ANÉMOMÈTRE MULTIPLICATEUR

la pression atmosphérique qui pèse de lout son poids sur l'orifice d'entrée. Les expériences ont montré que l'accélération de vitesse, avec un seul tube intérieur, est dans le l'apport de 1 à 4,5, l'écart des pressions n'étant pas moindre de 1 à 20. L'introduction d'un troisième tube à l'intérieur du second accroîtrait d'un degré l'accélération des vitesses ou l'écart des pressions. Ainsi se trouve justifié le nom d'anémomètre multiplicateur donné à un appareil de ce genre. Disons maintenant comment on l'applique aux observations météorologiques. La partie extérieure de l'appareil (fig. 267) n'est autre chose

Fig. 2G8. — Enregistreur de l'anémomètre multiplicateur de Bourdon.

qu'un système de deux tubes de Venturi, logés l'un dans l'autre, d'après les règles qu'on vient d'indiquer. Monté sur un axe mobile et muni de deux ailettes qui donnent prise à l'action du vent, le double tube forme une girouette qui s'oriente d'elle-même selon la direction du vent régnant. En soufflant dans les orifices d'entrée du grand et du petit tube, et en pénétrant à leur intérieur, le courant aérien subit l'accélération de vitesse dont il vient d'être question et qui a pour conséquence, aux points de jonction des extrémités tronquées des cônes, l'écart de pression en rapport avec cette accélération de vitesse. Il reste à voir maintenant comment se mesure et s'en-

registre cet écart de pression et comment on en déduit la pression du vent.

Les extrémités tronquées des cônes formant le petit tube intérieur ne se joignent point. Il reste entre elles un petit intervalle libre que recouvre un manchon creux; de celui-ci part un tube cylindrique qui débouche dans l'axe creux de l'anémomètre, descend le long de cet axe et pénètre dans la salle ou est installé l'enregistreur. Arrivé là, il communique en 0 avec un tube latéral qui se rend au manomètre à eau destiné à mesurer l'écart de pression du manchon. Quant au manomètre à eau, la figure 268 indique en quoi il consiste. Deux vases cylindriques gradués m, fi, communiquant par leurs fonds inférieurs à l'aide d'un tube en caoutchouc, sont suspendus aux extrémités d'une pièce métallique oscillant autour de son milieu comme le fléau d'une balance. De ce point milieu part, à angle droit avec le fléau, une tige munie d'un contrepoids et une tige plus petite portant un crayon c qui affleure un disque vertical en papier.

Quand la vitesse et la pression du vent sont nulles, la raréfaction dans le manchon creux de l'anémomètre est nulle aussi; les vases communiquants indiquent, par l'égalité de hauteur des colonnes d'eau qu'ils renferment, l'égalité de leurs pressions intérieures ; le fléau est horizontal, et le crayon ne trace qu'un point au centre du disque tournant. Si la vitesse et la pression du vent augmentent, cet accroissement se traduit par une inclinaison du fléau du côté du vase qui communique avec le tube et le manchon et dont la colonne d'eau tend à s'élever. Le crayon trace une courbe dont l'amplitude est en rapport avec la \ïtesse ou. la pression du vent. Au bout de la journée de vingt-quatre heures, le disque, mû par un mouvement d'horlogerie, conserve ainsi les traces des variations de pression qu'a subies le vent dans cet intervalle.

L'enregistreur de l'anémomètre multiplicateur donne aussi la direction du vent. A cet effet l'axe de l'anémomètre porte, à sa partie inférieure, à angle droit avec sa direction, une pièce

munie d'un crayon vertical C. Cette sorte de compas anémométrique trace ainsi sur un disque horizontal, divisé comme la rose des vents, des arcs concentriques. Pour distinguer ces arcs selon l'heure du jour où le crayon les trace, un mouvement d'horlogerie R imprime à la branche horizontale portant le crayon un mouvement uniforme qui fait avancer ce dernier, en vingtquatre heures, depuis un point voisin du centre du disque jusqu'à sa circonférence. En relevant les lignes tracées sur le papier au bout de la journée, on voit quelles ont été les variations de direction du vent aux diverses heures, et pendant combien de temps il a soufflé dans le même rumb.

Les observations anémomé triques peuvent servir à une double fin, à la solution de deux problèmes dont chacun a son importance en météorologie. L'un intéresse plus particulièrement la climatologie, l'autre la météorologie dynamique, ou, si l'on veut, l'étude de la circulation atmosphérique générale. Dans ce second cas, les données recueillies en un lieu donné, sur terre comme sur mer, indiquant, pour les diverses époques de l'année, la direction probable du vent, d'après sa fréquence dans chaque rumb, sa vitesse ou son intensité, ne seront qu'un élément, parmi les milliers ou les millions d'éléments nécessaires, mais un élément indispensable à la découverte des lois de cette circulation, découverte si utile à la navigation et à d'autres branches de l'activité humaine. Les mêmes données considérées isolément peuvent servir à caractériser le climat de la région où elles ont été amassées.

En chaque région du globe, en effet, les vents qui soufflent des divers points de l'horizon ont des propriétés physiques fort différentes, variables d'ailleurs avec les saisons. Tantôt les masses d'air qu'ils apportent en ce lieu ont une température plus élevée que celle qu'ils remplacent, ou au contraire plus basse; tantôt ils sont plus chargés d'humidité, ou au contraire

plus secs; ils amènent ou font cesser la pluie, la neige, les orages. Il y a donc alors grand intérêt à savoir quelles sont les lois de leur succession, leur fréquence et leur durée relatives, les variations de leur vitesse. Si l'on parvenait à déterminer ainsi la masse d'air venue de chaque direction pendant le cours de l'année, on obtiendrait un des facteurs les plus efficaces du climat de la région où les observations ont été faites.

Fig. 269. — Observatoire météorologique de Montsouris.

Essayons de donner une idée de ce qui a été réalisé dans cet ordre spécial de recherches.

Si l'on fait tous les jours, dans un observatoire météorologique, une, deux ou trois fois par jour, l'observation de la direction du vent; si, après un intervalle de 3 mois, de 6 mois ou d'une année, on réunit, pour chaque rumb de vent, le nombre des observations, on aura ainsi la fréquence de la direction dans le lieu donné. En portant, sur une rose des vents, dans chaque direction, une ligne ou flèche, et en donnant à ces

lignes des longueurs proportionnelles aux nombres de fois que le vent a soufflé dans chacune d'elles, on aura la représentation graphique de cette même fréquence. En certains jours, la direction du vent est indécise; elle est variable ou il y a calme complet. On tient compte de ces cas, en inscrivant au centre de la rose un cercle dont le rayon est le nombre moyen des jours où le vent est calme ou variable. La figure 270 donne la rose de direction des vents pour l'Observatoire de Montsouris, telle qu'elle résulte de la moyenne des observations, d'une part, et

Fig. 270. — Rose de la direction et de la fréquence relative des vents à Montsouris. 1, Année 1 8 78— ^ 879. — 2, Année moyenne.

telle que la donne seule l'année 1878-1879 \ Au premier coup d'œil, on voit que le vent dominant est celui du sud-ouest; si l'on partage les huit rumbs en deux groupes, le premier formé des quatre vents S., S.W., W. et N.W., le second des quatre autres N., N.E., E. et S.E., il est visible aussi que c'est le premier groupe qui comprend les vents les plus fréquents; et en effet, année moyenne, les premiers soufflent "202 jours à Montsouris, les autres seulement 118. Comme on a l'habitude de désigner ceux-ci par le nom de vents polaires et ceux-là par celui de vents équaloriaux, cela revient à dire que les

1. On joint d'habitude les sommets des flèches par des lignes dont l'ensemble forme un polygone fermé. Chaque flèche est tracée dans le sens où souifle le vent ; celle qui marque les vents du nord s'avance vers le sud ; les vents d'ouest sont représentés par la flèche de droite, dirigée vers l'est, etc. On pourrait indiquer les jours de vents variables en prolongeant chaque flèche d'une longueur égale, proportionnelle à la moyenne des nombres de jours et en réunissant les extrémités par un polygone pointillé. Le cercle du centre repré^ senterait alors les jours de calme.

Fig. 271. — Rose de la direction des vents à Calcutta. Année moyenne.

vents équaloriaux sont les vents dominants de la région où se trouve situé l'Observatoire de Monlsouris.

La fréquence relative des vents varie naturellement d'une

région à l'autre. Si l'on compare les roses de direction que nous venons de donner pour Paris avec celle de l'année moyenne à Calcutta, la différence des deux régimes sau- ^ tera aux yeux. Dans l'Inde, l'écart est beaucoup moindre entre les vents équatoriaux et les vents polaires : sur 1000 vents, 467 soufflent de la région sud, 455 de la région nord. Toutefois le sud-ouest est encore la direction prédominante. L'influence des saisons n'est pas moindre. D'après les observations de huit années faites à Calcutta par Hardwicke, il y a une opposition tranchée entre la direction des vents dominants pendant les mois d'hiver S (octobre à mars) et celle des vents

qui régnent pendant les six mois d'été (avril à septembre). Les deux roses de direction des vents pour ces deux saisons, que représente la figure 272, mettent cette opposition en pleine évidence. Dans la rose de la saison d'hiver (figurée par le

Fig. 272. - Fréquence relative des polyg'OIie ailX traits les plllS fol'ts), vents à Calcutta pendant les saisons Qn remai.que une prédominance hivernale et estivale. 1 1

marquée des vents de la direction N.W.; en été, c'est au contraire du sud-est au sud-ouest que soufflent les vents dominants. Cette opposition n'existe pas, pour ainsi dire, dans nos contrées, où les vents équaloriaux sont les plus fréquents, non seulement pour l'année entière, mais clans chaque saison, et dans chaque mois de

l'année. C'est ce qui ressort clairement de l'examen des diagrammes des figures 273 et 274, où la fréquence des vents à Montsouris est figurée par saisons et par mois pour l'année 1876-1877.

Il serait intéressant de connaître, pour chaque lieu, ce que l'on nomme la direction moyenne du vent, c'est-à-dire la résultante de tous les mouvements de l'air en un temps donné, pen-

Fig. 275. — Fréquence relative des vents par mois eu 187G-77 à Montsouris1.'

dant une année par exemple. C'est à quoi Ton parviendrait si l'on savait : 4° pendant combien de temps le vent a soufflé dans une direction quelconque de la rose, 2° avec quelle vitesse ou quelle force il s'est mû dans chacune de ces directions. Il suffirait alors de considérer les différents vents comme autant de forces divergeant d'un même point, de mesurer chacune par le produit du temps par la vitesse, et de considérer comme positif le produit affecté au vent qui souffle clans un sens, comme né-

1. Dans les deux figures 273 et 274, la fréquence du vent dans chaque rumb est mesurée par la longueur de l'ordonnée, à raison de deux jours par interligne dans la première figure, et de quatre jours dans la seconde.

gaiif celui qui provient du vent opposé. La résultante de toutes ces forces en grandeur et en direction donnerait la direction moyenne du vent dans le lieu considéré. Malheureusement, on a eu jusqu'à présent des données insuffisantes en ce qui concerne la vitesse du vent, et il a fallu se borner à chercher celte moyenne en considérant comme égale la force des vents dans les différentes directions. Quant à la durée, on ne l'a pas non plus avec exactitude ; on lui substitue le nombre des observations faites pour chaque rumb.

Lambert a calculé dans cette hypothèse les formules qui permettent de trouver l'angle que fait la direction moyenne avec le méridien, ainsi que la force du vent résultant, ou mieux le nombre de fois qu'il aurait soufflé1. Schouw a adopté une autre méthode : il cherche le rapport numérique des vents de chacune des quatre directions principales, nord, est, sud, ouest, en comptant pour chacune les deux rumbs intermédiaires de chaque côté; pour le nord, les vents de nord-ouest,

1. En se bornant aux huit principaux rumbs de vent, et en représentant le nombre des observations de chacun d'eux par les initiales ordinaires, la formule de Lambert donne pour la tangente trigonométrique de l'angle de direction du vent résultant :

Er-W + lv/s (NE + SE — NW - SW)

ïang ? = —. - ■

N — S + ii/2(NE + NW — SE — SW)

Quant à la force du vent, elle s'obtiendrait en calculant la racine carrée de la somme des carrés des deux termes de la fraction précédente.

En appliquant cette formule aux nombres qui ont servi à construire la rose de direction des vents de l'année moyenne à Paris (llontsouris), on trouve comme angle résultant S (30° 25') W et pour valeur de la résultante 71. Cela revient à dire que les vents des divers rumbs qui soufflent en un an, chacun un certain nombre de jours, équivalent à 71 jours pendant lesquels soufflerait le vent dont la direction est entre le sud et l'ouest, à 39° 25' du côté du sud.

La formule de Lambert, pour des rumbs quelconques, aurait besoin d'être complétée en y introduisant le facteur de la vitesse ou de la force du vent. Elle serait alors :

nv sin ô -f- n'v sin 6' + n"v" sin 9" -f- . . . A

tans (ù =: - —

° nv cos 6 + n'v' cos 6' -+- n"v" cos 6" -f • • . B

et la force du vent résultant serait \/A2 + B-. M. Brault, dans ses recherches sur les courants atmosphériques de l'Atlantique Nord, a donné tous les éléments qui permettraient l'application de ces formules dans chacun des carrés de cinq degrés dont il a réuni les obser vations.

nord et nord-est ; pour l'est, ceux de nord-est, est et sudest, etc. 11 en déduit la direction de plus grande fréquence ; mais cette règle ne peut donner que des résultats approximatifs.

En résumé, cette question intéressante de la direction moyenne des vents ne sera résolue qu'à la condition de joindre aux observations de durée celles relatives à la vitesse, et les instruments enregistreurs pourront seuls conduire à ce résultat.

La vitesse du vent est-elle sujette, comme les autres éléments

Fig. 274. — Fréquence relative des vents par saison et pour l'année à Montsonris.

météorologiques, pression barométrique, température, état hygrométrique, à des variations périodiques diurnes, mensuelles, annuelles ?

Les observations démontrent qu'il existe une période diurne, et que la force du vent va en augmentant d'une façon progressive depuis les premières heures après minuit jusqu'aux premières heures de l'après-midi. D'après les recherches du professeur suédois Hamberg, « c'est là un phénomène général qui se produit tant sur la terre que sur la mer et sous toutes les latitudes où le soleil se lève et se couche dans chaque inter-

valle de vingt-quatre heures, et sans que la direction du vent puisse le modifier. » Les observations faites à Upsal, Christiania, Saint-Pétersbourg, Vienne, Prague, Bruxelles, Perpignan, Païenne, Naples, Washington, Sainte-Hélène, Maurice, Hobarlon, Adélaïde, Bombay, Marseille indiqueraient toutes le même phénomène. La question qui reste indécise est celle de savoir si la marche périodique diurne de la vitesse est ou non

ents

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aires

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Fig. 275. — Variations j horaires de la vitesse dos vents polaires à Montsouris (1875-1881).

dépendante delà direction du vent. Dove croyait que, dans les lieux soustraits aux influences des brises de terre et de mer, le vent d'est se comporte autrement que le vent d'ouest. M. Hamberg est d'un avis opposé, comme nous venons de le voir. M. Descroix, en s'appuyant sur les données anémométriques recueillies à Montsouris, ne pense pas qu'il soit tout à fait exact de dire que la direction du vent soit sans influence. Il trouve notamment que l'heure du maximum est bien plus fixe pour les

venls équatoriaux que pour les vents polaires, comme le prouve le tableau suivant, résumé de 1001 journées d'observations laites à Montsouris depuis 1875 jusqu'à 1881 :

.N'ombre de journées . . .

Directions. . - . . ■ Heure du matin Vitesse . . .

Heure du soir Vitesse . . .

Minimum Maximum

ùd E

0,5 9km,2 2,0