CHAPITRE IX

De l’air en mouvement | de« venta.

Ouand un corps s’échaulTc, il se dilate, il occupe plus d’espac<‘ et perd de sa pesanteur spécifique, et si ce corps est fluide et mobile comme l'air, il tend à s’élever et est remplacé par

DE l’aib en mouvement; des vents.

l’air voisin moins érliaufTé , do sorte qu’il y a un appel continuel de l’air froid pour venir remplir le vide que laisse l’nir échaufTé. Cet effet est rendu très sensible par l’expérience de Claro. On place un petit vase plein d’eau chaude au milieu d’un grand vase d’eau froide. Si l’on présente sur les bords du grand vase une chandelle éteinte encore fumante, on voit la fumée se diriger vers le vase d’eau chaude; si on la place audessus du vase d’eau chaude, la fumée monte verticalement. C’était le même phénomène qu’indiquait Franklin, en se plaçant à la porte de communication de deux appartements contigus et diversement échauffés; la flamme de la bougie qu’il portait, placée sur le seuil, allait de l’appartement froid dans l’appartement chaud ; placée au haut de la porte, de l’appartement chaud dans l’appartement froid; au milieu de la hauteur, elle restait sans mouvement. Le fourneau d’appel de M. d’Arcet n’est pas autre chose que celte expérience: échauffer un point pour que l’air qui s’y trouve s’élève et .soit remplacé par l’air plus froid environnant, et par la continuité de réchauffement établir un véritable courant d’air.

D’après ce qui précède, si la terre était une surface aqueuse uniforme, un océan universel, la partie la plus échauffée étant celle qui est entre les tropiques, il y aurait un courant d’air ascendant s’élevant de la surface et se dirigeant vers le pôle; ce courant arrivé à la hauteur où il se trouverait en équilibre statique, se dirigerait vers le pôle, et au contraire un courant rasant le sol et venant du pôle se dirigerait constamment vers l’équateur pour remplacer le courant ascensionnel.

Appelons le premier courant tropical^ le second courant polaire, et suivons successivement le vent polaire dans sa course. En se dirigeant vers l’équateur, il arrive i des latitudes où le mouvement de rotation de la terre est de plus en plus fort; les corps qu’il rencontre le frappent donc avec l’excès de leur vitesse, dans un sens opposé au mouvement de la terra ;

Mlh-éOROLOGIB A6RICOLB.

il semble qa’il souffle un vent d’est. Ainsi un alisé général de l’est à l’ouest, tel est reflet que produirait le vent polaire, allant du nord au midi avec une vitesse acquise de l’ouest à l’est toujours moins grande que celle des lieux où il parvient. C’est Halley qui, le premier, a donné cette théorie des vents alisés>.

Mais la terre n’est pas une surface homogène et uniforme, elle est formée de terres et de mers, de montagnes et de plaines qui sont très diversement échauffées. Si nous nous bornons & considérer l’hémisphère septentrional, nous trouverons que son point le plus froid se trouve au nord de l’Amérique et non pas au pôle; c’est donc le vent du nord-ouest, et non pas celui du nord, qui se dirigera vers l'équateur. Mais en même temps la surface de l’Océan étant moins écliaufl'ée que le continent de l'Europe, il y aura aussi un courant de l’ouest à l’est, entre l’Atlantique et le continent. Ce courant ne changeant pas de latitude conservera la vitesse de rotation de la terre; celui du nord-ouest perdra de la sienne en allant vers l’est, d’autant plus qu’il s’approchera de l’équateur. Ces deux courants en se mêlant produiront un vent d’ouesl-nord-ouest dans le nord de l’Europe, qui deviendra nord-ouest sur les côtes de Gascogne; nord-nord-ouest en Portugal ; puis nord et nord-nord-est en avançant vers le midi®. Voilà l’état constant et normal des vents sur les côtes d’Europe. Il semblerait dès lors qu’il ne pourrait y avoir de vents de sud, si ce n’est vers le nord de l’hémisphère, ni de vents d’ouest dans le voisinage du tropique; mais voici ce qui se passe. Dans son ascension, le courant tropical .sud-ouest se maintient à une hauteur qui est déterminée par sa pesanteur spécifique; il descend de plus en plus, selon les circonstances qui tendent à le refroidir; il finit par se trouver dans les couches occupées |tar le courant atlantique nord-ouest et ouest ; alorsappelécomme lui par l’échauflement des terres voisines, il prend une direc-

(I) Fragments philosophiques, t. XVI, p, 151.

^2) Lacoudraye Lartigue, p. 83 et suiv. sv

DE l’air en modvement; des vents.

tioD sud-ouest, et c’est ce qui arrive le plus souvent; si ce n’est quand les terres polaires étant fortement refroidies, le vent tropical conserve une légèreté spécifique plus grande et laisse les vents de nord-ouest, même de nord-est, en possession de la portion inférieure de l’atmosphère. Nous développerons cette idée générale dans la Climatologie en l’appliquant à la surface terrestre, non plus homogène comme nous venons do la supposer, mais pourvue de tous les accidents de composition et d’altitude.

Outre ces effets étendus à une grande surface de pays, chaque point du globe subit aussi des influences locales; parce que chacun d’eux a son réfrigérant et son foyer calorifique particuliersoutre le réfrigérant et le foyer généraux. Ils produisent les vents appelés topiques ; au nombre desquels on doit compter les brises de terre et de mer. M. Fournet a observé attentivement les brises des vallées. Le soir, les cimes se refroidissent et il y a un courant d’air descendant; le jour réchauffement des pentes inclinées, la réverbération des parois des vallées appelle l’air de la plaine'; sur les bords de la mer, le rayonnement nocturne rend la côte plus froide que l’eau, il y a brise venue de terre le matin ; vers le milieu du jour, c’est la mer, qui absorbe moins de calorique, qui est plus froide que la terre, et la brise > va de la mer à la terre.

L’existence des courants supérieurs est souvent rendue très sensible aux yeux parla marche des nuages en sens contraire des vents qui régnent à la surface de la terre ; mais quand le ciel est serein, on pourrait douter de leur existence si des expériences réitérées ne la confirmaient. Les voyageurs nous ont appris que le vent d’ouest règne sur le pic de Ténériflc, pendant que sur la mer on est poussé par Je vent d’est* ; les cendres du volcan de Saint-Vincent parviennent à la Barbade portées par le

(1) Fournet, Am. de la Société d'agric. de Lyon, t. III, p. 1 et suiv.

(2) Huraboldt, Relation de ses voyages, 1. 1, p. 133.

178 Mlh'lîOROLOttIK AGRirOLK.

vent d'ouest, tandis que ces Iles sont cnnstamment séparées par l’alisé de l’est; les expériences aérostatiques nous montrent constamment qu’après s’ètre suffisamment élevés, les ballons trouvent un rumb de vent qui les pousse dans une autre direction que celle du vent de terre. Parmi ces expériences, il n’en est pas de plus frappante que celle qui a eu lieu à Nîmes, en 1829, parce que M. Val» a eu soin de déterminer la route des ballons par les mêmes procédés dont il se serait servi pour suivre la marche d’une planète. Dans la première, le vent de terre était ouest; il régnait jusqu’à 1,200 mètres d’élévatiôn; là, on rencontra le vent du nord ; la vitesse des deux courants était à peu près la même ; dans la seconde, l’aérostat trouva près de terre le vent du sud-ouest d’une vitesse de 27,000 mètres à l'heure, jusqu’à la hauteur de 1 ,270 mètres ; alors il changea de direction , il trouva le vent du nord , puis de nord-est jusqu’à 1,700 mètres; de cette hauteur à celle de 2,400 mètres, lé vent fut de l’est, puis de nord-est jusqu’à 2,700 mètres ; à ce ■» point il retrouva les vents d’est jusqu’à 2,950 mètres qui fut le point de sa plus grande hauteur. Au-dessus de 700 mètres, la vitesse des düTérents courants avait été à peu près égale et de ’ 12,000 mètres à l’heure; maiaen descendant, le vent du sudouest, qui était passé au sud-est, avait augmenté; à 700 mètres, sa vitesse était de 60,000 mètres à l’heure; plus près de terre de 33,000 mètres à l’heure*. Cette expérience nous initie à la connaissance des courants atmosphériques, elle nous montre la grande variété des courants aériens qui régnent' à différentes hauteurs dans l’épaisseur de l’atmosphère, et la manière dont se font les échanges d’air entre les différentes parties du globe, selon que, plus ou moins échauffées, elles reçoivent des contrées voisines qui se trouvent dans des conditions de températures différentes, ou leur fournissent la quantité d’air qui manque pour que l’équilibre ait lieu.

(1) Académi» du Gard, 1833, p. 197 et suiv. *

I)B l’ai* RK movvrmrkt; des vents.

Section 1”. — Moyen» employé» pour ob»erver le» vent».

L’observation régulière vents embrasse celle de leur direction et de leur vitesse.

La direction des vents de terre se reconnatt par une girouette placée sur un lieu 'élevé et non dominé. On prend le terme moyen entre les oscillations de la girouette, car pour peu que le vent soit violent, elle est sans cesse en mouvement.

Les vents supérieurs se reconnaissent à la marche des nbages, et à leur défaut aux mouvements du baromètre. S’il souffle un vent froid à la surface de la terre, et que le baromètre se maintienne haut, on jugera que la masse de l’air est occupée par un vent chaud et vice versa.

On a proposé dilTérents moyens pour déterminer la vite^e du vent. Le meilleur consiste dans un moulinet, dont les ailes exposées au vent sont mises en mouvement avec une vitesse proportionnelle à la sienne. Ce moulinet est porté sur un bras perpendiculaire à la direction du vent, et étant pourvu d’un compteur il enregistre le nombre de tours des ailes. On détermine le rapport de la vitesse des ailes et de celle du vent en faisant parcourir à l’instrument, par un temps calme, une longueur déterminée avec une certaine vitesse. Les chemins de fer offrent maintenant une ressource admirable pour faire ces expériences. Dans le climat venteux de la vallée du Rhône, il faut que le compteur puisse indiquer au moins 630,000 tours en douze heures, pour pouvoir enregistrer le nombre de tours que peuvent faire les ailettes de l’instrument.

L’usage que l’on peut faire de la connaissance de la force inpulsive du vent , pour appliquer cette force à différentes machines, fait rechercher les moyens de déterminer les rapports de la vitesse à la force. Pour y parvenir. Borda a fait des expériences, mais il les a faites sur de trop petites surfaces

MICTÉOROLOGir. AGRICOI.e.

pour qu’on poisse appliquer ses résultats à do grandes. Il en est du vent comme de l’eau qui, sous la même pression, donne des produits qui ne sont pas proportionnels à l’ouverture d’orifices de différentes grandeurs. Il se produit, derrière l’obstacle opposé au vent, des effets successifs de condensation et de dilatation ; il y a à sa surface des effets de réflexion qui ne peuvent être donnés exactement que par l’observation directe, et un coefficient généralement applicable serait le résultat d’une suite d’expériences qui nous manquent, faites sur des échelles très différentes. Borda n’a observé que sur des surfaces de 59049, 96944 et 11664 millimètres carrés.

Si l’on appelle P la force du vent en kilogrammes par mètres carrés , V sa vitesse , S la surface en millimètres carrés et a le coefficient variable, les expériences peuvent être représentées par cette formule : P=a X SV*. Le coefficient a doit être augmenté à mesure de l’accroissement des surfaces. Ainsi M. Bouse ayant expérimenté sur 999,000 millimètres carrés, et ses expériences, selon Smeaton, étant exactes pour les petites vitesses de vent, si nous comparons ces résultats à ceux de Borda, nous trouverons pour la valeur du coefficient :

Quand la surface a 11664 millim. carrés 0,92 26244 1,00

Etd’aprèsl’eipériencedeRouse 929000 1,20

Il serait bien important que ces expériences fussent reprises et étendues à des surfaces plus grandes. La formule de Fresnel pour le mouvement des fluides donne des résultats trop faibles.

Section IL — Marche des vents.

A la surface d’une mer ouverte les vents sont réguliers et soufflent d'une manière donstante pendant toute leur durée. C’est ce que l’on éprouve sur les côtes pour les vents qui

UE l’air en moüve.mknt; des vents.

viennent de la mer, et ce qui rend si régulière la marche des moulins à vent qui élèvent l’eau des polders de la Flandre. 11 n'en est pas de même des vents qui viennent de terre; ceux-ci souflient par rafales, semblables à des vagues de la mer ; après des moments de repos, survient un accroissement progressif, puis une diminution d’intensité, jusqu’à ce qu’il y ait un nouveau repos, sinon total, au moins relatif, suivi d’une nouvelle boulTée. « Parfois, dit M. Rendu*, l’instant de la plus grande force des ondes aériennes est celui où l’on commence à les ressentir, de là elles vont en décroissant.Toutes les ondes qui se succèdent dans ces temps donnés n’ont ni la même force, ni la même étendue, quoique le vent n’ait pas varié. Les intermittences ne sont pas égales ; la vitesse supérieure du vent est uniforme, mais la vitesse inférieure est tantôt moindre, tantôt plus grande. » Pour expliquer ce mouvement ondulatoire du vent, ce physicien remarque d’abord qu’on ne saurait assimiler l’air à l’eau, puisque cette dernière est incompressible, tandis que l'air peut être comprimé, et qu’ainsi si l’on jette un rocher au milieu d’un canal, l’eau s’élèvera en amont, acquerra plus de vitesse des deux côtés de l’obstacle, mais coulera ensuite uniformément; tandis que si l’air parcourant un espace d’un mouvement uniforme rencontre un obstacle, il ne peut rétrograder pressé par l’air qui le suit; s’il veut s’élever, il éprouve la pression de la colonne d’air supérieure qui le retient ; sur les côtés, il rencontre d’autres colonnes d’air en mouvement ayant une impétuosité et une force de résistance égales à la sienne. Pour s’échapper, il faudra donc qu'il prenne une force de répulsion supérieure; or, l’air comprimé de toutes parts prend un ressort proportionné à la compression; à l’instant où l’équilibre sera rompu, la colonne d’air retenue s’échappera avec impétuosité et formera une bouffée ; l'air s’écoulera jusqu’à ce que l’équilibre soit rétabli, et alors commencera l’intermittence (1) Uémoires de la Société académique de Savoie, 1. 1, 1835.

18) MÉTÉOROLOGIE AGRICOL*

qui ne tai:(lera pas A être suivie d’une nouvelle bouffée.

Si l’on se trouve prés de l’obstacle au moment où le vent s’échappe, on sentira que la plus grande force de l’onde est à l’instant de son débordement ; mais à mesure que l’on s’éloignera du point de départ , la plus grande force se rapprochera du milieu, parce que la première couche qui était d’abord poussée avec le plus de violence, se met en équilibre avec le reste de l'atmosphère; mais elle ne le fait pas assez vite pour qu’auparavant il ne survienne d’autres couches qui augmentent sa pression. On voit quelquefois une onde passer à quelque distance de soi , tandis que l’air dans lequel on se trouve n’a pas changé de mouvement ; c’est qu’alors on est en dehors de la colonne d’air qui a surmonté l’obstacle.

L’observation nous prouve que c’est toujours avant d’arriver à l’obstacle que les colonnes latérales échappent à son action; c’est qu’il se forme à son pied une accumulation d’air comprimé qui réagit sur le nouvel air arrivant. Ainsi, on a ordinairement le calme au pied immédiat de l’obstacle et jusqu’à une certaine distance proportionnée à sa hauteur et à sa largeur. Ainsi , on se tromperait en croyant que le vent vient frapper l’obstacle en y faisant un angle de réflexion égal à l’angle d’incidence ; l’air s’échappe en glissant des deux cétés, et par en haut, en soulevant les couches supérieures. Si l’obstacle est perpendiculaire au vent, comme il est exprimé dans la fig. 3,

après l’avoir dépassé, il sa recourbe presque à angle droit, parce qu’il ne trouve pas en arrière la même résistance qu’en

DK l’aIB en M Om’EHBNT ; DES VENTS.

avant; l'abri y préservant l’air de toute pression. Si l'obstacle est oblique au vent \/ig. 4), le tourbillon se prononce du côté

Fig. 4.

de l’angle le plus aigu, et après avoir dépassé l’obstacle il se jette en arrière de l’abri de^nianièrc à le raser de plus près. Il s’établit presque toujours un tourbillon violent dans les cours des fermes obliques à la direction des grands vents; la meilleure disposition des bâtiments est, dans les pays où ils soufflent, d’ètre bien perpendiculaire à sa direction, alors l’espace qui est en avant est beaucoup mieux abrité.

Le vent perd de sa vitesse en franchissant l’obstacle {fig. 5)j

Fig. b.

A Directicm du vent. û oû le vent incUné touche le sol.

B Mur opposé au vent. E Point où il [parvient par reflexion.

C Tas de sable accumulé au pied du mur. ¥ Second point où il frappe le sol.

et laisse tomber à son pied, du côté abrité, une partie dus poussières qu’il entraînait ; ainsi l’amas de ces poussières ne se fait pas du côté du vent, mais du côté opposé ; c’est ce que l’on remarque çn observant les murailles des pays exposés à des vents violents.

Les obstacles que rencontre le vent dans sa marche produisent encore un autre effet; derrière l’abri, la couche d’air qui l’a franchie en dessus, trouvant moins de résistance dans le bas où l’air est en repos relatif et moins condensé, prend une direction inclinée, il va frapper la terre à ùne certaine distance

MéTÉOKOUHilE AGRICOLE.

du l’obstacle ; arrêté par le sol , il se réfléchit, remonte à une moindre hauteur, puis replonge de nouveau, jusqu’à ce que perdant sa force impulsive et entraîné par la masse de l’air en mouvement, il prenne une direction parallèle au sol. Les points do terrain sur lesquels tombent habituellement ces angles de rél1e.\ion en sont fort tourmentés ; la terre en est enlevée, les plantes déchaussées et quelquefois déracinées. C’est en général derrière les abris et à une certaine distance que les vents causent le plus de désordre.

Section III. — Caractère des vents.

Quoique les vents puissent souffler de tous les points de l’horizon et affecter ainsi des angles de valeur différente par rapport à la méridienne, cependant on se borne généralement dans la pratique à désigner 16 ou 32, au plus, de ces directions. La rose des vents (fig, 6) indique leur disposition.

XOlil).

DE l’air en mouvement ; DES VENTS.

Le caractère de chaque vent n’ost pas le même sur tonte la surface du même hémisphère ; le vent du nord n’est pas partout le vent le plus froid, le plus sec ; le vent du sud n’est pas partout le plus chaud, le plus humide. Les vents se modifient dans chaque lieu , selon les espaces qu’ils ont parcourus avant d’y arriver. Si le vent traverse une région plus froide, il arrivera après en avoir pris la température; s'il passe au-dessus d’une vaste surface aqueuse, il s’y chargera d’humidité, etc. Ainsi les vents contribuent à changer le climat théorique du lieu , celui qu’il aurait s’il n’était exposé qu’aux effets solaires dans un air parfaitement calme ; c’est ce que quelques exemples vont nous démontrer. À Paris, la température des vents, à 3 heures de l'après-midi, est la suivante :

Année eulière. iliver. Pniitempi. £14. Aulomiie.

Nord 15,2 3,6 13,7 27,2 14,8

Nord-Est 14,7 • 1,2 14,9 28,1 14,3

Est 23,1 2,5 17,8 30,0 16,1

Sud-Est 19,1 5,7 26,6 32,8 19,1

Sud 19,3 8,3 20,3 29,5 19,4

Sud-Ouest .... 18,6 10,8 18,2 26,6 15,6

Ouest 17,0 8,8 16,8 26,0 16,8

Nonl-Ouest . . . 15,5 6,0 14,6 25,8 15,7

Moyenne. . 17,85 5,76 17,10 28,25 16,98

Il faut d'abord remarquer que le caractère des vents change selon les saisons, parce que les espaces qu’ils parcourent présentent aussi des circonstances différentes. Ainsi le vent de sud-est traverse, en hiver, les plateaux de la Bourgogne couverts de neige, il est plus froid que le vent du sud ; mais en été, ces plateaux présentent des surfaces découvertes et sèches qui absorbent beaucoup de chaleur, réchauffent le vent qui les traverse plus que ne peuvent le faire les plaines cultivées et humides des bords de la Loire.

Nous voyons ensuite que si fous les vents soufflaient un nombre,égal de fois pendant l’année et pendant chaque saison

SUÉTÉOBOLOGIE AGBICOLB.

de l’année, la température moyenne de Paris, à 3 heures, serait de 17®,85. Voyons ce qui arrive en ne comptant, pour évaluer la température, que le nombre réel de fois que chaque vent a soufflé et en lui attribuant sa température propre :