Décroissement moyen de la température

Mais toutes ces irrégularités disparaissent dans une moyenne de mesures quotidiennes et longuement prolongées à différents niveaux, et on peut en tirer une mesure du décroissement moyen de la température avec la hauteur, qui est de un degré pour environ 180 mètres de hauteur verticale. Ce chiffre est évidemment variable, mais il n'y a pas intérêt pour le moment à étudier ses variations.

Est-il le même à toutes les hauteurs? Évidemment non. C'est la vapeur qui absorbe la* chaleur solaire ; c'est elle qui la rayonne. Ce que nous observons au voisinage du sol ne peut donc rien nous apprendre sur ce qui se passe dans les hautes régions de l'atmosphère. Les ascensions aérostatiques les plus audacieuses restent elles-mêmes muettes, car elles ne peuyent pas dépasser les couches oii il y a encore de la

vapeur d'eau. Elles nous disent seulement que le froid s'accentue à mesure qu'on s'élève. Mais à quel niveau s'abaisse-t-il dans les régions supérieures, à 8 ou 10,000 mètres, et plus haut encore dans les solitudes où se meut le globe? C'est ce dont on ne peut se faire une idée, imparfaite encore, que par le moyen suivant.

250. Température zénithale. — Imaginons que pendant une belle nuit, où le ciel est limpide et d'air calme, nous exposions au rayonnement, à une certaine distance du sol, un thermomètre t (fig. 150), à boule noircie et horizontal.

Fig. 450.

Sa température baisse parce qu'il perd plus de chaleur par rayonnement qu'il n'en reçoit, et il s'arrête quand la perte est égale au gain. Une partie notable de ce gain provient du rayonnement du sol. Supprimons-le en mettant au-dessous de la boule et à une certaine distance une feuille métallique polie sur ses deux faces, cachant à la boule du thermomètre t' la vue du sol, renvoyant vers celui-ci les rayons qui lui en arrivent, et réfléchissant dans l'espace ceux que le thermomètre envoyait au sol. Le gain a diminué» la perte est restée la même, le thermomètre baisse d'une certaine quantité. Mais il reçoit encore le rayonnement de toute la vapeur contenue dans la portion de l'air qu'il peut voir. Réduisons ce rayonnement au minimum en remplaçant notre feuille métallique polie par un miroir parabohqué poli aussi, à axe vertical, et dont le foyer t" est occupé par la boule du thermomètre. Dans ces conditions, si le miroir est parfait.

les seuls rayons caloriCques qui peuvent arriver sur la boule sont ceux de la vapeur contenue dans un cylindre vertical ayant pour base la section la plus large du miroir, et s'élevant dans l'atmosphère. Les rayons calorifiques émis par la boule iront alors tous vers le zénith ; on constate qu'avec ce dispositif la température baisse encore et atteint un degré variable suivant les lieux, la saison et le moment. C'est ce qu'on appelle la Température zénithale.

Ce froid subi indique que la température des régions zénithales est très faible. Le thermomètre remonte si, à distance, on dirige l'axe du miroir sur un glacier, sur un nuage. II remonte d'autant moins que le nuage est plus haut; mais, par la plus belle nuit, il remonte encore quand au zénith passe une couche presque invisible de cirrus, dans lesquels les aérouautes ont relevé parfois des températures de 15 à 20"* au-dessous de zéro. Concluons donc que les régions inaccessibles de l'atmosphère sont encore à des températures plus basses que les plus hautes régions que nous ayons pu atteindre. Mais on ne peut rien dire de plus sur ces températures, et c'est arbitrairement qu'on les évalue quelquefois à 100 ou 120** au-dessous de zéro.

Heureusement, pour le moment, les conclusions que nous venons de formuler nous suffisent. On peut les résumer ainsi : la loi de décroissance des températures de l'air est tout à fait. irrégulière, mais, en somme, le thermomètre baisse d'autant plus qu'on s'élève davantage et tomberait beaucoup au-dessous de zéro dans des régions où il y a encore de la vapeur d'eau.

251. Distribution de la vapeur d'eau. — Arrivons maintenant à la distribution de la vapeur d'eau. Si l'air était partout saturé, la quantité de vapeur d'eau par mètre cube dépendrait uniquement de la température à chaque niveau, et on pourrait, connaissant la température en chaque point, chercher dans les tableaux (118 et 119) la tension maximum correspondante, et construire une courbe FF (fig. 151) donnant la distribution en hauteur de la vapeur d'eau si Tair

était partout saturé. Cette courbe aurait éviderument des allures tourmentées, correspondant à l'inégalité de distribution des températures, mais en gros elle se rapprocherait plus ou moins de celle de la figure : l'écart de la verticale, qui représente la force élastique maximum F à chaque niveau , étant maximum au voisinage du sol, et ne devenant jamais nul, parce que nous savons qu'à aucune température nie-

Pig. 151.

surable la pression de la vapeur n'est égale à 0.

Mais il est clair a priori que l'air ne peut pas être partout saturé de vapeur. La source unique d'où il la tire est le sol ou la mer. C'est de là qu'elle s'élève sous forme visible ou invisible; c'est là qu'elle revient au moindre refroidissement. Sitôt formée, comme elle est plus légère que l'air et que sa tension l'amène dans les espaces qui en sont dépourvus, elle abandonne son lieu d'origine, et comme elle consomme beaucoup de chaleur pour se former, on peut comprendre que nulle part la production ne soit assez abondante pour suffire aux départs, et que la saturation de l'air soit l'exception, au lieu d'être la règle.

Nous pouvons donc nous faire une idée de cette distribution, dont nous ne connaissons pas le détail, mai$ dont nous voyons suffisamment l'ensemble, en traçant, à côté de la courbe des valeurs de F que nous envisagions tout à l'heure, celle des valeurs de /*, encore plus irrégulière quu la première, mais qui lui reste toujours intérieure, en la louchant seulement en quelques points qui correspondent aux niveaux pour lesquels l'air est saturé, et par conséquent pour lesquels il y a une couche de nuages. Imaginons muiDtenant

ces deux courbes à Tétat de mouvement perpétuel, vibrant pour ainsi dire dans l'espace à la façon de deux lanières do fouet, mais de façon que la secondé reste toujours intérieure à la première, et nous aurons une idée de l'infinie variété de combinaisons qui peuvent se produire, et que chacune des positions des courbes traduit aux yeux parce que, à un niveau quelconque, AC = F, AB=:/*, et BC = F — f, c'est-àdire le facteur d'évaporation dont nous avons parlé (127).

252. Circulation incessante de la vapeur atmosphérique. — Il semble au premier abord impossible de s'y retrouver au milieu de ce flottement incessant. Il ne se fait pourtant pas au hasard, et chaque mouvement àes courbes a une partie de son origine dans la situation de ces mêmes courbes un instant auparavant. D'une manière générale, une région telle que A, oùF — /* = BC a une valeur considérable, empruntera de la vapeur aux couches voisines pour lesquelles, les courbes étant plus rapprochées, F — f sera plus faible et Tair plus voisin de sa saturation. Un nuage s'évaporera donc sur ses deux faces en vertu de cet appel. Naturellement, si le soleil brille et en échauffe le haut, Févaporation sera plus rapide de ce côté. Mais cette vapeur, appelée dans des régions où elle était moins abondante, y augmentera d'abord, puis y apportera son pouvoir rayonnant, et si elle peut l'exercer, c'est-à-dire s'il y a peu- de vapeur au-dessus d'elle, et si la nuit vient, elle y abaissera la température. La courbe des F se rapprochera donc de la verticale en ces points, en même temps que la courbe fse rapprochera de F, et une nouvelle condensation se produira qui sera soumise aux mêmes causes de dislocation que la première.

En résumé, là où elles sont voisines, les deux courbes tendent à se séparer; là où elles sont séparées, elles tendent à se rapprocher, ce qui revient à dire à la fois que leur flottement est incessant, et que le phénomène de l'évaporation se modère lui-même, comme tant d'autres phénomènes de la physique et de la météorologie. Il y a une autre conclusion à tirer de ce qui précède, et que nous aurons souvent

37i MÉTÉOROLOGIE.

l'occasion de rappeler, c'est qu'un nuage quelconque n'a pas d'existence propre; il se défait et se refait constamment; tout en paraissant être dans un parfait repos, la matière qui le compose est à l'état de perpétuel renouvellement ; il n'est que la forme visible de la jxyrtion de l'atmosphère dans laquelle se trouvent nmnentanément réunies les conditions de la condensation.

Voilà pour les notions générales. Si nous voulions maintenant examiner les combinaisons multiples auxquelles elles président, nous n'en sortirions pas. Chaque jour a sa physionomie propre, caractérisée par un certain nombre d'incidents et d'accidents dans la distribution horaire des deux courbes F et /*. Si on élimine ces accidents par la méthode des moyennes, on construit, avec les chiffres trouvés, une journée fictive qui n'a plus qu'un rapport éloigné avec la réalité. L'abus des moyennes est une des plaies de la météorologie.