VENTS

Rôle du vent en agrrlonltare. — La fréquence et la force du vent tiennent le premier rang parmi les éléments caractéristiques d'un climat. Les végétaux sont fortement influencés par les mouvements de l'atmosphère. On peut dire, d'une manière générale, que les vents modérés, en renouvelant l'air et en imprimant aux plantes une certaine agitation, compatible avec leur élasticité propre, sont favorables à la végétation; ils mettent au contact des végétaux des masses d'air toujours nouvelles, dans lesquelles les plantes puisent les composés ammoniacaux contenus eu si grande quantité dans l'atmosphère. Mais les vents secs et les vents régnant avec trop de force ou de continuité dans une direction déterminée fatiguent les plantes et leur impriment des caractères spéciaux. Les arbres plantés au bord de la mer, par exemple, offrent un aspect caractéristique : la tète s'incline du côté opposé au vent, les branches s'allongent dans ce sens, les racines s'accroissent et prennent, dans la direction opposée, un développement tout à fait anormal.

Enfin, les mouvements généraux de l'atmosphère effectuent le transport des masses d'eau qui forment les pluies, les neiges, les glaciers, les banquises des pôles.

MÉTÉOROLOGIE

Instruments de mesure. — La direction des vents s'observe au moyen de girouettes plus ou moins perfectionnées; leur vitesse s'étudie à l'aide d'anémomètres. Les anémomètres, pour fonctionner convenablement, doivent être placés sur un mât à l'abri des influences locales. C'est là une des grandes difficultés de Tinstallation; les indications qu'on recueille dans l'intérieur des villes sont presque toujours erronées, les édifices produisant des tourbillonnements qui empêchent de constater le véritable mouvement de l'air.

La pression du vent se mesure d'après l'efl'ort qu'il exerce normalement sur un mètre carré de surface ; mais cette pression peut se déduire de la vitesse, car on admet généralement que la pression varie proportionnellement au carré de la vitesse. Les anémomètres de pression ne sont généralement pas adoptés.

L'anémomètre de Robinson (fig. 42) est un des plus employés; il consiste en une croix légère formée par quatre bras égaux, à l'extrémité desquels sont fixées quatre demi-sphères creuses dont la partie concave est dirigée dans le sens du mouvement de la croix. Le centre de cette croix est invariablement fixé à un axe qui tourne avec elle ; quelle que soit la direction du vent, il rencontre toujours une demi-sphère, qui lui présente sa partie concave, tandis que la demi-sphère opposée lui présente sa partie bombée ; et, comme le vent agit avec plus de force sur la première que sur la deuxième, sur laquelle il ne fait que glisser, la croix prend un mouvement de rotation dans le sens des surfaces convexes. On a constaté que la vitesse du centre de chaque demi-sphère est le tiers de celle du vent.

Afin de permettre de compter le nombre des révolutions que fait la croix dans un temps donné, l'anémomètre est muni d'un compteur analogue au comj)teur de la sirène.

Pour faciliter le comptage, une des roues du compteur est munie d'une pointe métallique qui, à un moment donné, vient en contact avec le fil d'un électro-aimant ; le courant est ouvert et soulève un petit marteau à stylet, qui retombe sur un papier mû d'un mouvement uniforme. Ainsi, après chaque centaine de tours de la girouette,

Fig. 42.

le marteau électrique marque un point; le mouvement uniforme du papier étant connu, l'espacement des points permet de mesurer la vitesse du vent.

Anémomètre enregistreur de Bourdon (fig. 44). — Le vent est reçu dans un système de deux tubes formés chacun de deux troncs de cône accolés par leur petite base ; le tube intérieur est exactement sur l'axe du tube extérieur ; l'extrémité divergente du second tube est placée au point où la veine d'air atteint son maximum de contraction en traversant le tube qui lui sert d'enveloppe. Lorsqu'un

Fig. 43. — Anémomètre Bourdon à 3 lubes.

courant d'air traverse ce système, il se produit dans la section étranglée du plus petit tube une diminution de pression, qu'on peut rendre plus considérable en augmentant le nombre des tubes emboîtés (ces tubes sont tous de même forme et de dimensions décroissantes). C'est sur cette propriété qu'est basé le fonctionnement de l'anémomètre (fig. 43).

Le tube extérieur, muni d'ailettes, est monté sur un axe mobile et s'oriente de lui-même dans la direction du vent régnant. Le vent, en traversant le petit tube de succion A, placé au point d'intersection des deux troncs de cône qui forment le tube intérieur, détermine dans le tube BD, placé à l'intérieur du mât, une aspiration d'autant plus énergique que la vitesse du vent est plus grande. Le tube BD est en communication en D avec un tube E, qui aboutit à un vase de verre cylindrique, relié à sa partie inférieure à un autre réservoir semblable. Ces deux vases communicants sont montés sur une pièce de métal qui oscille comme le fléau d'une balance. L'aspiration fait monter l'eau dans le vase de droite et détermine l'abaissement de ce vase ; en s'abaissant, il fait mouvoir un crayon F, porté à l'extrémité d'une tige fixée au milieu du fléau de la balance. Ce crayon inscrit ainsi une courbe sur un disque de papier vertical qu'un mouvement d'horlogerie fait régulièrement mouvoir autour de son axe.

Tig, a, — ADémomâtre multiplicateur de Bourdon.

L'appareil enregistre aussi la direction du vent. Dans ce but, sur le pied de l'arbre tournant BD, est embranché un bras muni d'un autre crayon H, qui trace sur un disque horizontal S. Un mouvement d'horlogerie G, porté sur le pied de l'axe et tournant avec lui, fait avancer ce bras uniformément et dans un laps de temps de vingt-quatre heures, depuis un point rapproché de l'axe jusqu'à une région voisine de la circonférence du disque de papier.

Pour faire la lecture du diagramme, on lui superpose un rapporteur en verre, qui a la forme du disque et sur lequel sont tracées les vingt-quatre circonférences correspondant aux diverses heures.

Le tracé résultant de la vitesse du vent peut être aussi interprété à l'aide d'un rapporteur en verre gradué numériquement en fonc-

Micit

Fig. 45.

Spécimen d'un tracé de la vitesse du Spécimen dMn tracé de la direction

vent obtenu avec ranémomètre du vent avec l'anémomètre mul-

multiplicateur (9 octobre 1880), tiplicateur (!«» décembre 1875).

tion de la vitesse. Il est plus [simple d'employer chaque jour des papiers divisés circulairement et proportionnellement aux temps (fig. 45).

Anémomètre enregistreur électrique. — Cet appareil se compose de deux parties distinctes : Yanémomètre proprement dit, qui n'est autre que celui de Robinson précédemment décrit, et l'enregistreur, dont

Fig. 46. — Coupe de ranémomètre.

les dispositions ont été imaginées par Hervé Mangon (fig. 46, 47» 48» 49, 50, 51).

L'arbre vertical mobile ce, à l'extrémité supérieure duquel se trouvent les quatre demi-sphères creuses, est terminé à sa partie inférieure par une vis taraudée, qui commande une roue dentée de deux cents dents dd. Cette roue porte deux chevilles métalliques fixées aux extrémités d'un diamètre et qui viennent successivement toucher l'extrémité d'un ressort isolé ee. Ce contact établit, par l'intermédiaire d'un fil métallique recouvert de gutta-percha gff, une communication électrique dans le circuit de l'électro-aimant qui enregistre les vitesses, comme nous le verrons plus loin. Ce con-

Fig. 47. — Plan et coupe suivant (M) les ailes enlevées.

tact a lieu deux fois pour une révolution entière de la roue, c'està-dire toutes les fois que le moulinet a fait cent tours.

La partie de l'instrument qui donne la direction du vent est basée sur le principe de Tanémoscope d'Œsler; elle se compose de deux ailes ou roues RR, montées sur un même arbre. Elles sont mises en mouvement par le vent aussitôt que sa direction est inclinée sur leur plan. Ce mouvement est transmis à un pignon P, qui engrène avec la roue dentée fixe ce. Deux ressorts rr\ fixés à la traverse II, frottent successivement sur quatre segments métalliques séparés les uns des autres et incrustés dans le disque isolant qq\ Ces quatre segments correspondent aux quatre aires du vent.

L'appareil enregistreur se compose de cinq pointes d'acier mises

MÉTÉOROLOGIE

^Jl^ H

Fig« 48. — Élévation et coupe suivant (I-l) de l'enregistreur.

Fig. 49. — Plan de l'enregistreur.

Fig. 50. — Électro-aimant tremblenr.

Fig. SI . — Disposition des Qls eatre t'anémomitre et l'enregistrear.

MÉTÉOROLOGIE

en mouvement par le passage du courant électrique dans un ou plusieurs des cinq électro-aimants qui correspondent à chacune de ces pointes.

Une bande de papier, placée en rouleau sur une bobine A, se déroule d'une manière continue, passe sur l'enclume B et va s'enrouler sur une poulie D. La pointe V, qui enregistre la vitesse, frappe le papier toutes les fois que le courant est fermé par le contact de la goupille de la roue dd et du ressort ee.

Quant à l'enregistrement de la direction du vent, il se réalise de la manière suivante : les quatre segments incrustés dans le disque;^' communiquent, par l'intermédiaire des fils N, S, E, 0, avec les quatre autres pointes d'acier. Les ressorts frotteurs r, r' sont toujours en contact avec un, ou au plus deux, des quatre segments répondant aux aires du vent. Il en résulte que le courant passe par un, ou au plus deux, des quatre électro-aimants correspondants. Les traces laissées sur la bande de papier indiquent les directions successives du vent.

Une disposition spéciale de l'appareil permet de n'observer la direction que de dix en dix minutes pour ne pas trop fatiguer les électro-aimants.

Intensité du vent. — Les variations journalières de l'intensité du vent sont très irrégulières ; on constate cependant un maximum pendant le jour et un minimmn pendant la nuit. Le tableau cidessous (fig. 52) donne les moyennes des deux années 1875 et 1876, à l'observatoire de Montsouris :

Heures.

Vitesse à l'heure.

Pression parmctio carré.

6 heures du matin

9 heures —

Midi

3 heures du soir

10 kilom. 35

kg 71

6 heures —

9 heures —

Minuit

Moyennes

12 kilom. 73

1 kg 06

{Moyenne des années W75 et 1876)

16 iOisa\

rt

leS

TlSS

dL 3

mintui.

Fig. 52. — Variations journalières de la vitesse du vent.

Les météorologistes ont coutume d'appeler :

1 Vent léger, un vent de 16 kilomètres à l'heure .

2 — modéré — 40 —

3 — frais — 6i —

4 — fort — 88 —

5 — violent — li2 —

6 — tempôte — 136 —

Ces dénominations n'ont évidemment rien d'absolu. Le tableau ci-dessous montre la relation qui existe entre la vitesse du vent et la pression exercée par mètre carré.

Vitesses.

Pressions .

Observations.

il kilom.

1 kg 15

Grand frais.

Coup de vent.

Tempôte.

Ouragan.

MÉTÉOROLOGIE

L'influence exercée par la dimension d'une surface sur la pression qu'elle subit pour un vent d'une force donnée n'est pas bien déterminée.

Lors de la reconstruction du pont du Forth, qui fut emporté par une tempête, on a admis comme pression maximum pouvant être exercée par le vent : 272 kilogrammes par mètre carré. Il résulte des expériences faites aux abords de l'emplacement de ce pont qu'en général, plus la surface exposée au vent est grande, moins la pression par unité de surface est considérable.

Dans le cas d'un coup de vent, on observe en général trois maxima dont le deuxième est le maximum maximorum (fig. 53).

Comme exemple de vents extrêmement violents on peut citer ceux qui ont été observés en septembre et décembre 1869 et dont la vitesse était de 180 kilomètres à l'heure, le 18 janvier 1866 (166 kilomètres) et le * ^'S- ^^• 26 janvier 1884 (137 à 162 kilomètres). Ce dernier chiffre, 162 kilomètres, correspond à la plus grande vitesse qui ait été observée à Paris. La vitesse du vent . a atteint 250 kilomètres à Sydney le 10 septembre 1876.

Les variations mensuelles sont aussi des plus irrégulières.

Voici les moyennes des vitesses pour les différents mois de la période 1873-1884:

Janvier... 14 k. Avril 15k. 5 Juillet.... 12k. 5 Octobre.... 13k. 5

Février... 13 5 Mai 15 5 Août 14 Novembre.. 15 5

Mars 10 Juin 13 5 Septembre 13 Décembre. 14

La moyenne est de 14 kil. 5.

Les résultats d'une année d'observation (1860-1861) ont été, d'après Hervé-Mangon :

Été

Vitesse moyenne. 1

Par seconde.

Par heure.

( Jour

^^••- \ Nuit

( Jour

1 Nuit

Moyenne

En ce qui concerne la fréquence annuelle des vents suivant leur vitesse, Hervé Mangon a trouvé :

Une vitesse de 2 m. pendant 818 heures. Une vitesse de 7 m. pendant 327 heures.

On voit que la fréquence diminue d'une manière continue quand la vitesse augmente.

Les vitesses moyennes annuelles pendant les années successives de 1875 à 1886 ont été les suivantes (à l'observatoire de Montsouris, à 20 mètres au-dessus du sol) :

■ ••■•*■• M %M Ml

Les moulins à vent ne marchent bien qu'avec un vent d'une vitesse de 7 à 8 mètres à la seconde. Lorsque la vitesse atteint 10 mètres à la seconde, on doit les arrêter.

La hauteur du baromètre et la direction du vent sont liées l'une à l'autre par une loi complexe mais dont les effets sont faciles à constater. Lorsqu'un vent souffle du sud vers le nord, il est chaud et chargé de vapeurs et, par suite, moins pesant que celui qui marche des régions polaires vers Téquateur. Il résulte, en effet,de nombreuses expériences poursuivies à Paris par Bouvard, de 1816 à 1826, que c'est par les vents du sud que règne le minimum de la hauteur barométrique et par les vents du nord, le maximum. L'écart des moyennes est d'environ 7 millimètres.

La vitesse du vent semble augmenter avec l'altitude; on comprend que l'absence des obstacles que le vent rencontre à la surface du sol et aussi la diminution du frottement que subissent les couches d'air aient cette conséquence. Des expériences ont été faites à ce sujet en 1877 pendant une traversée de la Magicienne; on a mesuré la vitesse du vent à des hauteurs de 8 mètres et de 36 mètres au-dessus du niveau de la mer; les nombres trouvés étaient

MÉTÉOROLOGIE

dans le rapport de 10 à 12. On tient compte de ces constatations

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