DES VENTS DIRECTS ET TOURBILLONNANS

5. Lorsqu'une portion de l'atmosphère se meut comme un courant, qu'elle s'avance dans une direction déterminée et avec une vitesse qui rend son choc appréciable à nos instrumens ou à nos sens, cette masse d'air et son mouvement progressif senti s'appelle Fent. Lorsque lèvent s'avance toujours dans le même sens, lorsque rien n'en arrête ou n'en dévie la marche , cet ensemble de phénomènes n'a pas de nom particulier, il conserve le nom de veni^ accompagné d'une épithète qui indique le degré de sa force. Ainsi, ce sera un vent doux, un vent frais , un vent fort, rapide on violent. Sa violence peut abattre des arbres, des bâtimens, et agiter fortement la surface de Teau ; mais commme son action est simple, et que l'on a compris de bonne heure Veffet mécanique que son choc devait produire, on a con-

serve la dënomioation naturelle du fait, et le mot vent^ modifié par un adjectif, a suflB pour indiquer approximativement son énergie. Quant à la direction, elle a reçu d'abord le nom des quatre points cardinaux : du nord , du sud , de Test et de Touest ; puis , ces premières divisions étant subdivisées, chacune en huit parties, on a ainsi formé une Rose de vent^ dont chaque Rumb a son nom particulier. Les marins ont un peu plus varié les noms , parce qu'il leur fallait plus de précision dans la puissance dont ils se servaient pour faire marcher leurs vaisseaux et pour les changemens de manœuvre qu'ils occasionaient.

6. Cette simplicité dans la propagation du vent n'existe que rarement ; les montagnes , les collines , les ravins , réfléchissent et détournent le cours du vent et le conduisent vers un espace qui reçoit déjà un cours direct. Dans cet endroit, deux vents plus ou moins inclinés Tun sur l'autre , agissent sur les corps, comme ils agissent sur eux-mêmes, ils impriment et s'impriment à eux-mêmes un mouvement, résultant des deux forces et de Tagitation de la masse d'air, -dans laquelle cette rencontre a lieu. Si , à cette première cause de perturbation, on ajoute plusieurs autres réflexions; si on ajoute les sources diverses de courans, des condensations ou des dilatations subites dans l'atmosphère , si Ton ajoute les vents produits par les nuages orageux, cette multitude de vents contraires, cette agitation puissante de l'atmosphère, dont on ne peut reconnaître les causes partielles, n'est plus seulement du vent fort ou faible, du vent froid ou chaud, c'est une agitation sans direction ou ayant des directions variables et brusques , des rafales venant de tons les côtés de l'horizon , et d'en haut et d'en bas; cette agitation en tous sens, ces bourrasques violentes , se nomment Tourmentes OU Tempêtes, selon le degré de la turbulence des coups de vent et lorsqu'on fait abstraction des causes, que l'on consid^rç s^ulemçnt i'^ffef mécanique dQ

6 OBSERVATIONS ET RISCURCHES IXPARIUBNTALBS

Vimpulsion de Tair yioleannent agité. Lorscfue les chati^ mens de directioD sont réglés et non brusques et inceii^ tains, ces tempêtes régularisées se nominenli Otêra^ns.

7. Très-souvent, dans cette agitation de Fair, H s'établit' une résultante qui a une forme déterminée et giif atbire ; W coupant le plus violent donne Tinipiilsion première, tes a«r-« très l'atteignent et le dévient suivant leurs énergies partie culières ; frappé dans toutes ses déviations par de neuveaoK courans, il se résouti en^ un* mouvement circulaire qui f é^ sume en lui toutes les forces qui ont concouru à le^nner> c'est ce mouvement d'ensemble^ tournant comme aulbuf d-un axe , qu'on- a nommé Toufbitton; mais le» ventt, <fai ont afflué de tous côtés, ne peuvent s'éckapper qu^en^ s*élis^ vaut et e» imprimant, non seulement w mouvement d)r ro^ tatton^mais un mouvement de giratiov en spirale", qui tt» de durée que celle cEes vents qui le produisent. Dans^ e# phénomène, réduit à son étât le pitt8 simple,Jes vents settta^ ont agi , ont été Id cause de ce tourbillonnement, et i^ l'on veut restreindre l'application du mot à sotf sensr véritable, le Tonrbillon^ après tes vents directs, est le phénomène ow le météore te' plus sim|die de tous cews que nous devons examiner, puisqu^it w'est qu^un mouvement giraHMre im-^ primé à une nrasse ffuide ou liquide, mouvement qui* pro^ duk , sur les* corpe qu'il atCeiirt , vm ef et purement mée^ nique.

8. La pifupart des autemrsi ne se sont pas a^reints à n^appUquer ce nom qu'à Tefiet simple et primitif dont nous r&nowsrde parler; retrouvant ce mouvement gh*atoire dans 'les trombes incomplètes, dont on n'a vu que le tourbillonnement de^ Fair et des corps légers , on a donné te nom de TaurhiUon à des phénomènes fort complexes dont on n'apercevait que le produit matériel ; on a ainsi confondu des résultats très-Kliflérens les uns des autres. Dans la réalité, fe tourbillon simple est celui qui ne reconnatt pour cause que

BUft LES tlOMÉB. 9

llmpulsion mécaiiic}i]e d'iUne force ; lés tourbillons âôtit aqueux ou ftéHens, selon qu'ils se pâssebt dans Teail oti dans Tair \ mais, quel que sOit le fluide qui eSt agité, TeffH est le même : C'est toujours une résultante giratoire qtd est la somme des forces, si elles convergent , ou leur différence si elles divergent dans leur action. L'application dé ces forcés ayant de la durée, le tourbillon a plus ou moins de permanence, et sa vitesse de rotation croit avec le temps jusqu'à ce qu'il y ait équilibre entre lé mouvement produit et les forces Mises en jeu. Il est rare que dans les nombreuses perturbations aériennes^ il n'y ait pas quelques môutémens giratoires produits ; qu'il n'y ait paS des déviation^ circulaires plus ou moins complètes ; cela a suffi pouf fâit^ nommer ioUfbiVùn toutes les tourmentes, dé quelque espèce qu'elles s6iént. Aussi trouve-t-on ddiis les auteurs éè mot employé comme synonyme de tempête, sans y attachef l'idée de ce cône giratoire qui distingué les véritables lottl'<' billons et hors desquels ce n'est pluâ ùh toiirbillon. 9. Voici ce que Sénèque dit de ce phénomène dâhs lèê

Queàilons naturelles^ Uv. 5, chap. 13.

ce Tant qu'un fleuve coule sans obstacle , son cours est uniforme et en ligne droite ; s'il va heurter contre tih fOcher qui S'aVànce au rivage dans son lit > il tebroussè en arrière, replie circtilairement ses eaux, qtti sf^absotbènt et elles-mêmes , et forment un tôUrbilKm : dé même le yent , tant qu'il ne trouve pas d'obstacles, pousse en avant ses efforts ; réfléchi par quelque promoritoiré, ou f essfi^ré par la convergence de deux montagnes , dlai^S Un caiial étroit et incliné , il se roule sur lui-même à pitilsieurs reprises et forme un tourbillon semblable à ceux des fleuves.

» Lés tourbillons ne sont donc qu'un vent mû chrctilah'ement, qui tourne sans cesse autour du même centre, et f a-* niitae ses forces par ce tournoiement même : quand cette circonvolntioa a plus de force et de durée qu'à l'ordlnairei

8 OBBBRVATIORS BT MGHBRGHES BXPÉRIMENTALB8

elle produit une inflammation et forme le météore que les Grecs appellent Prater, Ce n'est qu'un tourbillon de feu ; mais il produit tous les effets des vents élancés du sein des nuages. Ces tourbillons emportent les agrès des vaisseaux et soulèvent quelquefois les navires eux-mêmes dans les airs. »

Nous ne relèverons pas les erreurs de physique contenues dans ce passage; elles appartiennent au temp&de l'auteur ; nous ne Tavons rappelé que pour montrer qu'à cette époque , le mot Tourbillon était réservé au produit mécanique du mouvement du fluide , et qu'aussitôt que ce tourbillon paraissait accompagné d'un autre phénomène, on donnait un nouveau nom au résultat complexe.

10. On a cherché depuis long-temps à imiter ce phénomène, et on en a reproduit l'apparence avec facilité ; il est vrai que ce n'est point par le même moyen que la nature , mais par Tapplication d'une force en sens inverse. DaDsi| la nature^ la cause part de l'extérieur ; c'est le vent qui souffle de plusieurs points et qui imprime cette résultante du dehors en dedans en comprimant : dans l'expérience, an contraire , elle part du centre , le mouvement est donné aux molécules centrales^ qui de là se propagent à l'extérieur en dilatant. Voilà, au reste, ce que dit d'Alembert, dans l'ancienne Encyclopédie, à l'article Tourbillon.

te k l'imitation de ces phénomènes , on peut faire^un tourbillon artificiel avec un vase cylindrique , fixé sur un plan horizontal et rempli d'eau jusqu'à une certaine hauteur. En plongeant un bâton dans cette eau, et le tournant en rond aussi rapidement que possible, l'eau. est nécessairement forcée de prendre un mouvement circulaire assez rapide, et de s'élever jusqu'aux bords mêmes du vase. Quand elle y est arrivée, il faut cesser de l'agiter. L'eau, ainsi élevée, forme une cavité dans le milieu , qui a la figure d'un cône^tronqué, dont la base n'est pas différente de l'ouver-

ture supérieure du vase, et dont le sommet est dans l'axe du cylindre.

» C'est la force centrifuge de Feau qui, causant son élévation aux côtés du vase, forme la cavité du milieu ; car le mouvement de Teau, étant circulaire , se fait autour d*un centre pris dans Taxe du vase , ou , ce qui est la même chose^ dans Taxe du tourbillon qui forme Teau : ainsî la même vitesse étant imprimée à toute la masse d'eau, la circonférence d*un plus petit cercle d'eau , ou d'un cercle moins éloigné de l'axe, a une force centrifuge plus grande qu'une autre circonférence d'un plus grand cercle, ou, ce qui revient au même, d'une circonférence plus éloignée de l'axe : le plus petit cercle pousse donc le plus grand vers les côtés du vase ; et de cette pression ou de cette impulsion que tous les cercles reçoivent des plus petits qui les précèdent et qui se communiquent aux plus grands qui les suivent, procède cette élévation de l'eau le long des côtés du vase jusqu'au bord supérieur^ où nous supposons que le mouvement cesse. »

11. Daniel Bemoulli, dans son Hydrodynamique (1), traite des fluides auxquels on a imprimé un mouvement de rotation. Il rappelle qu'à l'époque de Kepler et de Descartes, on s'occupa beaucoup de la démonstration des Tourbillons auxquels on attribuait divers phénomènes de la nature. Huyghensfut le premier, suivant lui, qui s'en occupa d'une manière heureuse dans son Traité de la Pesanteur. Reprenant cette question , Bernoulli entre dans l'analyse de la courbe que prend la surface de l'eau mise en rotation , sans s'occuper du moyen que l'on a employé pour la lui imprimer. Il dit ensuite quelque chose sur le résultat obtenu en faisant tourner le vase cylindrique , ou un axe mobile , tel que l'a

(1) Dan. Bernoulli..., Hydrodynamiea , sive de viribus et mot^us fluidQTum CommetUarii. Argeatorali / 1738.

fO ÔMIUVATIONS IT MGBBRCHBi IXPÉRtMBNTALtS fait M. Saulmon (i). Clairant, dans son Traité de im Tkéerlê d$ la figure de laTerre(2)^ a résolu, par digression, cette Dlémè question dans le chapitre sixième. Il n'a point fait d'etpérience, maisril a traité analytiquement la courbure que prend la surface de Teau renfermée dans un tase cylindrique qw Ton fait tourner autour d*un axe placé au centre. Cette disposition de Tappareil permet à la masse fluide de garder une forme constante pendant tout le temps que [roa conserve au vase un mouvement égal et tmiforme. Ce d*é'^ tait point une démonstration des tourbillons qu^il voulait faire, mais celle d'un principe dfaydrostatiqne qui se ratta^ chait à ses recherches sur la figure de la terre.

i2. Glairaut ne s'occupa pas dé la force qui imprimait cette rotation, mais seulement de la place que chaque mo^ lécule devait prendre en raison de la projection et des ré^ iistances du liquide. Lorsqu'on fait Texpérience, lorsqu^on imprime un mouvement uniforme à un vase à demi plein d'eau, ayant divers corps en suspensiod , on volt se formef le cône renversé et on le voit se continuer indéfiniment^ saflS produire de tourbillon secondaire au centre , pendant tout le temps que Ton maintient la rotation au même degré dtf vitesse. On peut encore faire tourner un cylindre renversé dans une masse d'eau contenue dans tin grand vase im*mobile. On voit alors deux cônes, un cône obtus à Fintérieur du Cylindre et un cône tronqué à Teiitérieur. Atâ" cune de ces expériences ne représente ce qni se passe dati§ la nature, où Ton ne peut séparer la force de son prodtfH ; de même dans les tourbillons simples , il n'eit pas poteiblé de séparer les vents contraires qni s'impriment récipro-' quement un mouvement rotatOTre,dn tourbillon qui en est le résultat. Les vents qui affluent avec leurs forces centripètes,

(4) Mèm, Aoad, se, Paris (174e), p. 35 et 244.

(2) Thècfie de la figure de la terre ^ 2e édH.> ch. 6, p. 82 et Sûiv. •

SUR II» nom»» Il

nmà les mêmes cpâ ft^imprkiieiii le moavemenl rotacoire et une FésoUante cemrifBge.

i3>. M. Saulmon , de raociaome Académie royale de» seiences , a fait beaucoup d'expériences pour étodier le» dîners tourbiUoo» qu'ott peuâ foraier en knprimast u» Mo»mènent circulaire ^ soit par une fotce extérieure , soie par OBe fcrce iatérieure. La série d'expérienees qo^il fic ahn*», et dont le détail se treuve dans les mémonres de KAcadéHnli royale des sciences, année 1716 , parattrait acmellemenC 1» peu puérile; mats à ceMe époque^ Fimpcff lance dM tourbillons dans le système du monde n'était pas encor» teot-à-fait éteinte , et ces expériences airaient M grand intérêt. Parmi les divers modes tfiopvlsioa qii^ik employa y il y avait celui d'un bout de canne placé au centre di vMe qur'il tournait assez vivement peur donner pe« à peu «» mMvement de rotation à tonte U masse. Il mit dans 1» K* qsBide des petits corps de différente» densités , afin df» dé« couvirir lesquels de eeS' corps sl'approcherarieitc ou s'étoigiie^ raient davantage de Taxe du tourbillon , lorsqu'ils ont naquis le mouvement eireulaire. Le résultat ar été q«e le» corps les plus peeans s^'éloignaîent le plus de Vaite^

Eif 1832 (l>y M. de Maistre a reprediit ces expéfienees en les modifiant mi peu : il ajoata à Taxe de rotation un viv laAt composé de quatre ailes en croix : ce Tolant B'étaîS placé que dans nne portion du liquide ^ il ne 1» trnversaîl p»s dans toute sa hauteor comme Faxe de M. Sanlmon ; par C0 moyen il nr*agtiait qu'une 2ione du liquide, d'oii le raosyement se propageait au reste.

14. Get^e expérience de M. de Maistre s*éloigne encore plus de ce qm se passe dans l'atmosphère que celle do«t Glairaut a calculé le résultat. Car , dans l'expérience de

(i) Bibliaûi. iAhv.^ Genève^ V. 61, 22».

12 OBSERVATIONS ET HSGHERGHES' BXPiRIMBNTALES

M. de Maistre , on place en un point du liquide une grapde force de projection , qui se développe dans ce centre même sans qu'elle y arrive de Textérieur : on fait , bien entendu , abstraction du peiit axe qui porte le volant et de la main qui fait tourner Taxe. Ainsi y dans cette expérience , tonte la force vient d'un point central qui projette le liquide au dehors; dans l'atmosphère , toute la force vient du dehors qui comprime le point central. Cette expérience, toute jolie et ingénieuse qu'elle est, ne peut pas rendre compte des tourbillons simples qui ont une cause tout opposée ; et , en effet , la résultante des tourbillons , provenant de forces appliquées de Textérieur à des masses qui se projettent vers un point central , ne peut être comparée à celle qui provient d'une force appliquée au centre , et qui projettent les coa* ches d'air ou d*eau dans la tangente sans compression ex* térieure. La première est une colonne d'air condensé, tournant sur elle-même , et projetée vers le côté qui a le moins de résistance, par les masses d'air arrivant de toutes parts, et se comprimant en raison de leur vitesse acquise ; le mouvement rotatoire une fois imprimé , les molécules d'air ou d'eau s'échapperaient dans la tangente, si la force comprimante et la résistance du milieu ne s'y opposaient. Cette puissance tangentielle ne peut jamais l'emporter sur les masses d'air qui la compriment , puisqu'elle n'est que leur résultante. C'est ce que la plupart des auteurs ont oublié. Le tourbillon une fois établi , on n'a plus vu que la force de projection tangentielle , on ne s'e^t pas rappelé que la cause venant de l'extérieur , elle s'opposait à cet effets ou il faudrait admettre que le produit centrifuge est plus puissant que la cause centripète , malgré toutes les pertes éprouvées. Mussenbroek a fait le même oubli , et nous verrons plus bas avec quelle facilité on passe d'une affirmation à une autre , sans s'apercevoir du vide qui les sépare. L'expérience de M. Saulmon et celle de M. de

' StR LES TËOMdBS. H

Maistre, ont propagé cette erreur de raisonnement , qaoH qu'il soit impossible de comprendre qu'un mouvement rotatoire produit par des forces extérieures qui compriment , ait plus de puissance pour dilater et projeter, que les forces ' comprimantes qui Tengendrent.

15. Lorsqu'on applique au centre du fluide la force iné^ canique d'impulsion , l'effet est tout autre ; il s'établit une colonne raréfiée au centre par la projection tangentielle de toutes les molécules. Le \ide partiel de la colonne centrale est rempli par les zones fluides superposées , lesquelles étant à leur tour projetées, font place aux zones suivantes. Il en résulte un mouvement descendant ou ascendant » ou les deux à la fois , selon que la force rotatoire est appliquée en bas, en haut ou au milieu du fluide. Cette colonne descendante ou ascendante ne se propage pas en ligne droite , comme elle le ferait dans un tube immobile : traversant une masse d'air empreinte d'un mouvement circulaire , elle rencontre dans son mouvement ascensionnel des zones tournantes qui lui donnent un pareil mouvement rotatoire.

Pendant le temps que chaque particule du fluide obéit à l'impression du mouvement circulaire de la masse , elle s'est élevée dans la colonne centrale à une certaine hauteur ; il en résulte qu'au lieu d'un cercle , la particule a décrit une spire d'hélice. La particule suivante décrivant une semblable spire , ainsi que toutes les autres particules centrales de la masse d'eau ou d'air , il y a deux espèces de mouvement dans le même liquide , le mouvement de rota-^ Uon de la masse et le mouvement en spirale de la colonne centrale qui va remplir le vide produit par la projection tangentielle.

16. Il y a dans cette expérience un second oubli que nous devons faire remarquer. U ne s'agit pas seulement d'imprimer un mouvement de rotation à un fluide , mais

ià oiiSBRVATlONS «T HBGHBWefift BXPÉmMfiNTALBS

aam d'éiever jtisqt'aiix miagâ des colonnes d'eaa et le plus sMTeiit 4e vapeurs. Isses d'exemples Mestent <{fie des mares et des rnnseaiix oM été mis à sec înstania'^ oéBieiH^ U faut donc qse le tourbitloo aérien élève 4ans son centre dilaté une coloMie d'eau huk cents fois plus peaaiKe que toi , €t 4 nme hauteur que la physique tie peut admeure; atts^ n'esl-ce qa'à force de suppositions qu'on a voiiii rendre raison de celte impossiUUté. Il a fallu sup^ |ioser^ comaie Toni fait Musseabroek , Olivier, Na(Her ei autres , que la trombe , creusée comme la visd'Arcfcmètfef opérâût «omme eUe en élevamt des filets d'eau dans ses cannelures «n ^[Hrate. M«s, enfin , est41 vrai que 4e bmhi^ vemcttt r^atoire de Tair peitt aeulever une colonne liquide, •et motiver «^eique fneu oette hypothèse? L'expérience est lacile«à&îre.»et«ottsra«enslaiie. J'm placé un4ouliile to^ laatà^^Hi 4 wUîmèinss 4e k surface dereau,tcft}eMai imprimé «me 'rotation de 60 ^loiirs par secotule , «vitesse que t'w-n'acquieN j >»m a is > Malgré oette rapidité, à peine voyaiton un ipeiit boulon d'eau s élever , et ii disparaîssaîc aussi* tôt que je remontais quelque peu le volant. Il y a donc deux imposfiiUlités physiques dans oette suppesilâlon : le vide produit par des forces comprimantes et me gfrande élévation d'eau au centre d*un tourbillon d'air. Nous trouverons dans les effets des trombes une feule de démentis tout aussi formels sur la formation de ce météore par la puissance du vent.

17. Nous n'avons voulu considérer les touiinilons que comme le produit mécanique des rafoles ou vents c<mtraires, sans Tinterposition d'aucune autre force; en est-il ainsi dans la nature ? Les tourbillons gigantesques des Tropiques , ceux qui s'élèvent tout à coup sans qu'un sou£Be de vent en ait fait pressentir la naissance , ceux qui paraissent obéir à un tout petit nuage placé très-loin à l'Est , le

ORg dea €6tes méridionales de TAfrique ^ ceux enfin qui

SOâ LU TRONBii. 15

leeompagiidDt les orages , ne reeonnaisseBt-îk pour OHique cause que ragiiatîoii de i^ahr , lorsque tant de faits prouleal que le toorbilloa s'est élevé au railiea d'un grand salsieP Novs sommes Ioîd de le peaser, et les preuves ne ■ M myieront pis pour désMitrer qu'il y a une antre puissance qae celle des veats qui peal les produire et les prodaîre à de grandes distances , aussi biea dans Tair que sur la BMr. Voulanl aiarchcr du simple au composé, noas aV VOBA parlé d'abord qae du toarbiHoa caasé par la rea- ^onlre de vents contraires , toarbiiloa qai a^a jamais une loagaa durée > qui n'est qv'vae rafale giracoîfe et n^a fa'ttoe faible puissance dévastatrice. Les leurbilloas de langue durée, ceux qui portent ia dévastatien «vee eux , racanaaisseat aae autre cause que naus ferons connaître plus bas. Ce sont de ces demîefs toarbiHoaaqae tes aacîeas^ et sarteal les poètes, om tiré ieavs images de terlaar et ée désasite.

Homère dans TOdyssée , Virgile daaa YÈùéïde , Ovide 4Mmi^seaMéiamoKpiie6e8>, Lueaia, Lnerèce, se^ servent de U aiélaphece des toarbiUoas. Les- prophètes en ont fait un fléqueai usage , principalement Isaie-. Dieu dans sa colère dail viisîtev Ajriaii aia milieu d'un tourbillon (Isaie ^, 6). Il aami comme on tourbillon qui brise tout , %, ^. Il brisera lanlipair les tourbillons et la fjréle, 30, 50. C^est encore au milieu d^un touiibilion qu'Élie est enlevé au ciel ( Rois, 4 ,