Helations du vent avec les isobares. — De

plus, les vents ne sont pas plus que dans les cyclones lan-^ pents aux isobares, et le moment est venu d'élucider une question que nous avons dû laisser en suspens, faute d'ob* servalions, quand nous avons parlé des cyclones. C'est celle^ de l'inclinaison manifeste des vents de surface vers le centre do la bourrasque ou du cyclone. Les causes en sont faciles à saisir. La bourrasque, comme le cyclone, ne persiste et ne dure que parce qu'il y a, de son extérieur vers son intérieur, un excédent de pression contrebalancé, pour l'équilibre, par la force vive des molécules sans cesse rejetées du centre à la circonférence en vertu du mouvement de rotation. Quand les frottements sur le sol ou les obstacles naturels diminuent cette force vive en la transformant en mouvement des obstacles ou en cbaleur, Texcédent de pression extérieure peut rejeter et rejette souvent, en effet » vers l'intérieur de la bourrasque, du cyclone ou de la trombe, de l'air avec les corps solides qu'il emporte, et qui saisis par le mouvement tourbillonnaire , peuvent être emportés plus ou moins liant avant de retomber. C'est ce qu'on voit bien dans l'expé-i rience suivante de M. Weyher.

Un cylindre en verre (fig. 133) est rempli au quart de sa hauteur de farine de gruau, et fermé par un couvercle par le centre duquel passe Taxe d'un petit moulinet ^ formé de deux lames en carton implantées perpendiculairement l'une à l'autre sur Taxe de rotation. Quand on fait tourner ce ventilateur avec une vitesse suffisante, on voit la surface du gruau, primitivement plane, se surélever en cône vers son centre.

\m MÉTÉOROLOGIE.

Le long des flancs de ce cône s'élèvenl constamment des poussières farineuses qui remontent plus ou moins haut, sont rejetées latéralement et retombent au voisinage des parois, de sorte que la surface de la farine se creuse en gorge.

On peut faire la même expérience dans une chambre; en faisant tourner le moulinet, il se fait une aspiration par le haut et par le bas, avec rejet latéral de Tair le long des ailettes. Le tourbillon ainsi créé au-dessous se ferme aussitôt qu'il a atteint en descendant la surface du plancher, et constitue un tube aérien qui relie le moulinet au sol. Si à 13 ou 20 centimètres au-dessous du tourniquet, on place un bassin rempli d'eau chaude, on voit d'abord les vapeurs agitées de mouvements tourbillon naires désordonnés ; puis, tout à coup, la trombe s'amorce : les vapeurs, au lieu de s'échapper en tout sens, se dirigent au contraire vers l'axe; l'eau elle-même monte faiblement le long de cet axe, et constitue le buisson ordinaire des trombes. Désormais, en vertu de ces liaisons moléculaires qui s'établissent entre les diverses particules d'un gaz en mouvement régulier, la trombe devient une sorte de tarière aérienne à axe creux, et tout le travail du tourniquet se concentre à la surface de l'eau surlaquelle il dépense une partie de l'énergie dépensée. « En effet, dit M. Weyher, avant l'amorçage de la trombe, le moulinet tourne facilement sans fatiguer sa corde ou sa courroie de commande, tandis qu'après l'amorçage, la corde glisse ou la vitesse se ralentit un peu, et le tourniquet fatigue ou secoue son support. On sent très bien que maintenant il effectue un travail plus considérable. »

Une fois la trombe amorcée, on peut éloigner le bassin sans troubler le phénomène. Si on fait voyager le tourniquet, la trombe le suit dans son mouvement. Nous verrons plus tard que toute la théorie des trombes est dans cette curieuse expérience, où on voit une vitesse de rotation se transformer en un mouvement tourbillonnaire régulier descendant vers le sol, avec aspiration possible suivant l'axe, grâce à la dépression qui y règne, dans les régions oii, localement ou moment tanémeut, cet accès de la dépression centrale est possible.

Il y a donc, manifestement, une petite aspiration vers le centre, et de même il peut et il doit y avoir quelque chose de pareil au voisinage du sol dans les bourrasques et cyclones. Aussi voit-on les vents de surface s'incliner vers le centre d*un angle plus ou moins aigu. Mais nous avons dit que M. Hildebrandsson, auquel est due cette intéressante observation, avait vu aussi qu'à distance du sol la direction des nuages inférieurs déviait à droite dos vents de surface, et était exactement tangente aux isobares, autant qu'on peut le voir au travers des incertitudes du tracé des isobares et^de l'appréciation de la direction des vents supérieurs. Nous pouvons donc no pas nous préoccuper de Tangle plus ou moins aigu que fait la direction du vent avec celle de Tisobare. Tout ce qu'il faut relever, c'est une tendance générale des vents au voisinage du sol, dans une bourrasque, à converger vers l'intérieur des courbes. Celte tendance, nous l'avons déjà signalée dans les cyclones : nous venons d'essayer de la ramener à sa véritable importance, qui est minime.

229. Hègle de Buys-Ballot. — De cette rotation constante du vent dans les bourrasques de l'hémisphère Nord résulte qu'on peut leur appliquer une règle analogue à celle de Piddington. Cette règle, formulée pour la première fois d'une façon précise par M. Buys-Ballot, est la suivante : Dans nos climats ^ tournez le dos au vent et étendez la main gauche ; le minimum de pression est dans la direction de cette main. Il est facile de reconnaître que c'est la règle de Piddington pour l'hémisphère Nord. On tourne le dos au vent au lieu de lui faire face, et on étend la main gauche au lieu de la droite. Cette règle de Buys-Ballot peut donc être remplacée par la règle de Piddington, ce qui consacre, non l'identité des bourrasques et des cyclones, mais l'identité des Sens de rotation dans un même hémisphère. On peut vérifier du reste que cette règle s'applique encore lorsqu'il n'y a pas de bourrasque et que le courant coule régulier. En faisant face au courant, sur la rive droite, qui est en général la nôtre, on a dans la direction de sa main droite la région où

;îni MÉTÉOROLOGIE.

les basses pressions sont le plus voisines de l'observateur. Il n'en serait pas de même sur la rive gauche. Ajoutons, pour terminer, que si nous avons pu à la rigueur parler du centre d'un cyclone, à raison de la forme presque circulaire des isobares et des courbes de rotation du vent, il n'y a plus de centre bien défini dans une bourrasque à isobares irrégulières, et que la règle de Buys-Ballot est moins précise que celle de Piddington.

230. Mouvements de translation des bourrasques. — Enfin, comme les cyclones, les bourrasques voyagent (fig. 129 à 132) dans le courant qui les a formées. Elles ont par conséquent un bord dangereux au Sud de lu trajectoire du centre, un bord maniable au Nord. A raison de la forme irrégulièrement circulaire des isobares et des lignes de rotation des vents, on ne pourrait plus faire pour les bourrasques le raisonnement précis fait (184) pour les <*yclones. Les points au Sud de la trajectoire du milieu de la bourrasque pour lesquels la vitesse résultante est égale à la somme de la vitesse de rotation du vent et de la vitesse de translation de la bourrasque ne sont pas sur une ligne menée normalement à la trajectoire, etc. Mais, d'une manière générale, les vitesses résultantes sont augmentées au Sud de la trajectoire, et diminuées au Nord, et même, comme ici la vitesse de rotation et la vitesse de translation sont à peu près du niéme ordre de grandeur, il peut arriver qu'au Nord de la trajectoire, les vents soient si faibles qu'ils s'effaceqt, et qu'une bourrasque circulaire disparaisse dans sa moitié Nord, pour n'être sensible que sur sa moitié Sud,

Quelle est la vitesse de . translation des bourrasques? Nous savons que les tourbillons des lleuves ne sont pas de simples épaves, qu'ils résistent en partie au courant, et même le fendent quelquefois obliquement, de façon à gagner le milieu de la rivière, s'ils se sont formés sur les bords. Parfois cependant, ils tournoient sur place dans une anse tranquille. Mais cela est rare, et jamais leur vitesse, quand ils sont emportés, n'est notablement différente de celle du cou-

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rant. Il doit évidemment en être de même pour les bourrasques, et les vitesses extrêmes, comme grandeur et comme petitesse, qu'on leur a attribuées quelquefois, tiennent à une erreur d'interprétation des cartes qui consiste à voir des bourrasques dans le courant équatorial là où il n'y en a pas. Quand les isobares sont espacées et allongées dans le sens du courant, c'est-à-dire quand le courant est tranquille, il ne faut qu un petit remous local, une erreur de transmission télégraphique, moins encore, un caprice du dessinateur, pour jeter en travers du courant une branche d'isobare qui dès lors prendra les allures d'une courbe fermée et aura l'air de contourner une boiirrasque. Le lendemain, la même situation peut se reproduire au même point, et alors la bourrasque paraîtra immobile. Elle peut se reproduire à l'autre extrémité du courant, à l'Est, et alors la bourrasque aura semblé voyager en 24 heures de l'Irlande à la Baltique. Elle peut se retrouver au contraire à l'Ouest, et alors labourrasque aura paru rétrograder. Elle peut enfin ne pas se reproduire du tout, et alors la bourrasque semblera avoir traversé toute la carte avec une vitesse extrême. D'autres fois encore on a pris comme centres de bourrasques, dans lé cas de coura^iil dérivé, les deux moitiés de la trace sur la carte du courant dérivé (fig. 125, 126), et alors, comme la situation varie peu du jour au lendemain, o\\ en a conclu que ces bourrasques pirouettaient sur place. Tous les calculs de vitesse sont à refaire en tenant compte de cette cause d'erreurs. En général les vitesses assignées aux bourrasques me semblent trop fortes, et ne pas devoir dépasser en moyenne la vitesse moyenne des vents dans le courant équatorial qui est de 20 à 40 kilomètres à l'heure.

231. Loi de Dove. — Du sens général de la rotation inverse des vents dans les bourrasques de riiémisphèreNord il résulte (185) que la rotation directe de la girouette sera la loi pour tous les observateurs placés dans leur bord dangereux, et d'une manière générale au Sud de leur. trajectoire. Comme cette trajectoire» contourne en général l'Europe en hiver, dans la vraie saison des bourrasques, la rotation

33i MÉTÉOROLOGIE.

directe de la girouette sera la règle en Europe '. 11 en sera de même en Amérique. C'est ce qu'avait remarqué Dovo. et l'observation est même plus ancienne, car Dove, après avoir mis en évidence par des faits nombreux ce qu'il avait appelé Isihide giration, a mis la plus louable conscience à retrouver dans PitB0^Théophraste,Aristote, et même dans TEcclésiasle. l'énoncé de cette rotation des vents dans le même sens que le soleil. Cette loi de Dove, qui a paru importante tant qu'on n'a su comment l'expliquer, est aujourd'hui une conséquence

i. 11 est inutile de citer des exemples de rotation directe du vent dans nos régions; ils sont le cas normal et presque eonstant. Voici un exemple de rotation inverse, emprunté k une note du vice-amiral de La Roncière. C'est celui de la tempête du 11 janvier 1866, ol^rvée à bord du Magenta^ en rade de Cherbourg :

€ ... Les jours précédents n'avaient rien présenté d'insolite sur ki rade. Le 9, il ventait grand frais do W.-N.-W., avec des grains de pluie ou de grêle. Le baromètre était en moyenne A 741 millimètres. Dans la nuit du 9 au 10, le vent mollissait et le temps s'éclaircissait. Le 10 au içatin, le vent assez faible, tournait au S.-W., au Sud et au S.-E. (rotation inverse). Toute la journée du 10, les vents sont restés au Sud et au S.-Jî. Forte brise, le baromètre baissant lentement d'abord, puis avec rapidité, A minuit, il était (\ 727 millimètres. 11 baissa alors de plus en plus rapidement jusqu'à 5 h. 30 du matin, où il s'arrtHa à 721 millimètres et commença de monter. Les vents étaient toujours au S.-E., tournant à l'E.-S.-E. Le temps était couvert et pluvieux. Sauf la situation si exceptionnelle du baromètre, rien n'annonçait une tempête prochaine... A 10 heures du matin, le vent tourna assez rapidement à l'Est au N.-E. et au Nord où il se fixa et fraîchit rapidement. Les coups de vent de cette direction sont excessivement rares à Cherbourg A 40 h. 30, il ventait grand frais. Ail heures, le vent avait pris toale sa force. De 11 h. 30 à 3 h. 30, le baromètre monta de 9 millimètres. Le vent soufflait avec la même violence, au point qu'il était impossible de s'y exposer sans se tenir solidement à un point fixe. A 3 h. 30, le vent mollissait un peu par moments. A 5 heures, ce n'était plus qu'un grand coup de vent; puis il diminua successivement jusqu'à minuit, où il devint très maniable. En mollissant» le vent avait passé du N.-N.-W. au N.-W. A minuit, le baromètre marquait 751 millimètres. Le temps s'est ensuite tout à fait remis. Le 12 au matin, le temps était beau, avec brise du N.-W.

■ Le centre de la tempête avait passé au S,-E. de Cherbourg, en marchant vers le N.-E. »

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directe de nos connaissances sur la circulation aérienne. Il importe seulement de remarquer que si la rotation directe est surtout celle qu'on constate dans les pays tempérés, les plus riches en observatoires, elle n'est pas seule à se produire. Toute rotation directe a comme pendant naturel '^184), une rotation inverse. Mais celle-ci est peu sensible à cause de la faiblesse des vents dans le bord maniable (230). Ce bord maniable couvre lui-même d'ordinaire des régions où les observatoires sont rares ou absents. Double raison pour que ces cas de rotation inverse se noient dans l'ensemble des observations, et que les rotations directes soient prédominantes.

Nous avons maintenant à nous préoccuper des changements que les bourrasques amènent dans le courant qui les transporte. Mais pour cela, il est nécessaire de nous faire, comme pour les cyclones, une idée des mouvements de l'air dans leur intérieur.

232. Le mouvement est descendant dans les bourrasques. — Nous avons assez longuement discuté la question à propos des cyclones pour n'avoir pas à y revenir : l'air est descendant dans les bourrasques. 11 est appelé des régions supérieures vers les régions inférieures par l'aspiration et le vide central amené par le mouvement centrifuge. Arrivé à une hauteur variable, il est saisi par ce mouvement et rejeté à l'extérieur. Le froid qu'il y apporte et les condensations qu'il y amène entretieiment le mouvement giratoire. Quant à ses origines, qui' dans un cours aussi tourmenté que celui du courant équatorial, doivent être très irrégulières, il faut sans doute les chercher dans quelque chose d'analogue à ce qu'on voit se réaliser dans une curieuse expérience de M. Weyher que voici :

On donne, par un moyen quelconque, une vitesse rapide de rotation à un sphéroïde S (fig. 134), formé de lames métalliques rangées en cercles de longitude. A une certaine distance du sphéroïde, dont Taxe de rotation peut être quelconque, on place une cuvette plate renfermant de Teau assez chaude pour que sa vapeur soit visible dans l'air extérieur, et on fait

336 MÉTltOROLOGIE.

tourner le spliëroule. On voit alors le courant d'air chaud et humide qui nionte do la cuvette, et qui jusque-là flottait et ,se divisait au moindre courant d'air, prendre la forme d'un

cône renversé, d'une tromhe en miniature, sous rinfluence de l'agitation réguHère, mais de sens quelconque^ que les ailettes du sphéroïde communiquent à distance à Tair environnant. En d'autres termes, l'air humide el chaud animé, en vertu de sa plus faihle densité, d'un mouvement ascendant ir régulier, tend à prendre un mouvement giratoire vertical lorsqu'autour de lui se produisent des mouvements lourbillonnaircs, de sens quelconque, à la seule condition que ces mouvements tourbillonnaîres aient une certaine régularité. 11 y a là un mélange de lois physiques et de lois mécaniques du mouvement des fluides dont le détail nous échappe, mais que TexpérieDce curieuse de M. Weyher nous montre en action.

Quelles que soient les causes de sa formation, ce grand mouvement d'aspiration de haut en bas n'est du reste pas, nous l'avons dit plus haut, incompatible avec des mouvciiients locaux et limités en sens inverse. Dans les endroits où le mouvement centrifuge, sur le pourtour du tourbillon, rencontre des obstacles, par exemple au voisinage du sol, c'est sur ces obstacles ou sur ce sol que la force vive se dépense, et si elle s'afi'aibht ou s'éteint, comme elle est le

Fig. d3i.

seul obstacle placé à un niveau quelconque, entre l'inlérieur du tourbillon, où la pression est faible, et l'air extérieur dont la pression est normale, il peut y avoir par ces trom aspiration de l'extérieur vers l'intérieur. Mais la situation générale est celle d'une aspiration du haut vers le bas, suivie d'un refoulement latéral.

Nous aurons à examiner par le menu, quand nous parlerons de la formation des pluies, les conséquences de cette situation. Pour le moment, nous n'en voulons tirer que sa conclusion générale, c'est l'arrivée continue dans l'air cliaud et humide des profondeurs du courant équatorial d'un air sec et froid emprunté à ses couches supérieures. De là évidemment des pluies, un ciel couvert et agité, même de la neige, des rafales provenant de condensations subites, bref toute une série de phénomènes dans lesquels la brusquerie et le désordre s'allient à une sorte de régularité. C'est la tempête d'hiver de nos régions. En été, les phénomènes sont les mêmes, la neige est seulement absente. Nous verrons qu'elle est remplacée par de la grêle dans la région des orages, qui est toujours voisine de la limite entre l'îlot des calmes et le courant équatorial ou un courant dérivé.

233. Influence des bourrasques sur la distribution des pluies. — De cette conclusion générale, et dont nous aurons bientôt à creuser le détail, résulte une conséquence. Le courant équatorial, s'il était toujours tranquille, ne déverserait ses pluies qu'au fur et à mesure qu'il se refroidirait en remontant vers le Nord, ou que, rencontrant des chaînes de montagnes, il dépenserait sa chaleur à s'élever le long des pentes. Dans le long trajet qu'il parcourt vers le Nord, la seule barrière sérieuse qu'il rencontre est faite des Alpes Scandinaves, qui sont en effet très arrosées; mais l'immense plaine du Nord de l'Europe, où les obstacles sont à peine sensibles, ne pouprait agir que par sa température et non par son relief, de sorte que le courant équatorial transporterait très avant dans les terres les pluies abondantes dont il est chargé. En somme, la distribution des pluies

dépendrait surtout de conditions de latitude et d'altitude, aurait une certaine régularité, et pourrait se faire sur une .large portion du continent. L'intervention des bourrasques change cette distribution. Elle en laisse naturellement subsister les grandes lignes^ L'action des chaînes de montagnes n'est pas effacée, pas plus que celle des régions froides; mais en provoquant la chute de la pluie par suite d'une action intérieure au courant, et par conséquent indépendante de V action extérieure des lieux, elle assure une distribution plus égale des pluies sur le parcours du courant, plus irrégulière aussi, plus indépendante des circonstances locales. Nous verrons bientôt combien le détail des phénomènes est conforme à ces prévisions théoriques, que nous devions énoncer ici sans avoir encore les moyens de les vérifier.