Couche à, température constante. — En

somme, qu'il s'agisse de la mer ou de la terre, il y a tou* jours, à une certaine profondeur, un point où Taction du soleil s'arrête, une couche au travers de laquelle aucune fraction de la chaleur solaire ne passe. Toute la chaleur que le soleil verse sur le sol et y fait pénétrer y est donc comme en magasin; elle est destinée à en sortir et à se perdre dans les espaces célestes, absolument comme si la terre n'existait pas. La présence de celle-ci, pas plus que celle des autres planètes, ne modifie la marche du rayonnement solaire qui se fait comme si le soleil était seul dans l'espace réservé à son action.

Toute la chaleur que nous utilisons à la surface de la terre y est donc en transit. Une partie sert à construire les tissus des êtres vivants, animaux et végétaux, et s'y inunobilise temporairement. Une autre sert à produire de la vapeur d'eau et se retrouve lors de la condensation. Une troisième se traduit par une élévation de température et est destinée à partir par rayonnement. Mais toute cette chaleur aura servi avant de disparaître. La terre est un réservoir du jour pour la nuit, de Tété pour l'hiver. Il ne conserve rien de ce qu'on y verse pour l'alimenter, mais il en régularise le débit.

308. ÉchaufTement de l'air. — Nous avons dit que c'est surtout par le sol que l'air s'échauffe. L'air n'arrête en effet en moyenne au passage (149) que le tiers de la chaleur solaire, dont les deux autres tiers arrivent au sol. Il est naturellement plus chaud que l'air pendant le jour, et il peut rester tel pendant la nuit, ou au moins pendant une grande partie de la nuit, pendant qu'il restitue la chaleur absorbée. Cependant, comme c'est une question d'équilibre, il est évident qu'elle ne se réglera pas toujours du même côté. Il pourra arriver que dans la nuit, l'air soit plus chaud que le sol. Cela pourra même arriver pendant le jour dans certaines conditions spéciales, par exemple sur un sol maintenu constamment à Tombre par un mur ou par un versant montagneux, et qui sera alors chauffé par l'air qui aura emprunté sa chaleur au sol insolé environnant. Comme on le voit, tous les cas sont possibles, mais aucun n'a de valeur par lui-même, en dehors des circonstances où il se produit. C'est pour cela qu'il est inutile d'insister davantage.

309. Échauffement des végétaux. — Nous pouvons en dire autant au sujet de la température des végétaux. Sauf dans certaines fleurs, il n'y a pas là de chaleur propre, née des phénomènes chimiques qui se produisent dans l'être vivant. Tous les végétaux, quels qu'ils soient, sont chauffés de l'extérieur, comme le sol. Le pouvoir

TEMPÉRATURE. — SES VARIATIONS. iTS

absorbant de la chlorophylle favorise leur échaufferaent, Tévaporation et la transpiration le modèrent. Mais comme dans ceux qui sont herbacés, ou dans les feuilles des arbres^ il n*y a pas de réserve possible, à cause du rapport énorme entre la surface et le volume, on comprend qu'ils puissent plus échauffer Tair que ne le fait le sol à leur voisinage pendant le jour, parce qu'ils emmagasinent moins, et cèdent tout de suite ce qu'ils absorbent. MM. Becquerel ont montré que dans un des marronniers du Jardin des plantes, Tair était plus chaud à la cime qu'à la même hauteur au-dessus du sol nu environnant. Il en est de même en général pour les arbres touffus, mais pendant la nuit, c'est l'inverse; c'est alors l'air, chauffé par la réserve du sol, qui est plus chaud en dehors de l'arbre. De même on comprend que pendant l'été la température soit plus grande au-dessus d'une forêt qu'à côté.

Dans un végétal présentant un certain volume, par exemple dans un gros tronc d'arbre, nous avons encore, en laissant de côté pour le moment la circulation de la sève qui est évidemment un agent de régularisation, des phénomènes analogues et régis par les mêmes lois. Le tronc des arbres est chauffé de l'extérieur. Les variations qu'il subit de ce fait sous l'influence du jour et de la nuit, de l'été et de l'hiver, vont en décroissant avec la profondeur, et ici encore il se forme une réserve, qui régularise la température du jour et de la nuit et, en cas de gelée, intervient pour modérer la profondeur à laquelle pénètre le gel. Enfin, pendant le jour et pendant Tété, il arrivera ordinairement que le tronc soit plus chaud, surtout sur sa portion exposée au soleil, que l'air à son voisinage; il pourra arriver aussi la même chose la nuit, à cause de la réserve; mais comme cette réserve est faible, elle agira d'une façon beaucoup moins énergique que celle du sol, et tous les cas sont possibles.

310. Température de Tair. — Ce que nous venons de dire montre de quelle infinie variété de combinaisons résulta la température de l'air dans un lieu donné. Si on

474 AfÉTÉOROLOGIE.

songe en outre que cet air est mobile, qu'il descend quand il est froid, qu'il remonte quand, il est chaud, et qu'il est constamment en mouvement, même dans les îlots des calmes, on comprend que s'il est un élément qui mérite de ne pas entrer en première ligne dans l'étude d'un climat, c'est la température de l'air. C'est pourtant une des quantités qu'on a le plus mesurées.

Une autre circonstance' aurait dû décourager dans cette étude, c'est qu'il est à peu près impossible d'avoir la température vraie de l'air. On a la température exacte d'une masse de terre ou d'une masse d'eau, où le réser\'oîr de chaleur est considérable, et où le thermomètre ne peut pas séjourner quelque temps sans se mettre en équilibre absolu de température avec les couches qui l'entourent. Avec l'air, cet équilibre n'est jamais réalisé. L'air est un réservoir de chaleur très médiocre, à cause de sa faible densité, et ne fournit qu'avec lenteur au tliermomctre la chaleur que celui-ci lui réclame pour s'élever à son niveau. Aussi le thermomètre est-il en relard quand il s'échauffe, et marque une température trop basse lorsque l'air est plus chaud que lui. Par suite du même mécanisme fonctionnant en sens inverse, il marque une température trop haute lorsque l'air est plus froid que lui. A ces causes d'erreur s'en ajoute une ciutre, qui n'existe pas lorsque le thermomètre est plongé dans un solide ou un liquide : c'est l'influence du pouvoir émissif du thermomètre. La température qu'il marque est celle de l'équilibre entre ses causes de réchauffement et celles de refroidissement. Or, ces causes sont doubles, et proviennent de la conductibilité et du rayonnement. La conduclibiHté ne fonctionne, si le thermomètre n'est pas appliqué contre un mur, qu'entre l'air et le thermomètre, et c'est la seule influence qui devrait entrer enjeu. Mais ce thermomètre rayonne dans tout l'espace environnant, avec une puissance qui dépend de l'état de sa surface et de sa température; il reçoit ou perd, suivant les cas, plus de clialeur que la masse d'air qu'il a remplacée dans la position qu'il occupe. On peut donc dire que si le thermomètre

marque avec précision sa température, il ne marque avec précision que cela, et ne donne la température de Tair, quand on la lui demande, qu'avec une approximation, tantôt positive, tantôt négative, qui rend bien illusoires les lectures au centième de degré et même les lectures au dixième.

En somme, si sur les millions de nombres recueillis jusqu'à présent, il y en a quelques-uns exacts, on ne sait où ils sont, et c'est comme s'ils n'existaient pas. Il est donc prudent de ne demander au thermomètre que des indications générales, et de le faire passer au dernier rang des instruments météorologiques, après l'avoir laissé trop longtemps au premier. Pour faire une lecture de température de l'air dans un observatoire, on prendra un thermomètre abrité sous un édifice léger, où le vent et l'air circulent facilement, où le rayonnement solaire ne se fasse pas sentir, où les conditions de rayonnement du thermomètre restent à peu près constantes. En plein champ, on emploiera de préférence le procédé recommandé par Arago, d'adapter le thermomètre à une ficelle et de le faire tourner comme une fronde. On le met ainsi en contact avec une masse d'air plus considérable que s'il était en repos, et on atténue, si on ne la fait pas disparaître, la première des causes d'erreur que nous signalions tout à l'heure. A la condition de ne pas trop demander aux nombres ainsi obtenus, on pourra tabler sur leur exactitude.

311* Moyennes thermométriques. — Mais quand on les a recueillis, survient une autre difficulté, c'est celle de les mettre en œuvre. Si on cherche la façon dont ils varient aux 24 heures de la journée, on constate que chaque jour et chaque nuit ont leur physionomie propre. Il n'y a pas eu sûrement, depuis que le monde est monde, deux jours qui se soient ressemblés complètement, et ceci est encore plus vrai pour la température que pour les autres éléments météorologiques, à cause do l'infinie variété des circonstances qui l'influencent. Qu'a-t-on fait alors? Pour

voir quelle était en moyenne la marche de la température pondant la journée, on a supprimé l'accident en faisant la moyenne d'un grand nombre de lectures horaires faites à différents jours et à différentes saisons, et avec ces moyennes horaires, on a reconstitué un jour fictif qui n'a aucun intérêt, parce qu'il ne correspond à rien de réel. Ce jour fictif n'est du reste pas naturellement lo même partout. Il varie avec la latitude. Sous les tropiques, le thermomètre varie peu le jour et la nuit, et d'un bout à l'autre de Tannée marque à peu près la même température. L'oscillation est au contraire marquée dans les régions tempérées. Les moyennes atténuent ces différences, mais ne les font pas disparaître. Nous pourrions de même faire intervenir l'altitude, le voisinage ou Téloignement de la mer, l'exposition, etc. Pour un même lieu, la différence de température sera plus marquée dans l'îlot des calmes que dans le courant équatorial. Les' jours moyens devront donc avoir des allures différentes dans ces deux situations. En somme, cette manière de mettre en œuvre les matériaux fournis par l'étude du thermomètre, remplace par des nombres fictifs, mais qui restent très nombreux et très particuliers, les nombres à peu près réels relevés par l'observation.

De cette triture des chiffres on a pourtant tiré une conclusion de nature à diminuer la peine des météorologistes. Elle est relative à l'établissement de la température moyenne. On peut appeler ainsi, par convention^ la moyenne des lectures horaires de 24 heures. On n'a pas tardé à voir que pour Toblenir approximativement, point n'était besoin de faire des observations d'heure en heure, et qu'il suffisait de prendre la moyenne du maximum ou du minimum de la journée, ce qui fait deux lectures au lieu de 24, et d'autant plus faciles à faire que des thermomètres à maxima et à minima les conservent écrites jusqu'au moment où l'observateur vient les relever. On peut aussi espacer trois, quatre, six observations sur la durée totale de 24 heures, en les mettant à des heures indiquées par l'expérience, et telles que

leur moyenne représente exactement la moyenne définie ci-dessus.

Par Tune quelconque de ces méthodes, on a la moyenne de 24 heures, chiffre évidemment très abstrait, puisqu'il ne conserve le souvenir ni du jour ni de la nuit, ni des mille accidents qui ont pu survenir. Avec ces températures moyennes journalières, on a fait des températures moyennes mensuelles, puis annuelles, c'est-à-dire qu'après avoir constitué tout à l'heure les jours fictifs dont nous avons parlé, on constitue maintenant des saisons et des années fictives. Ce ne serait encore rien si on arrivait à la simplification ou à l'unité, mais chaque pays a ses saisons ou son année fictive. Les différences entre ces saisons ou ces années sont moins prononcées, cela va sans dire, qu'entre les jours correspondants, car au bout d'une longue période, tout s'équilibre peu à peu. Mais les conclusions qu'on peut déduire de celte longue étude, quand on veut s'abstraire du domaine des faits particuliers^ ne sont pas autres que celles que nous connaissons déjà. On voit par exemple que, pour les stations placées au bord de la mer, la différence entre la température moyenne de l'hiver et de l'été, ou entre les extrêmes de température dans ces deux saisons, est plus faible qu'à l'intérieur des continents, et à l'époque où on n'avait pas pénétré les grandes causes qui influent sur le climat, on avait distingué à ce point de vue ce qu'on appelait les climats marins et les climats continentaux. Depuis qu'on est mieux renseigné, ces deux expressions paraissent défectueuses. Le climat d'une région est bien plus sous l'influence des courants marins ou aériens qui y aboutissent que de sa situation au bord de la mer ou dans l'intérieur d'un continent. A la même latitude, Boston et Oporto, qui sont tous deux au bord de la mer, Québec et Paris, qui en sont à peu près à la même distance, n'ont pas du tout le même climat.

Ici encore, la meilleure manière de tirer parti de ces observations de températures miriima, maxima, ou de leur moyenne, est de les rapprocher des circonstances météoro-

MÉTËOROLOGie.

logiques dans lesquelles elles ont été observées. La figure 169 représente par exemple la distribution des températures

Fig. 169. Isothermes du 9 décembre 4879.

Celte figure est A rapprocher de la figure 170 qui donne les isobares du même jour. Oa voit que l'Europe continentale est couverte par l'Ilot des calmes, et que dans cet Ilot, qui repose depuis quelque temps à la surrace du sol, la température va en décroissant des bords de rUot vers son centre, où elle atteint, sous l'influence combinée de l'altitude du sol et de son rayonnement nocturne au ti'avers de l'air limpide de l'Ilot, des niveaux très bas, — i4" & Pari», — 27» à Varsovie. Remarquons aussi le parallélisme des isobares et des isothermes.

moyennes, de ce que nous allons bientôt apprendre à connaître sous le nom d'isothermes, à la surface de l'Europe le

TEMPÉRATURR. — SES VARIATIONS. 479

9 décembre 1879, au moment ou ce continent était recouvert par niot des calmes représenté dans la fip^ure 170. En corn-

trrn ef

Fig. 470. Isobares du 9 décembre 1879.

Le courant équatorial traverse le Nord de l'Europe, apportant des neiges à Bodo et à Christiansund, et des vents d'Ouest et de N.-W. sur tout le Nord de la Russie. L'Europe centrale est couverte par un tlot de calmes, qui laisse partout les vents faibles et indécis, et partout aussi, sauf dans un petit nombre de stations couvertes par le phénomène local du brouillard, le ciel pur ou à peine nuageux. A signaler pourtant une petite chute de neige à Florence. Mais la neige dépend d'une question de distribution des températures sur laquelle la comparaison des deux figures 160 et 171 renseigne suffisamment.

parant les deux figures, on voit bien le parallélisme général des isobares et des isothermes, et la décroissance de la tem-

pérature des bords de l'îlot vers le centre, à mesure que le ciel devenait plus pur et permettait un rayonnement plus

Fig. 171. Répartition des températures mininia observées en France dans la 7iuit du 9 au 10 décembre i879.

La rigueur du froid n'a pas beaucoup dépassé celle de décembre ISTl.

Le 9 décembre ls7y, on a observé — 2i'ï,5 à rObservatoire de Paris, sur le thermomètre qui, au même endroit, avait marqué — 2i<>,8 le 10 décembre 1871.

Le 10 décembre 1879 la températui*e minimum qui était de — 25» à Clermont, n'était que de — 16«,5 au sommet du Puy-de-Dôme. Celte inlerversion est fréquente quand le sol est couvert par l'Ilot des calmes, parce que le sol se refroidit beaucoup plus que Tair par rayonnement, et refroidit davantage Tair à son contact dans la plaine que sur le sommet d'une montagne. L'interversion est surtout sensible lorsqu'il persiste dans les hautes régions de l'atmosphère des restes du passage du courant équatorial, comme c'était ici le cas.

intense. De même la figure 171, qui donne les minima de température sur la France dans la nuit du 9 au 10 décembre 1879, met bien en évidence, quand on la compare avec

TEMPERATURE. — SES VARIATIONS. Agi

les précédentes, l'effet du refroidissement nocturne qui fait baisser les températures partout, sauf au voisinag^e de la mer, où l'influence régulatrice des masses d'eau maintient en place l'isotherme de 0®.

312. Variations à, longue période. — Il y a pourtant un point à propos duquel ces moyennes reprennent leur importance et qui, même, ne peut être convenable- . ment étudié sans elles; ce sont les variations à longue période qui peuvent survenir dans le climat d'un pays. Il serait par exemple très intéressant de savoir si, depuis un siècle, la température moyenne de l'année a changé à Paris. Malheureusement, d'après M. Renou, toutes les anciennes observations ou à peu près sont fautives, à cause de graves défauts dans l'installation des thermomètres, d'erreurs de graduation des instruments ou d'autres causes. En apph'quant à tous les nombres obtenus depuis 130 ans une critique très sévère qui a dû en éliminer les plus grosses imperfections, et fondre les autres dans la moyenne, M. Renou a pu tracer pour la température moyenne des divers jours de Tannée la courbe ci-jointe (fig. 172), dont la régularité avertit tout de suite qu'elle est en grande partie schématique, mais qui n'en est pas moins intéressante à consulter. On y voit par exemple que le jour le plus chaud est le 18 juillet, et le plus froid le 10 janvier. Les jours dont la température moyenne est aussi la moyenne de l'année (10*^,6) sont le 18 avril et le 18 octobre. Cette courbe révèle en outre des anomalies régulières et par là singulières. En outre du minimum du 10 janvier, il y en a un autre le 20. Le froid s'accentue presque tous les ans le 11 février et le 11 mars, et d'une façon un peu moins régulière le 10 mai, c'està-dire au moment de ce que la tradition populaire appelle les saints de glace. Cette remarque des saints de glace semble récente. En revanche il ne reste plus rien sur la courbe de l'ancienne traditioil de Tété de la Saint-Martin. M. Renou pense qu'il a disparu. Tous ces résultats sont en ce moment inexplicables pour nous, ce qui prouve que le

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TEMPÉRATURE, — SES VARIATIONS. i83

réseau dans lequel nous nous efforçons de renfermer tous les phénomènes météorologiques a encore ses mailles très larges, et laisse échapper beaucoup de faits.

Un dernier point est à viser. La température moyenne de Tannée est-elle variable? C'est là une question à laquelle qn ne pourra répondre d'une façon précise d'ici à longtemps, et sur laquelle il ne nous est encore permis que de faire des conjectures. Certains météorologistes pensent que les changements dans le caractère des saisons, changements que traduisent au bout de quelques années les instrumeats météorologiques, ou qui se retrouvent, sans doute légèrement exagérés, dans la mémoire des vieillards, ont le caractère périodique et se fondraient dans une moyenne portant sur un nombre d'années assez grand. On ne voit pourtant pas a priori pourquoi les modifications de climat, dont les couches géologiques portent la trace irrécusable, ne se poursuivraient pas à travers notre époque, avec la lenteur qu'elles ont toujours eue, mais avec la continuité que commande la continuité- des causes astronomiques, physiques et météorologiques, que nous avons vu entrer en jeu comme facteurs d'un climat. L'époque glaciaire n'est pas loin de nous, et le climat des diverses parties du globe n'était sûrement pas alors ce qu'il est maintenant. Il faut donc peut-être renoncer à l'opinion que ce climat est chose invariable. Comme nous l'avons vu, il est sous la dépendance de causes astronomiques dont quelques-unes, telles que la précession des équinoxes, ont des variations pluriséculaires, et de causes physiques, dont nous avons essayé de mettre en lumière le caractère instable. Calculer la résultante définitive de toutes ces actions diverses et la loi générale à laquelle elle obéit est encore hors de notre portée, mais on peut dire au moins que tout ce qui précède conclut à l'instabilité du climat dès divers points du globe.