SS

JBBP

TUÉOBIE DES CÏCLUNES. SSÙ

Débouchons rorilice du ventilateur, l'équilibre sera rompu et un courant continu pénétrera dans l'appareil par l'axe B pour se porter à la circonférence et s'échapper par l'oriûcc 0. Ce mouvement sera d'autant plus rapide que la rotation sera plus précipitée. Mais, pour que l'air extérieur afQue vers le centre, il faut qu'en ce point la pression soit moindre qu'au dehors, de miîme que, à la périphérie, elle doit être supérieure à la pression extérieure pour que la sortie du gaz ait lieu.

Les figures 42 et 45 représentent un autre ventilateur dû à M. Combes. Cet appareil est ouvert sur tout son pourtour ; la

résistance à la sortie du gaz y est à peu près annulée par l'étendue considérable de la section par laquelle cette sortie a lieu; par contre, la force d'aspiration par le centre est accrue d'une quantité correspondante et la raréfaction de l'air y atteint un plus haut degré.

Un tourbillon est un ventilateur d'une immense étendue, en envisageant sa rotation en elle-même et non dans les causes qui la produisent. La baisse du baromètre au centre s'explique ainsi d'une manière toute naturelle ; il en est de même d*un aulre fait généralement négligé malgré son importance pra-

tique : la hausse du baromètre sur le pourtour du cyclone, vers les bords extérieurs de son disque tournant.

Maigre cette distribution des pressions, décroissante de la circonférence vers le centre, distribution qui donnerait lieu partout à des vents dirigés vers ce dernier point si, dans ce cas, le vent était dû à la différence des pressions, Pair suit une marche inverse dans la section la plus rapide du tourbillon, et, tout en tournant autour de l'axe, il s'en éloigne en vertu de la force centrifuge. Ce mouvement centrifuge doit évidemment être compensé par un mouvement inverse. L'aspiralion qui se produit dans Taxe du disque tournant y appelle ->- Tair des deux cd- — ^ lés, et cet air ainsi attiré est, au moins en grande partie,

ÎL,^,^^^]^^^;- fourni par les mas-

^mmmSm^S^-'^^^^^^ ses gazeuses refou-

Fig. 4-i. — Coupe théorique d'un tourbillon on négligeant

les cffeLs de torsion. lécS SUr Ic pOUrtOUF

du disque tournant. Il s'établit ainsi une double circulation qui, au milieu d'une masse d'air indéfinie, ne saurait présenter la régularité que l'on constate dans les machines précédemment citées.

L'entrée de l'air dans le tourbillon ne s'opère pas dans les mêmes conditions par les deux extrémités de l'axe. L'extrémité supérieure est libre dans l'atmosphère, rien n'y gène les mouvements de la masse gazeuse. Les frottements à la surface du sol forment au contraire un obstacle au mouvement de l'extrémité inférieure; mais, par contre, les condensations de vapeur qui s'y opèrent sont l'origine d'une force motrice spé-

cialc^ Les divers éléments de la double circulation atmosphérique dans les mouvements tournants peuvent donc changer notablement suivant Ténergie de ia rotation, son ampleur, son origine, la phase de son développement ou de sa fin, les conditions locales que le météore traverse. Nous ne nous occupons, pour le moment, que des grands tourbillons nommés cyclones.

La figure 44 en donne une représentation toute théorique : les flèches qui y sont tracées ont simplement pour objet d'indiquer le mouvement centrifuge qui se produit dans la portion àB du disque tournant et Tafflux de l'air qui s'opère des deux extrémités de Taxe vers cette région. En réalité, les lignes parcourues par Tair sont fortement contournées en spirales par l'effet de la rotation que nous ne pouvons figurer.

Les principales discussions qu'a fait naître la théorie des cyclones portent surtout sur la hauteur à laquelle est établi le disque tournant AB et sur l'importance relative des deux mouvements compensateurs en C et en D.

Le disque tournant ne peut occuper les très-hautes régions de l'atmosphère ; l'air y est trop rare, la densité trop faible ; sa force vive serait insuffisante pour produire les grands effets dus aux cyclones. Ce disque ne peut guère non plus reposer directement sur le sol où les frottements ralentiraient trop son mouvement de rotation. C'est dans les régions moyennes qu'il peut se développer en toute liberté, et l'appel d'air doit généralement s'effectuer par les hautes et par les basses régions. Suivant les conditions, l'une ou l'autre voie sera prépondérante et la tempête en reçoit son caractère propre.

Dans les cyclones, l'axe de rotation ou l'aspiration qui s'y produit doit s'étendre h de très-grandes hauteurs, car nous les voyons en plein alizé suivre une direction nettement in-

* Voir à la fin du volume la note résumant les travaux de MM. Espy, Peslui) sur ce sujet.

"li^ LES TLilPËTES TUOPICALËS.

clinée sur la direction des couches inférieures de l*atmosphère; puis, quand ils ont dépassé la limite de la région où soufflent les vents alizés, ils prennent graduellement la direction du contre-alizé qui occupe alors toute la hauteur de la couche atmosphérique. Ce fait ressort nettement de la planche X, page 232 où est figurée la trajectoire parcourue par Touragan d'août 1848. Né sur la limite nord de la région des calmes équatoriaux, s'il ne s'était développé que dans la couche d'air formant l'alizé du N. E. qui, dans les parages traversés par la tourmente, souflle plutôt de TE. N. E., il eut suivi cette direction et se fut porté sur TÂmérique au lieu d'en suivre les côtes a distance en marchant vers le N. 0. Mais son axe s'élevait jusque dans la région du contre-alizé; les masses d'air qu'il attirait dans son cercle d'action ont au contraire une direction du S. au N., inclinant de plus en plus vers l'E. à mesure qu'on s'éloigne davantage de l'équateur. La combinaison de ces vitesses diverses a relevé d'abord sa trajectoire vers le N. 0., puis vers le N., et enfin vers le N. E., à mesure qu'il s'éloignait d'avantage de son origine.

En dehors de ce fait important qui se reproduit toujoui's le même dans les mêmes conditions, nous n'avons rien pour nous renseigner sur la marclie de l'air dans la portion supérieure des cyclones. Il n'en est plus ainsi dans l'atmosphère solaire que nous voyons par sa face extérieure et dont les taches seraient, d'après M. Faye, dues à des tourbillons analogues à nos cyclones, opinion que nous partageons d'ailleurs pleinement.

Nous avons déjà vu, page 101, que toute masse gazeuse qui s'élève dans une atmosphère y gagne des régions où la pression et la densité vont graduellement en diminuant. Cette masse gazeuse se dilate de plus en plus; une partie de sa chaleur est consommée dans le travail de son expansion, et sa température baisse. L'inverse est produit pendant la descente: le gaz s'y échauffe.

Les plus récentes découvertes sur la nature du soleil, celles n particulier de M. Janssen^ nous montrent cet astre comme omposé d'un noynu central à l'état de fusion, enveloppé d'une mmense atmosphère, incandescente elle-même, dans la plus rande partie de son épaisseur. Si cette atmosphère était à 'état purement gazeux elle serait pour nous fort peu éclaiante : c'est aux nuages de vapeurs métalliques condensées lans sa masse qu'elle doit son éclat, de même que la flamme »resque invisible de l'hydrogène devient très-brillante quand on ' introduit des poussières de charbon ou des fils de platine, ^our expliquer la période glacière dont les vestiges couvrent ine grande partie de la surface du globe, il n'est donc pas lécessaire de supposer que le soleil ait passé par une période le refroidissement ; il sufRt de supposer que son atmosphère lit passé par une période de pureté exceptionnelle, fût-elle même alors plus chaude qu'elle ne l'est actuellement.

Qu'un vaste cyclone se forme dans l'atmosphère solaire, m dessous de la couche nuageuse et brillante, il pourra rriver au début que l'aspiration dans la partie supérieure le l'axe n'atteigne pas à cette couche; le seul effet produit era une<îoncentration plus grande des nuages sur le prolongenent de l'axe, qui deviendra plus brillant; mais le développenent du tourbillon faisant des progrès, ces masses nuageuses eront entrainées vers les régions inférieures par l'effet de 'aspiration; la descente y produira une élévation de tempéraure; les nuages se fondront et une tache apparaîtra. Les lontre-courants ascendants qui se produisent sur le pourtour ;ont accompagnés d'un effet inverse et la condensation des mages a lieu autour de la tache, y produisant les facules ou )arties brillantes.

A la surface terrestre, nous voyons le phénomène par en )as, de l'intérieur, au lieu de le voir de l'extérieur : ce sont les luages et les pluies qui nous montreront le lieu des courants

ascendants, en tenant compte toutefois de cette circonstance que les courants ascendants et descendants sont en même temps animés, autour du centre, d'une vitesse langentielle qui les fait passer d'une latitude plus chaude à une latitude plus froide, ou réciproquement. Or, généralement, dans les cyclones, ce n'est pas au centre même que les pluies sont les plus abondantes : le ciel y est clair en même temps que l'air calme. Sur le pourtour, là où le baromètre est en hausse, le ciel est aussi généralement beau. Les nuages et les pluies vont en augmentant de la circonférence jusqu'à une certaine distance du centre, du moins sur la partie pluvieuse du disque tournant.

En raison des résistances que les aspérités du sol opposent au mouvement de l'air, la vitesse de rotation maximum et par suite le mouvement centrifuge sont à une certaine hauteur variables suivant les conditions. A la surface même du sol, l'appel vers le centre l'emporte sur la force centrifuge : le mouvement y est généralement centripète, mais il ne s'étend pas jusqu'à l'axe même : les masses d'air inférieures sont emportées par le disque tournant avant qu'elles aient atteint l'axe. Les nuages d'ailleurs sont alors très-bas et leur direction change rapidement avec la hauteur.

Les effets de l'aspiration par en bas se font sentir sur la mer elle-même: le niveau de l'eau s'élève d'une manière sensible, formant comme une marée locale qui suit le centre de la tempête dans ses déplacements successifs. La violence du vent soulève une mer affreuse; la crête des lames est emportée dans l'espace et une pluie salée retombe de toutes parts; les vagues battues par les vents successifs dont elles ne peuvent suivre la direction variable finissent par s'entrc-choquer et par s'élever pour retomber verticalement sur elles-mêmes : elles produisent alors ces lames sourdes si redoutées des marins. Au milieu du calme des vents, dans la région centrale du cyclone, cet horrible état de la mer fait courir aux navires les plus grands

dangers. Sur le pourtour du tourbillon, la mer prend des directions plus marquées, parce que le vent y change moins rapidement; il s'i^chappe de tous les points de l'horizon de vastes ondulations qui vont se briser sur les côtes éloignées et y produire de violents raz de marée *.

Dans les mouvements tournants, la variation des pressions n*a pas lieu seulement dans le sens de la hauteur; on l'observe également du pourtour au centre. Bien que, dans cette seconde direction, la variation de pression soit beaucoup moins rapide aue la première, ses effets ne sont pas négligeables. D'un autre côté, les cyclones mélangent ensemble des masses d'air

30 gr

40 gr.

» gr.

Kig. 45. — Table figurée des poids de vapeur d'eau renfermée dans un espace de 1 mètre culie

raturé h diverses températures.

prises à des altitudes très-diverses et ayant des températures très-inégales, l'abaissement des unes, l'élévation des autres tendent à égaliser leur degré thermométrique, mais la formation des grêles en plein été montre que cette égalisation est loin d'être parfaite. L'air attiré vers le centre afflue d'ailleurs

* Lefèyre, Des ouragans dans Vocéan Indien,

*J5'2 LKS TEMPÊTES TROPICALES.

du nord aussi bien que du midi et les masses réunies de ces points opposés sont à des températures différentes. Les mélanges formés dans ces conditions amèneront fréquemment des condensations de vapeur, des nuages et des pluies. En nous reportant en eft'ot à la figure 45, nous trouvons, par exemple, que 1 mètre cube d'air saturé à SO"" contient 52 grammes de vapeur. Mélangeons ce gaz avec 1 mètre cube d'air sec à 0*, nous aurons 2 mètres cubes d'air à une température moyenne de 15° pouvant renfermer seulement chacun 14 grammes de vapeur, soit 28 grammes pour les deux. Or, le premier en renfermait 52 grammes: 4 grammes auront dû se condenser. Cette condensation, il est vrai, amènerait un dégagement de chaleur latente qui échaufferait la masse gazeuse ; mais réchauffement produit par la condensation peut la restreindre et non l'anmilcr.

Toutes les recherches faites sur l'électricité atmosphérique démontrent que cet agent devient de plus en plus abondant à mesure qu'on s'élève plus haut dans l'atmosphère. Le mouvement tournant, ayant pour effet d'appeler vers la surface terrestre l'air des hautes régions, est une condition favorable à la production des orages. Les nuages, en se formant, ramassent à leur surface l'électricité répandue dans les masses d'air qui leur ont fourni leur vapeur, et, d'autre part, il est très-possible que la condensation de la vapeur soit par elle-même une cause de dégagement d'électricité, bien que des expériences directes ne l'aient pas encore démontré.

Les ouragans sont toujours accompagnés d'orages formidables dont les nôtres ne peuvent donner qu'une faible idée. La coexistence de ces deux ordres de phénomènes est même tellement frappante, que l'on est souvent conduit à attribuer une origine électrique aux cyclones. Si l'électricité peut devenir la cause des trombes, espèce de cyclones en miniature, les ouragans ne peuvent nullement être rattachés à la même in-

UOI'TR l'AlUOll'.rK l'Ail I.UIHAOAN D'AIMT lllii

i.1 II

il!

Vf