CHAPITRE XII

Des oscillations de l'atmosphère.

X ouR arriver à Tocéan, l'action du soleil et de la lune traverse Tatmospbère qui doit par conséquent, en éprouver l'influence, et être assujettie à des niouvemens semblables à ceux de la mer. De là résultent des variations périodiques dans la hauteur du baromètre, et des vents dont la direction et l'intensité sont périodiques. Ces vents sont peu considérables et presque insensibles dans une atmosphère d'ailleui-s fort agitée : l'étendue des oscillations du baromètre n'est pas d'un millimètre, à l'équateur même oii elle est la plus grande.

J'ai donné dans le quatrième livre de la Mécanique céleste , la théorie de toutes ces variations, et j'ai provoqué sur cet objet Fattention des observateurs. C'est à l'équateur qu'il semble le plus convenable d'observer les variations dans la hauteur du baromètre : non-seuleraent elles y sont les plus grandes, mais encore les changemens dus aux causes irrégulières y sont les plus petits. Cependant comme les circonstances accessoires augmentent considérablement les hauteurs des marées dans nos ports; elles peuvent semblablement accroître les oscillations de l'atmosphère, ainsi que les variations correspondantes du baromètre , et il est intéressant de s'en assurer par les observations.

Le flux atmosphérique est produit par les trois causes suivantes : la première est l'action directe du soleil et de la lune sur l'atmosphère ; la seconde est l'élévation et l'abaissement périodique de l'océan , base mobile de l'atmosphère; la troisième enfin, est l'attraction de ce fluid«

par la mer dont la figure varie përiodlquement. Ces trois causes dérivant des mêmes forces attractives du soleil et de la lune; elles ont, ainsi que leurs effets, les mêmes périodes que ces forces, conformément au principe sur lequel j'ai fondé ma théorie des marées. Le flux atmosphérique est donc soumis aux mêmes lois que le flux de l'océan : il est ^ comme lui, la combinaison de deux flux partiels produits, l'un par l'action du soleil, l'autre par l'action de la lune. La période du flux atmosphérique solaire est d'un demi-jour solaire; et celle du flux lunaire est d'un demi-jour lunaire. L'action de la lune sur la mer à Brest, étant triple de celle du soleil ; le flux lunaire atmospliérique est au moins double du flux solaire. Ces coiisidérations doivent nous guider dans le choix des observations propres à déterminer d'aussi petites quantités , et dans la manière de les combiner pour se soustraire , le plus qu'il est possible , à l'influence des causes qui produisent les grandes variations du baromètre.

Depuis plusieurs années, on obsei've, chaque jour, à l'Observatoire royal, les hauteurs du baromètre et du thermomètre, à neuf heures sexagésimales du matin , à midi , à trois heures après midi , et à neuf heures du soir. Ces observations faites avec les mêmes instrumens et presque toutes, par le même observateur, sont par leur précision et par leur grand nombre, propres à indiquer le flux atmosphérique, s'il est sensible. On voit avec évidence, la variation diurne du baromètre, dans les résultats de ces observations : un seul mois suflit pour la manifester. L'excès de la plus grande hauteur du baromètre observée qui répond à neuf heures du matin , sur la plus petite qui répond à trois heures du soir, est à Paris de huit dixièmes de millimètre, par le résultat moyen des observations faites chaque jour, pendant six années consécutives.

La hauteur du baromètre due au flux solaire, redevenant chaque jour, la même à la même heure; ce flux se confond avec la variation diurne qu'il modifie, et il n'en peut être distingué par les observations faites à l'Observatoire royal. Il n'en est pas ainsi des hauteurs barométnqucs dues au flux lunaire, et qui se réglant sur les heures lunaires, ne redeviennent les mêmes aux mêmes heures solaires, qu'après un demi-mois d'intervalle. Les observations dont je viens de parler, comparées de demi-mois en demi-mois, sont disposées de la manière la

DU SYSTÈME DU MOi^DE. 293

plus favorable, pour indiquer le flux lunaire. Si, par exemple, le maximum de ce flux arrive à neuf heures du matin , le jour de la syzygie; son minimum arrivera vers trois heures du soir. Le contraire aura lieu, le jour de la quadrature. Ce flux augmentera donc la variation diurne du premier de ces jours ; il diminuera la variation diurne du second ; et la diflerence de ces variations sera le double de la grandeur du flux lunaire atmosphérique. Mais le maximum, de ce flux n'arrivant pas à neuf heures du matin dans la syzygie; il faut pour déterminer sa grandeur et l'heure de son arrivée , employer les observations barométriques de neuf heures du matin , de midi et de trois heures du soir^ faites chaque jour, soit de la syzygie, soit de la quadrature. On peut également faire usage des obsei-vations de jours qui précèdent ou qui suivent ces phases, du même nombre de jours, et faire concourir à la détermination d'élémens aussi délicats , toutes les observations de l'année.

On doit faire ici , une remarque importante sans laquelle il serait impossible de reconnaître une aussi petite quantité que le flux lunaire , au inilieu des grandes variations du baromètre. Plus les observations sont rapprochées, moins l'effet de ces variations est sensible : il est presque nul sur un résultat conclu d'observations faites le même jour, et dans le court intervalle de six heures. Le baromètre varie presque toujours avec assez de lenteur, pour ne pas troubler sensiblement l'effet des causes régulières. Voilà pourquoi le résultat moyen des variations diurnes de chaque année est toujours le même à fort peu près, quoiqu'il y ait des différences de plusieurs millimètres dans les hauteurs moyennes absolues barométriques des diverses années ; en sorte que si l'on comparait la hauteur moyenne de neuf heures du matin , d'une année, à la hauteur moyenne de trois heures du soir, d'une autre année j on aurait une variation diurne , souvent très fautive , quelquefois même d'un signe contraire à la véritable. Il importe donc pour déterminer de très petites quantités, de les déduire d'observations faites le même jour, et de prendre une moyenne entre un grand nombre de valeurs ainsi obtenues. On ne peut conséquemment déterminer le flux lunaire, que par un système d'observations faites, chaque jour, au moins à trois heures différentes , conformément au système suivi à l'Observatoire.

M. Bouvard a bien voulu relever sur ses registres, les observations barométriques du jour même de chaque syzjgie et de chaque quadrature, du jour qui précède ces phases, et des premier et second jours qui les suivent. Elles embrassent les huit années écoulées depuis le i'^' octobre i8i5 jusqu'au i" octobre 1825. J'ai employé les observations de neuf heures du matin, de midi et de trois heures du soir : je n'ai point considéré les observations de neuf heures du soir, pour diminuer le plus qu'il est possible, l'interv^alle des observations. D'ailleurs , celles des trois premières heures ont été faites plus exactement aux heures indiquées, que celles de neuf heures du soir; et le baromètre étant éclairé par la lumière du jour, dans ces premières heures, la différence qui peut venir de la manière divcrsa dont les instrumens sont éclairés, disparait. En comparant à mes formules, les résultats de ces nombreuses observations qui correspondent à i584jours; je trouve un dix-huitième de millimètre pour la grandeur du flux lunaire atmosphérique, et trois heures et un tiers, pour l'heure de son maximum du soir, le jour de la syzygie.

C'est ici surtout que se fait sentir la nécessité d'employer un très grand nombre d'observations, de les combiner de la manière la plus avantageuse , et d'avoir une méthode pour déterminer la probabilité que l'erreur des résultats obtenus est renfermée dans d'étroites limites , métliode sans laquelle on est exposé à présenter comme lois de la nature, les effets des causes irrégulières; ce qui est arrivé souvent en météorologie. J'ai donné cette méthode dans ma Théorie analytique des Probabilités. En l'appliquant aux observations , j'ai déterminé la loi des anomalies de la variation diurne du baromètre, et jai reconnu que l'on ne peut pas sans quelque invraisemblance attribuer les résultats précédens, à ces anomalies seules : il est probable que le flux lunaire atmosphérique diminue la variation diurne dans les syzygies , qu'il l'augmente dans les quadratures , mais dans des limites telles que ce flux ne fait pas varier la hauteur du baromètre , d'un dix-huitième de millimètre en plus ou en moins ; ce qui montre combien peu l'action de la lune sur l'atmosphère est sensible à Paris. Quoique ces résultats aient été conclus de 47^2 observations ; la méthode dont je viens de parler, fait voir que pour leur donner une probabilité suffisante, et pour obtenir avec exactitude un aussi petit élément , que le flux

lunaire atmosphérique, il faut employer au moins quarante mille observations. L'un des principaux avantages de cette méthode est de tan-e connaître jusqu'à quel point on doit multiplier les obsei-vations , pour qu'jl ne reste aucun doute raisonnable sur leurs résultats.

Il résulte de la loi des anomalies de la variation diurne du baromètre, à laquelle je suis parvenu, qu'il y a une probabilité éeale a i ou de un contre un, que la variation diurne de 9 heures à 3 heures du soir sera constamment positive par le résultat moyen de chaque mois de 3o jonrs, pendant yS mois consécutifs. J'ai prié M. Bouvard d'examiner si cela est arrivé pour chacun des 72 mois des six années écoulées depuis le i"janvier 1817 jusqu'au i- janvier 1823, et d'où il a condu la variation diurne moyenne égale à o™''-,8oi. Il a trouvé le résultat le plus probable, savoir que la variation moyenne de chaque mois 2 toujours été positive.

Quelle est sur le flux lunaire , l'influence respective des trois causes du fhix atmosphérique que j'ai citées? Il est difficile de répondre à cette question. Cependant le peu de densité de la mer par rapport à la noyenne densité de la teiTe, ne permet pas d'attribuer un effet sensible au changement périodique de sa figure. Sans les circonstances accessoires, l'effet direct de l'action de la lune serait insensible sous nrs latitudes. Ces circonstances ont, il est vrai, une grande influence sur la hauteur des marées dans nos ports; mais le fluide atmosphérique étant répandu autour de la teiTe, beaucoup moins irrégulièrement que la mer; leur influence sur le flux atmosphérique doit être beaucoup -moindre que sur le flux de l'océan. Ces considérations me portent à regarder comme cause principale du flux lunaire atmosphérique , dans nos climat:. , l'élévation et l'abaissement périodiques de la mer. Des observations barométriques faites chaque jour, dans les ports où la marée s'élève à une grande hauteur, éclairciraient ce point curieux de météorologie.

Nous remarquerons ici, que l'attraction du soleil et de la lune ne produit ni dans ia mer, ni dans l'atmosphère , aucun mouvement eonstant d'orient en occident ; celui' que l'on obsei've dans l'atmosphère entre les tropiques, sous le nom de vents alises , a donc une autre cause : voici la plus vraisemblable.

Le soleil que nous supposons pour plus de simplicité , dans le plan

de 1 equaeeur, y raréfie par sa chaleur, les colonnes d'air, et les élève au-dessus de leur véritable niveau ; elles doivent donc retomber par leur poids , et se porter vers les pôles , dans la partie supérieure de l'at^ mosphère : mais en même temps , il doit survenir dans la partie inférieure , un nouvel air frais qui arrivant des climats situés vers les pôles , remplace celui qui a été raréfié à 1 equateur. Il s'établit ainsi deux courans d'air opposés, l'un dans la partie inférieure, et l'autre dans la partie supérieure de l'atmosphèi'e ; or la vitesse réelle de l'air, due à la rotation de la terre , est d'autant moindre, qu'il est plus près du pôle; il doit donc, en s'avançant vers Téquateur, tourner plus lentement que les parties correspondantes de la terre ; et les corps placés à la surface terrestre , doivent le frapper avec l'excès de leur vitesse , et en éprouver par sa réaction , une résistance contraire à leui mouvement de rotation. Ainsi, pour l'observateur qui se croit immobile, l'air paraît souffler dans un sens opposé à celui de la rotation de la terre , c'est-à-dire , d'orient en occident : c'est en effet la directior des vents alises.

Si Ton considère toutes les causes qui troublent l'équilibre de l'atitiO'sphère , sa grande mobilité due à sa fluidité et à son ressort . l'influeice du froid et de la chaleur sur son élasticité, l'immense qua^itité de \apeurs dont elle se charge et se décharge alternativement , enfin \es changemens que la rotation de la terre produit dans la vitesse relative de ses molécules, par cela seul qu'elles se déplacent dans le sens des méridiens ; on ne sera point étonné de la variété de ses mouvemeris. qu'il sera très difficile d'assujettir à des lois certaines.

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