Hygromètres
Nos sensations nous avertissent que la quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air n'est pas toujours la même; pour la déterminer d'une manière rigoureuse, on a recours aux hygromètres '.
* Généralement la quanlilé de vapeur est aussi petite que possible, lorsque le vent souffle entre le N. et le N.-E. ; elle augmente quand il tourne à l'E , au S.-E. et au S., et atteint son maximum entre le S. et le S.-O., pour diminuer de nouveau en passant à LU. et au N.-0
'i On nomme hydroscopiques ou liydrométriques les corps qui ont la pro-
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Les hygromèlres sont destinés à donner la mesure de l'état hygrométrique de l'air, c'est-à-dire de la force élastique de la vapeur contenue dans l'atmosphère, et de son humidité relative.
Les principes de leur construction sont basés sur les phénomènes essentiels qu'ils reproduisent :
L'absorption, l'évaporation, la condensation.
L'hygromètre de Saussure se présente comme un type de l'absorption. 11 est fondé sur l'allongement qu'éprouve un cheveu convenablement dégraissé, quand l'humidité augmente ^
Dans ses beaux mémoires sur l'hygromètre, Regnault a démontré que deux procédés donnent des résultats généralement très-exacts.
Le premier consiste à absorber l'humidité contenue dans l'air et à la peser.
Le deuxième a pour but de déterminer le foint de rode , c'est-à-dire la température à laquelle il faut abaisser l'air, pour qu'il soit saturé par la quantité de vapeur d'eau qu'il contient au moment de l'expérience.
Malheureusement ces procédés exigent beaucoup d'habitude et beaucoup d'attention. C'est la raison pour laquelle les observations hygrométriques faites jusqu'ici laissent beaucoup à désirer.
priété d'attirer riiumidité ; en absorbant la vapeur d'eau, ces corps changent naturellement de dimensions.
* Quoique la graduation de Tinstrument soit dilTiciie à établir, quoique sa marche soit irréguliére comme tous les mouvements des corps solides, il a cependant rendu des services aux météorologistes.
On peut, du reste, diminuer les inconvénients, en suivant dans la construction les règles établies par Regnault, et en le comparant de temps à autre avec rhygrométre condenseur.
Regnault se sert de plusieurs cheveux préparés d'une manière uniforme. Il les gradue plus convenablement, en les plaçant successivement sous une cloche, où l'on renferme en même temps un mélange d'acide sulfurique et d'eau qui émet des vapeurs d'une tension connue.
17g ESSAI DE CLIMATOLOGIE.
Et cependant comme, de tous les instruments de météorologie, l'hygromètre est celui qui porte le caractère le plus local, il convient de le perfectionner le plus possible, en rendant les calculs moins compliqués.
La théorie du psychromètre repose sur les deux principes suivants établis par Gay-Lussac en 1825 :
1" Le froid produit par l'évaporation est sensiblement proportionné à la quantité de vapeur qui se forme ;
T Cette vapeur est essentiellement dépendante du degré d'humidité de l'air dans lequel se fait l'évaporation.
C'est en les appliquant, qu'August a construit son psychromètre ^
Hygromètre à condensation» — Si l'on expose un verre contenant de l'eau, dans une atmosphère chargée de vapeur, et qu'on refroidisse lentement cette eau, il se déposera sur les parois du vase une petite rosée.
On appelle température du point de rode la température à laquelle ce dépôt commence à se former; c'est précisément celle à laquelle il faudrait que l'air s'abaissât, pour se trouver saturé par la quantité de vapeur tenue en suspension. Il résulte de là, que la température du point dé rosée correspond au maximum de tension de la vapeur contenue dans l'air au moment de l'observation.
* L'instrument consiste en deux thermomètres parfaitement pareils. L'un qui sert de thermomètre ordinaire, l'autre dont la boule est entourée d'une mousseline mouillée et qui marque une température d'autant plus basse que Tair est plus sec. Par la lecture simultanée de ces deux thermomètres, on constate la différence qui les sépare, et au moyen de tables construites préa* lablement ad hoc, Ton détermine Thumidité de Tair et la force élastique de la vapeur d'eau, contenue dans l'atmosphère.
Lorsque la température est au-dessous de zéro, la boule du thermomètre se recouvre d'une couche de glace, et il faut alors recourir à des tables différentes.
Pour que le vent n'exerce pas une influence sur les résultats donnés par les deux thermomètres, il faut que sa vitesse ne dépasse pas 5 ou 6 mètres par seconde : celte vitesse correspond dans notre pays à un vent assez fort.
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Ilsultira donc de déterminer par une expérience celle température, pour qu'avec ime table des tensions ou forces élastiques de la vapeur on obtienne ce premier élément de l'état hygrométrique de l'air \
L'hygromètre condenseur de Regnault est sans contredit celui qui donne avec le plus de précision lé point de rosée.
.; Un autre instrument, éminemment propre à ces expériences, c'est le thermomètre mélastatique à alcool, imaginé par Walferdiri. Il se règle à volonté à toute température; et dans la limite des observations nécessaires pour les déterminations psychrométriques, il indique la Centième partie d'un degré centésimal, sans que sa cuvette dépasse le volume d'un petit thermomètre '.
s. Rosée.
. Les vapeurs d'eau répandues dans l'atmosphère pas-
1 Supposons qu on ait trouvé dans une expérience :
m . * i du point de rosée '15". 1
Tempei^ature { , A • , ■ , ,o 'k
( de lau' ambiant 'io'',5
La table de la force élastique de la vapeur d'eau (évaluée en milhniétres
de mercure pour cliaque dixième de degré), calculée par Regnault, donne
pour ces, températures les chiffres de
11«"',24 et ib^^.S.
Le premier nombre fait connaître la force élastique ou la tension de la vapeur d'eau contenue dans Fair, et le rapport
'■ ' '■• ' il 24 '' ■
•— ^ = 0,71 l'humidité relative.
'lo,8o '
c'est-à-dire que, dans ce cas, Tair contient 71 centièmes de la vapeur d'eau nécessaire pour la saturer.
, 2 II suffit d'engager dans la tige la bulle de mercure qui sert d'index, à une température un peu supérieure à la température ambiante que l'on détermine alors, puis de faire tourner l'instrument en fronde après avoir entouré sa cuvette de mousseline humide, pour que l'évaporation ait lieu, de noter sa nouvelle indication et de comparer entre elles les deux observations ainsi obtenues avec le même instrument.
Le thermomètre métastatique devient, dans ce cas, l'instrument psychrométrique le plus simple et le plus rigoureux.
sent à l'état liquide par refroidissement, par augmentation de pression, ou par affinité d'un autre corps pour elles. Les gouttelettes qui en résultent, et qui viennent se déposer sur les plantes, constituent le phénomène de la rosée ^
La rosée peut donc se définir : de la vapeur d'eau condensée et précipitée sur des corps situés à la surface du sol, par suite de leur rayonnement vers l'espace pendant les nuits sereines ^ ; les nuages et les brouillards Fempêchent de se produire ; elle est d'autant plus abondante que l'air se trouve plus chaud et chargé de plus de vapeurs.
La théorie de la rosée qui satisfait le mieux l'intelligence, est celle donnée par Wells en 1814, et qui a été successivement adoptée parMelloni, Bellani, Palmieri, Arago, etc. Elle repose sur le fait, accepté dans les écoles, que les corps qui se couvrent de rosée peuvent se refroidir, et se refroidissent réellement, au-dessous de la température de l'air ambiant.
Pour Wells, la rosée ne vient ni d'en bas ni d'en haut; elle se forme au contact de la vapeur atmosphérique (quelle que soit son origine) avec des corps devenus, sous l'influence du rayonnement nocturne, plus froids que l'air qui les environne. Suivons plus attentivement le phénomène.
Dans les nuits sereines, l'air, la terre et les plantes se refroidissent par le rayonnement vers les espaces célestes; l'air toutefois conserve mieux sa chaleur; mais il est des corps qui la perdent plus rapidement et se refroidissent de plusieurs degrés, quoique l'air ambiant se mani-
* Les alchimistes recueillaient avec soin la rosée qu'ils regardaient comme ime exsudation des astres, dans laquelle ils espéraient trouver de Tor.
- Déjà Arislote avait reconnu cette dernière condition indispensable de toute formation de rosée.
feste tiède et à une tempéralure au-dessus de zéro.
Alors les couches inférieures de l'atmosphère abandonnent leur vapeur d'eau, qui se précipite sur le corps refroidi et forme la rosée.
On appelle point de rosée le moment où a lieu ce dépôt.
Zantedeschi a contesté dernièrement les preuves alléguées par Wells et par Melloni ; se fondant sur des expériences instituées au milieu des campagnes ouvertes de la Vénétie et de la Lombardie, il affirme que les corps couverts de rosée et de gelée blanche, dans les nuits sereines et tranquilles, conservent la même température que l'air ambiant, pris à la même hauteur que la partie du corps qui se couvre de rosée.
Délia Casa reconnaît comme un fait hors de doute, qu'il s'élève des vapeurs de toutes les surfaces humides, terre, eaux, marais, plantes, et que l'atmosphère en est fréquemment saturée pendant les nuits calmes et sereines; mais la condensation de ces vapeurs ne suffit pas pour rendre compte de tous les phénomènes de la rosée comme le pensait Fusinieri.
Délia Casa admet en principe la théorie de Wells, mais il la complète en faisant entrer en ligne de compte une force moléculaire (attractions des molécules superficielles du corps pour la vapeur), qui s'exerce différemment suivant la nature des corps. Quand la vapeur atmosphérique arrive au contact d'un corps refroidi par le rayonnement nocturne, sa force expansive peut être vaincue par l'attraction de la superficie de ce corps, et la condensation qui en résulte constitue la rosée.
Le serein ne doit pas être confondu avec la rosée ; il est formé par des gouttes de pluie très-fines et à peu près invisibles, qui tombent le soir à l'époque des grandes chaleurs, principalement dans les vallées.
L'air chargé d'humidité se refroidissant tout à coup au
moment où le soleil disparaît sous l'horizon, la vapeiu? d'eau ne peut s'y maintenir en totalité; une partie se condense et se précipite vers le sol.
La bruine est une pluie fine résultant delà condensa^ tion de certains brouillards.
La gelée blanche doit être considérée comme un cas particulier delà rosée; c'est le dépôt de glace en petits cristaux qui se fait sur les herbes et les autres corps à la surface du sol, par suite du rayonnement nocturne.
Le givre est aussi un dépôt de glace, en aiguilles cristallines, qui hérisse quelquefois tous les objets, arbres, buissons, édifices; mais ce phénomène, moins commun que la gelée blanche, ne se forme ni dans les mêmes circonstances ni dans les mêmes époques; on ne l'observe que pendant les froids de l'hiver, alors que, la température de l'air et de tous les corps étant au-dessous de zéro, un vent humide vient à souffler et détermine des brouillards.
• Le //mas. désigne cette espèce de neige qui recouvre les objets sans qu'il y ait chute de flocons dans l'atmosphère, i Quelle est la théorie du givre et du frimas?
Lorsque les vapeurs d'eau se sont condensées en un amas de petites gouttelettes liquides et pleines, ôtant à l'air sa transparence, elles constituent un brouillard.
Ces globules de la dimension de 1/50 de millimètre etdu poids de 1, '250, 000 milligrammes, restent indéflniment suspçndusdans l'air, soit qu'ils tombent insensiblement vers le sol, soit qu'ils soient soulevés par les moindres courants.
Mais à quelle température se fait la congélation du brouillard?
Fournet, ens'occupant do la congélation delà vapeur vésiculaire, a prouvé qu'il faut des froids de 12° et 15°
pour déterminer la congélation spontanée des gouttelettes de brouillard en suspension dans l'air : c'est donc à cette limite de 12° que lesdites gouttelettes débrouillard peuvent passer à l'état de sur fusion \
Partant de ce principe, Nouel explique commentpeuvent se produire les deux phénomènes du givre et du frimas, par un temps brumeux et par une température de plusieurs degrés au-dessous de zéro.
Dans ces conditions on a un brouillard à l'état de surfusion ; ses gouttelettes poussées par le vent arrivent au contact des corps qui offrent des aspérités (herbes, buissons, arbres, édifices) et se congèlent à l'instant en houppes cristallines qui vont sans cesse en augmentant de longueur, car leurs pointes sont tournées vers le vent.
Pour nous résumer nous dirons avec Nouel :
r Les gouttelettes liquides du brouillard flottant dans l'atmosphère ne se congèlent pas avant une température de - 13° à - 15° et demeurent en surfusion.
2° Lorsqu'un brouillard se forme à la surface du sol par la gelée, les gouttelettes liquides en touchant les corps solides (chargés d'aspérités) se congèlent et donnent naissance à des aiguilles cristallines qui vont sans cesse en augmentant de longueur : c'est ce dépôt de glace cristallisée qui a reçu le nom de givre ou frimas ^
On nomme verglas la couche de glace unie qui recouvre
1 On appelle surfusion d'un liquide le phénomène qui se produit lorsque sa température peut, dans certaines circonstances, être abaissée au-dessouj de son point ordinaire de solidification, sans que pour cela il change d"état.
Gay-Lussac, en faisant refroidir de l'eau pure dans un vase à parois lisses et minces, a pu pousser le refroidissement jusqu'à — 12° sans obtenir de congélation sur la masse.
- En parlant de ces phénomènes, Fournet avait dit que les enjolivures sont le résultat de la simple influence du contact des aspérités d'un corps solide sur un liquide à l'état de surfusion.
le sol en se modelant sur lui, et en le rendant glissant. Ce phénomène peut se rapporter à plusieurs causes : Supposons que, la terre étant couverte de neige, il survienne un petit dégel qui la fond en partie; si la gelée reprend la nuit, cette eau se transformera en cette couche de glace qui constitue le verglas.
D'ordinaire le verglas se forme, lorsque, après des froids prolongés, il survient une pluie fine et peu abondante, qui se congèle en touchant un sol dont la température est inférieure à zéro. Les gouttes de pluie s'étalent alors sur les objets situés à la surface de la terre, et s'y congèlent en les recouvrant d'une couche unie et transparente.
Les grands verglas reconnaissent une autre cause ; Fournet les attribuait à la chute de gouttes d'eau refroidies au-dessous de zéro et se congelant au moment où elles rencontrent le sol.
Voici, du reste, comment Nouel résume les conditions du phénomène :
1° La pluie peut tomber à travers une atmosphère à plusieurs degrés au-dessous de zéro (elle prend ordinairement naissance lorsqu'un vent humide et chaud S.-O, dans nos pays, vient se croiser à une certaine hauteur avec un vent glacé E. ou N.-E.).
11 se forme alors dans les régions élevées un brouillard en surfusion, dont les gouttelettes se réunissent pour former des gouttes de pluie qui demeurent elles-mêmes en surfusion ;
T Ces gouttes de pluie tombant sur des objets audessous de zéro, s'étalent à leur surface et s'y congèlent en partie, par suite du phénomène de la sui'fusion, et surtout par la congélation continue qui résulte de la basse température de l'air où le phénomène a lieu.
