent sur la santé des effets divers.

W. Edwards a fait voir que Tacide carbonique augmente en général dans l'air expiré avec l'augmentation de hauteur baroniétri<|ue et l'abaissement thermométrique, en un mot avec la densité de cet air : de là en partie le sentiment de bien être, d'activité musculaire, qui croît lorsque l'air devient à la fois plus froid et plus dense, au moins dans de certaines limites.

Nous décrirons en détail , en parlant de la respiration (voir W Partie) , les effets produits sur Torganisine par Taugmentation de la pression bîiroinélrique ou par la raréfaction de l'air. Uemanpions seulement ici que Thomnie résiste bien plus aisément aux dimi-

I Le corps (l'un adulte $up|)orte une pression Je lôOOO kilos euvirun repartie sur toute •a surrace.

nutions qu'aux excès de pression atmosphérique. C'est seulement à une hauteur de 4 à 5000 mètres, quand l'air est raréfié de près de moitié, que surviennent raccélération du pouls, la dyspnée, la lassitude, le besoin de sommeil, quelquefois les syncopes et les hémorrhagies. Au contraire, l'acide carbonique expiré diminue très-sensiblement pour une augmentation de pression je 15 à 20 millimètres de mercure, et les sujets qui y sont soumis se plaignent aussitôt d'une sensation de froid.

On ne saurait dire aujourd'hui quelle est l'influence des petites variations barométriques sur l'état de santé général des populations. On a remai'qué à New-York que les hémorrhagies passives augmentent habituellement quand la colonne barométrique baisse. Sur les hautes montagnes des Cordillères, du Mexique et du Pérou, la phthisicest très-rare et presque inconnue.