LA MÉTÉOROLOGIE
LE
LA METEOROLOGIE
INTRODUCTION
Les forces physiques en action, en conflit à la surface de la planète, dans son atmosphère, sur son sol, au sein des masses liquides qui forment les mers, et jusque dans les profondeurs des couches solides de son écorce ou des couches probablement fluides de son noyau : d'une part la gravité, exerçant partout, à tout instant de la durée, sur les plus infimes parcelles de matière , son influence qui tend à les rapprocher du centre commun, influence troublée à la vérité par l'attraction du Soleil, de la Lune et des planètes, dont les effets sensibles donnent lieu notamment au phénomène des marées; d'autre part, tout le groupe des forces qui, émanant de centres de radiation, et se propageant à toute distance par l'intermédiaire de l'éther, agissent dans un sens opposé à celui des forces attractives, et se manifestent sous la forme de lumière, de chaleur, de phénomènes chimiques ; enfin le groupe des forces électriques et magnétiques, liées aux premières par des rapports encore mal définis, mais comme elles sans cesse agissantes dans toute l'étendue du globe terrestre : tel est le vaste champ d'études
qui forme le programme de la Météorologie et qui pourrait lui servir de définition.
Dans sa généralité, un tel programme comprend, il est vrai, non seulement les phénomènes auxquels on a coutume de réserver le nom de météores, météores atmosphériques, aqueux, lumineux, magnétiques ou électriques, mais encore tous ceux qui, à un titre quelconque, font l'objet de la science qu'on nomme communément la Physique du globe, et qui n'est autre que la Physique générale dans son application aux phénomènes terrestres La Terre, considérée comme corps céleste, étudiée dans ses mouvements d'ensemble et dans ses relations avec les autres astres, est du domaine de l'Astronomie. Mais aussitôt que l'on cesse de regarder au dehors, qu'on observe ce qui se passe à la surface du globe,' que, par exemple, on étudie les effets réels résultant de la rotation et de la translation de la Terre, les alternatives de lumière et d'obscurité, les variations de- température d'où viennent la succession des jours et des nuits et celle des saisons, non plus dans leur régularité et leur périodicité, telles qu'on pourrait les conclure du seul raisonnement, mais dans l'infinie variété qu'elles présentent dans les diverses régions de la Terre, les phénomènes cessent d'être des phénomènes astronomiques : ils dépendent de la physique proprement dite ; c'est la Physique du globe, c'est la Météorologie qui les retient comme l'objet propre de ses investigations.
Nous avons déjà décrit, dans les quatre premiers volumes du MoiNDE physique, tout ce qui, dans cet ordre de faits, se rattache plus particulièrement à la pesanteur ou gravitation, à la lumière, au magnétisme et à l'électricité. Il nous reste à décrire les phénomènes qui dépendent spécialement de la chaleur.
1. L'étymologie rigoureuse du mot météore (élevé, qui se pusse en l'air) restreindrait le sens des phénomènes qu'étudie la météorologie à ceux qui ont leur siège, comme le dit fort bien le dictionnaire de Littré, dans les régions supérieures de l'atmosphère. La météorologie est en réalité la science de tous les phénomènes atmosphériques ; mais il est impossible de séparer l'étude de l'atmosphère de celle du sol et des eaux, dont l'influence sur l'enveloppe gazeuse est si grande et si continue.
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A la vérité, dans la nature, toutes ces distinctions, toutes ces classifications dont nous avons besoin pour analyser les faits d'observation et pour démêler leurs causes multiples, n'existent en aucune façon. Quand un phénomène quelconque se produit, il arrive bien que nous sommes plus frappés de tel ou tel aspect sous lequel il se présente à nos yeux, et qu'en raison de cette apparente prédominance de l'un des agents qui ont concouru à sa production, nous soyons enclins à le classer dans la catégorie correspondante ; il n'en est pas moins vrai que les effets de ces actions diverses sont confondus dans un phénomène unique. Le but de la science est précisément de déterminer dans quelle mesure chacune des forces qui ont agi est intervenue, et c'est là le plus souvent que gît toute la difficulté du problème à résoudre. Nous avons rencontré cette difficulté dans la recherche des lois de la physique générale. Nous la rencontrerons bien davantage en météorologie, par la simple raison que le physicien a la faculté de modifier les conditions de ses observations et de ses opérations, tandis que le météorologiste est dans 1 impossibilité à peu près absolue de changer, si peu que ce soit, les phénomènes qu'il étudie : il est réduit en un mot à l'observation pure, tandis que le physicien peut y associer la méthode expérimentale.
Ce que nous nous proposons surtout dans ce volume, venonsnous de dire, c'est de décrire les phénomènes météorologiques dépendants de la chaleur, de ses variations dans le sol, au sein de l'air et des eaux; mais la chaleur, quand on y regarde bien, est, avec sa force antagoniste la gravité, la source commune de tous les météores terrestres, la cause prochaine ou éloignée de tous les mouvements qu'on observe sur la Terre; de sorte que l'occasion sera propice, en étudiant la partie de la physique du globe que nous n'avons pu aborder encore, pour présenter un tableau d'ensemble de tous les phénomènes dont celte science devra un jour formuler les lois.
Ce tableau est infiniment complexe, non seulement en raison de la multiplicité des faits qu'il comprend, mais encore par
suite de leur extrême mobilité. La partie solide du globe terrestre, celle-là même dont, avec les poètes, nous faisons volontiers le symbole de l'immobilité, de l'immuable, n'est jamais en repos. Ses puissantes assises, au premier abord inébranlables, sont loin de jouir de la stabilité qu'on leur suppose. Nous avons eu déjà l'occasion de dire qu'elles sont en réalité soumises à des oscillations, à des mouvements de bascule, qui s'effectuent il est vrai avec une extrême lenteur, mais ne laissent pas, à la longue, de modifier la forme ou le relief de la surface générale, aussi bien dans les parties qui sont au-dessous des eaux que dans les parties déjà émergées. Nous avons dit aussi qu'indépendamment de ces soulèvements et de ces affaissements, le sol éprouve encore des frémissements, des secousses tantôt très faibles, tantôt d'une violence qui sème les ruines et le deuil dans les régions où elles s'effectuent avec leur intensité maximum. L'année qui vient de s'écouler a été malheureusement témoin de deux catastrophes de ce genre, prouvant avec une évidence éclatante que le globe terrestre est loin d'être arrivé à une période d'équilibre stable ou de repos définitif dans les couches de son écorce solide. Ces éruptions formidables des volcans des Iles de la Sonde, ces tremblements de terre au voisinage du Vésuve et de l'Etna accusent le travail intérieur dont les couches profondes sont le siège et dont les causes, probablement multiples, sont plutôt soupçonnées que bien connues. Nous consacrerons quelques chapitres à la description de ces phénomènes quelquefois grandioses et terribles, le plus souvent inoffensifs, mais toujours intéressants.
Si l'écorce extérieure de la Terre est dans un état d'équilibre instable, que dire des parties fluides qui reposent sur elle ou qui la surplombent, des eaux de l'Océan et des mers, et surtout de l'enveloppe gazeuse constituant l'Atmosphère? Là, le repos n'existe nulle part : à tout instant des courants plus ou moins rapides sillonnent l'immensité de chacun de ces océans, tout au moins dans une notable profondeur au-dessous ou au-dessus du niveau commun, et ces mouvements de deux masses fluides de
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densité bien inégale réagissent aussi à tout instant l'un sur l'autre. Comment d'ailleurs pourrait-il en être autrement, comment l'équilibre pourrait-il durer dans des milieux aussi mobiles, quand on songe que la chaleur rayonnée par le Soleil vers la Terre varie continuellement en intensité avec l'heure du jour et de la nuit, avec l'époque de l'année, selon l'altitude ou la latitude du lieu, et que ces inégalités sont encore accentuées par les différences provenant du pouvoir réfléchissant du sol, de l'évaporation plus ou moins active à sa surface, de l'état hygrométrique de l'air, etc. ; lorsqu'on sait que toute variation de température dans un point d'une masse fluide y détermine des changements de densité et par suite des mouvements ascendants ou descendants, en opposition avec l'action de la gravité ou concourant avec elle; que la pression atmosphérique enfin est, pour des raisons analogues, perpétuellement changeante selon l'heure et le lieu?
Les effets de cette mobilité incessante à la surface du globe, dans l'atmosphère, au sein des mers, à la surface du sol, vents réguliers ou irréguliers, bourrasques, cyclones, trombes, courants maritimes, puis tout le cortège de phénomènes qui accompagnent cette circulation, nuages et brouillards, pluies, neiges, glaces, etc., tel est l'objet propre de la partie de la Météorologie que nous nous proposons d'étudier ici plus spécialement. La nature physique de ces phénomènes, l'ordre de leur enchaînement, la cause de leur succession ou de leur périodicité, autrement dit leurs lois, voilà ce que celte branche de la Physique du globe doit chercher à reconnaître, à déduire d'observations multipliées, à formuler en énoncés généraux, de manière à en tirer, s'il est possible, des règles qui permettent de conclure d'un état présent et donné des choses à l'état probable qu'elles affecteront à une époque future plus ou moins rapprochée de la première.
Ce n'est pas seulement en considération de l'utilité générale qui en résulterait pour l'humanité entière, que nous indiquons cette dernière condition au nombre de celles que doit se
proposer de réaliser la météorologie. L'utilité d'une telle application est si évidente, qu'elle vient à la pensée de tous, et il n'est pas douteux que le seul espoir de l'obtenir est un des mobiles les plus puissants qu'on ait pu proposer pour favoriser la culture de la science météorologique. Mais en indiquant ici, comme but idéal de la Météorologie, la prédiction du temps à plus ou moins longue échéance, nous avons une autre pensée : nous avons surtout en vue la conception qu'on doit se faire de toute science digne de ce nom, et d'après laquelle cette science peut être considérée comme véritablement constituée le jour où elle est en état de prévoir ce qui, dans l'hypothèse d'une situation donnée, se passera dans l'ordre des phénomènes qu'elle étudie.. Prenons pour exemple et pour terme de comparaison l'astronomie. Grâce à la lenteur relative de la marche des corps célestes, à la périodicité et à la régularité de leurs mouvements, les astronomes de l'antiquité et du moyen âge avaient bien pu, avant Copernic, calculer avec une certaine exactitude les positions futures approchées de quelques corps célestes, les éclipses de Lune et de Soleil. Mais, dans l'ignorance des lois véritables de leurs mouvements, plus les observations instrumentales devenaient précises, moins ils étaient en état de rendre compte des anomalies constatées entre leurs prédictions et les positions vraies. Quand Copernic eut découvert le véritable système du monde, que Kepler eut défini la nature des courbes décrites et les lois des mouvements planétaires, quand Newton surtout fut arrivé à formuler la loi de gravitation et jeté ainsi les fondements de la mécanique céleste, alors seulement l'astronomie put être regardée comme constituée définitivement. Le perfectionnement des théories exigea sans doute ensuite des travaux considérables. Mais la science, à ce point de vue, était faite. Les procédés d'observation, de plus en plus parfaits, révélaient des inégalités, des perturbations nouvelles qui toutes trouvaient leur explication dans le principe même de la science, et fournissaient à chaque fois à celle-ci l'occasion de progrès nouveaux, de nouveaux
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triomphes. La découverte de Neptune, celle du compagnon de Sirius, venant après coup justifier les prédictions de la théorie sur la nécessité de l'existence d'astres perturbateurs jusqu'alors inconnus, pour expliquer les inégalités du mouvement des corps troublés, ont confirmé de la façon la plus éclatante la grande loi de la gravitation, et démontré son universalité dans toutes les régions du ciel accessibles au télescope.
Peut-on espérer qu'un jour la Météorologie puisse atteindre un tel degré de perfection ? La complexité infinie des phénomènes qu'elle étudie permettra-l-elle jamais aux prévisions qu'on pourra lui demander plus tard, un degré d'exactitude comparable à celui que comportent les éphémérides astronomiques? C'est peu probable ; ne craignons pas de dire que cela nous semble impossible, non parce que la succession des phénomènes de cet ordre est moins rigoureusement réglée que les mouvements des astres1, mais parce qu'il est évident que jamais il ne sera possible au labeur humain d'accumuler la somme d'observations nécessaires pour cela; et que, ces observations fussent-elles accumulées, leur discussion et leur réduction exigeraient un travail plus effrayant encore que celui des observations elles-mêmes. Mais si l'on doit se garder de toute illusion à cet égard, si la prévision du temps à l'aide de tables calculées à l'avance est probablement une chimère, ce n'est pas une raison pour repousser l'idée qu'on pourra, par la connaissance des lois générales des phénomènes météorologiques,
1. « Au milieu de l'infinie variété des phénomènes qui se succèdent continuellement dans les cieux et sur la Terre, dit Laplace, on est parvenu à reconnaître le petit nombre de lois générales que la matière suit dans ses mouvements. Tout leur obéit dans la nature; tout en dérive aussi nécessairement que le retour des saisons, et la courbe décrite par l'atome léger que les vents semblent emporter au hasard, est réglée d'une manière aussi certaine que les orbites planétaires. » (Exposition du système du monde.)
Laplace dit encore, dans son Essai pliilosopliique des probabilités : a Nous devons envisager l'état présent de l'univers comme l'effet de son état antérieur, et comme la cause de celui qui va suivre. Une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée, et la situation respective des êtres qui la composent, si d'ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l'analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l'univers et ceux du plus léger atome : rien ne serait incertain pour elle, et le passé, comme l'avenir, serait présent à ses yeux. »
de leur périodicité, prévoir les caractères qu'ils devront affecter pour un avenir prochain, dans telle ou telle région déterminée du globe. Certains de ces phénomènes, les bourrasques par exemple qui traversent l'Atlantique, ont une marche assez régulière pour qu'on puisse aujourd'hui déjà, à leur point de départ sur le continent américain, ou sur un point de leur parcours, signaler télégraphiquement leur direction et la date probable de leur arrivée sur les côtes de l'ancien continent. La proportion entre le nombre des annonces ainsi faites à l'avance et celui des vérifications ou des succès est assez favorable pour qu'on puisse fonder le plus légitime espoir sur l'extension d'un système général d'avertissements météorologiques.
La Météorologie , il ne faut pas l'oublier , malgré les efforts et les travaux de plusieurs générations de savants, est encore une science naissante. On peut, il est vrai, l'envisager à deux points de vue, diviser en deux parties bien distinctes l'objet de ses recherches, et alors on trouve que l'une de ces parties est beaucoup plus avancée que l'autre, soit que les phénomènes qu'elle comprend soient moins complexes, soit que la méthode d'investigation qu'on leur a appliquée ait été phis efficace, soit enfin que les météorologistes en aient fait plus spécialement l'objet de leurs études. Ces diverses causes ont sans doute agi simultanément pour produire le résultat que nous constatons.
Les phénomènes météorologiques peuvent d'abord être étudiés en eux-mêmes, dans les conditions physiques de leur production, dans les rapports qui les unissent aux phénomènes ambiants ou concomitants, mais sans qu'on ait égard à leur distribution à la surface du globe, aux lois de leur succession dans le temps et dans l'espace. Par exemple, l'observation de l'état hygrométrique de l'air, de sa pression et de sa température à diverses hauteurs, a pu conduire à trouver la cause de la formation des brouillards, des nuages, de la rosée; on a de même expliqué par des raisons empruntées à la physique générale les causes des vents, de la pluie, des courants marins, etc.
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C'est le point de vue purement physique ; aussi la partie de la Météorologie qui s'occupe des recherches de cette nature, a-t-elle surtout été cultivée par des physiciens ; elle exige des observalions suivies, faites à l'aide d'instruments précis, mais qui peuvent rester indépendantes. C'est celle qui, comme nous venons de le dire, semble relativement la plus avancée.
On peut aussi envisager les phénomènes dans leur ensemble, étudier les lois de leur succession, de leur développement dans un même lieu, et de leur propagation à la surface de la Terre. Mais alors la méthode doit changer avec le but qu'on se propose d'atteindre. Des observations faites d'une manière continue dans une station météorologique unique permettraient bien de reconnaître les conditions de ce que l'on nomme le climat du lieu. En étendant ces observations sur toute une région géographique, pendant une période de temps suffisamment longue, on parviendrait ainsi à définir l'état météorologique moyen des diverses parties du globe, résultat d'une haute importance, qui est encore loin d'être obtenu, mais qui, dans tous les cas, ne permettrait guère encore de résoudre le problème fondamental de la prévision du temps. La Météorologie n'aurait point encore atteint le but principal qui autoriserait à la considérer comme une science constituée : ce serait toujours la Météorologie envisagée à l'état statique; et c'est la Météorologie dynamique qui, depuis les travaux des Dove, des Maury, des Fitz-Roy, et depuis l'initiative hardie de Le Verrier, doit être surtout l'objet des efforts combinés de tous les savants qui la cultivent. Il s'agit avant tout de découvrir les lois de la circulation générale, océanique et atmosphérique. Le moyen le plus propre à atteindre ce but, c'est l'organisation de tout un système d'observations simultanées, réparties sur l'universalité du globe terrestre, dans un nombre suffisant de stations spécialement choisies, télégraphiquement reliées entre elles et communiquant jour par jour, «à un ou plusieurs offices scientifiques, tous les éléments du temps enregistrés par chaque observatoire.
Cette organisation est en partie réalisée et se développe de jour en jour. Comme nous l'avons dit plus haut, elle a été rendue possible par la considération de l'utilité immédiate qu'en peuvent retirer les diverses nations civilisées, le commerce, la navigation, l'agriculture y puisant des renseignements précieux sur la probabilité du temps futur, au moins à courte échéance. Mais c'est au point de vue des progrès de la science que nous en parlons ici, et il ne semble pas douteux que la discussion de ces observations quotidiennes ne conduise à des hypothèses sur la loi ou les lois de la circulation universelle, et que la Météorologie dynamique n'en reçoive bientôt une vive et féconde impulsion. C'est l'opinion d'un de nos savants compatriotes, qui n'a pas craint de se lancer dans cette voie, et nous ne croyons pouvoir mieux terminer cette introduction qu'en citant textuellement les considérations dont il appuie sa résolution.
« Lorsque Kepler a établi ses immortelles propositions, dit M. de Tasles1, il ne s'est pas borné à accumuler des chiffres et à attendre que la vérité se dégageât toute seule de leur contemplation. Les durées des révolutions sont-elles proportionnelles aux distances moyennes des planètes au Soleil? Il consulte les chiffres, et les chiffres répondent négativement ; il essaye une autre relation sans plus de succès, et c'est par un long tâtonnement de dix-sept années qu'il atteint son but. Pourquoi ne pas imiter cette méthode? En partant d'un certain nombre de faits bien constatés, tels que l'existence des vents réguliers, des alizés et des moussons, des courants océaniques, de la distribution des climats tempérés ou excessifs, de leur relation avec celle des continents et des mers, et de ce que nous savons sur l'hydrodynamique des fluides élastiques, pourquoi ne pas se lancer hardiment dans la voie des hypothèses et imaginer un système de circulation atmosphérique qui rende compte des faits connus? Le système une fois créé,
1. Théorie de la circulation atmosphérique, t. IV (1879) des Annales du Bureau central météorologique de France.
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voyons si les faits nouveaux que l'observation ultérieure nous révélera confirment l'hypothèse ou tendent à la modifier. Si les faits la condamnent, abandonnons-la et cherchons une autre théorie. Le seul danger de cette méthode, c'est de céder à une complaisance paternelle pour nos propres idées, et de forcer les faits à se plier bon gré mal gré à notre doctrine; mais, en faisant bon marché de notre amour-propre d'auteur, il est facile de ne pas nous laisser entraîner sur cette pente dangereuse et antiscientifique.
« Un autre point faible de cette méthode, c'est l'absence de renseignements précis sur les faits météorologiques qui s'accomplissent dans de vastes régions, encore inexplorées, dont l'étendue diminue, il est vrai, peu à peu chaque jour, mais n'est encore que trop considérable. Créer de toutes pièces un système général de circulation atmosphérique sur la surface du globe quand on ignore presque entièrement ce qui se passe dans le centre de l'Afrique, dans le centre de l'Amérique du Sud et de l'Australie, sur les deux calottes polaires, et que sur l'immense étendue des mers on n'a d'autre ressource que les journaux de bord des navires, lesquels ne constatent que la direction des vents inférieurs, paraît une œuvre d'une grande témérité et qui nécessairement présentera de vastes lacunes. Ce n'est pas une raison suffisante pour nous détourner de l'entreprise : pour pénétrer les mystères d'un labyrinthe, mieux vaut se diriger d'après une idée préconçue, sauf à revenir sur ses pas (et ici la retraite est toujours possible) et à recommencer d'après un autre plan, que marcher à tâtons et à se fier au hasard. »
Le savant que nous venons de citer, on le voit, ne se dissimule point les difficultés de l'œuvre à accomplir. Nous donnerons en temps et lieu un aperçu de la théorie qu'il propose. Ici nous avons voulu seulement, après une esquisse sommaire de l'objet de la Météorologie, de ses méthodes, de l'état actuel de la science, insister sur l'étendue de ses lacunes. Avant, du reste, d'entrer en matière, nous tenons à bien
avertir le lecteur qu'il ne doit pas s'attendre à trouver dans le cinquième volume du Monde physique un traité méthodique et complet; notre ambition est plus modeste. Comme dans les parties précédemment publiées de notre ouvrage, la description la plus simple et la plus claire possible des faits, jointe à celle des instruments ou des procédés à l'aide desquels on les observe ou on les mesure, l'énoncé des lois ou des rapports que l'observation a constatés entre eux, l'exposé des théories proposées pour rendre compte, soit de la production, soit de la succession des phénomènes, en les rattachant à leurs causes physiques ou mécaniques, tel est le programme que nous allons essayer de remplir avec toute la conscience dont nous sommes capable.
