III. — Propriétés physiques de l’air. — Météorologie

A ne considérer 1 air que comme l’aliment de la respiration, sa constitution chimique n est point le seul côté par lequel il intéresse cette fonction Arnould, Hygiène. 2e édit. 22

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primordiale. Les échanges gazeux pulmonaires et l’hématose s’accomplissent dans des conditions un peu différentes selon que l’air est plus ou moins dense, plus ou moins chaud, humide, électrique, etc. Mais, en outre, l’atmosphère est le milieu naturel et nécessaire de l’homme, dans le sens le plus rigoureux du mot milieu ; c’est-à-dire qu’elle est incessamment en contact avec les surfaces extérieures du corps humain et avec quelqu’une de ses surfaces internes, agissant mécaniquement et physiquement sur les membranes de revêtement, vivantes elles aussi, influençant d’une façon irrésistible la vitalité des tissus, et, tout d’abord, excitant d’une façon plus ou moins avantageuse à la santé les nerfs périphériques.

La météorologie a pour but de connaître les modalités physiques de l’air, dues aux variations de pression, de température, au régime des pluies et des phénomènes quelconques de précipitation aqueuse, au régime des vents, aux oscillations électriques et lumineuses. Ces modalités sont, de temps immémorial, l’objet d’observations que notre époque a su rendre rigoureuses, et toutes les générations médicales ont vécu dans l’idée qu’elles devaient avoir, avec la santé ou la maladie, des rapports importants. On en déduit les climats, c’est-à-dire un ensemble, ou un caractère dominant, des traits de la météorologie d’une zone, d’une région, d’une province, d’une localité même, qui distingue des autres la région spécifiée et qui, manifestement exprimé dans l’aspect de la faune et de la flore de cette zone territoriale, doit se retrouver encore dans la physionomie de la pathologie du pays.

1° Température de l’air. — La température est, à tous les points de vue, le premier des éléments de la météorologie; indépendamment de son importance biologique, il est le régulateur de la plupart des autres.

Sources de la chaleur. — La source de la chaleur à la surface de la terre est essentiellement le soleil. Même celle que nous obtenons des combustibles vulgaires, charbon, bois, huiles, n’est autre chose que la mise en liberté de la chaleur solaire, emmagasinée antérieurement dans ces corps. La chaleur que développent les actions chimiques au sein de l’organisme relève primitivement de la même origine.

Le globe terrestre possède une provision de chaleur propre, qui s’affaiblit actuellement d’une façon presque insensible grâce à la conductibilité, d’ailleurs faible, des couches solides de l’écorce. Pour cette raison, la chaleur intérieure n’augmente pas celle de la surface de plus de 1/30 ou 1 / 40 de degré (Th. Langer).

Transmission de la chaleur par l'air. — La chaleur se transmet par conduction, par convection, par radiation.

Le premier mode consiste dans la transmission du calorique dans les corps d’une molécule à la voisine, tant qu’il n’y a pas arrêt de continuité; il appartient essentiellemet aux solides.

Le second mode se réalise dans les liquides et les gaz ; une niasse de cette nature s’échauffe par le transport à distance des molécules chauffées, qui sont remplacées par d’autres; ce sont donc des courants qui s’établis-

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sent dans la masse. L’eau et l’air s’échauffent par ce mécanisme, qui, comme on le verra, joue un rôle énorme dans les phénomènes météorologiques. Le sol échauffé par les rayons du soleil communique de la chaleur aux couches atmosphériques à son contact; celles-ci se dilatent, s é- Ièvent, et sont remplacées par de l’air venu d’un lieu dont la température est moindre; ces mouvements atmosphériques s’appellent les vents. De la même façon, l’eau des mers surchauffée dans certaines régions, gagne la surface et tend à faire place à de l’eau froide, venue de latitudes de température moindre.

La radiation est le cheminement du calorique à travers l’espace, sans intermédiaire solide, liquide ni gazeux. Elle se fait aussi à travers certains corps ( diathermanes ) de l’un ou de l’autre de ces ordres, sans que ces corps s’échauffent au passage. L’atmosphère est dans ce cas et laisse passer les rayons du soleil jusqu’à la terre sans en absorber plus d’un cinquième (Allhaus) ou un quart (Pouillel).

Contrairement à l’idée ancienne de Tyndall, l’air humide n’absorbe pas beaucoup plus de chaleur que l’air sec. Mais l’air des hauteurs en absorbe moins que la couche au niveau de la mer; 6 p. 100 au sommet du Mont- Blanc (Magnus, Yiolle).

La transmission de la chaleur rayonnante varie selon la source d’où elle provient ; le verre transmet la chaleur du soleil et retient celle du feu. L’atmosphère transmet les rayons solaires à la terre; mais la vapeur d’eau atmosphérique reprend une certaine proportion de la chaleur rayonnée par le sol(Voy. Tiiermalité du sol, p. 73).

Chaleur spécifique de l'air. — Les roches et les terres qui constituent l’écorce du globe ont une chaleur spécifique moindre que celle de l’eau; elles s’échauffent plus rapidement sous l’influence de l’insolation que les eaux de l’Océan. Jamais celles-ci n’arrivent à la température de la surface du continent et ne peuvent rendre à l’air autant de chaleur que la terre ferme; d’où la fraîcheur des vents de mer pendant l’été.

La chaleur spécifique de l’eau étant 1, celle des substances ci-dessous est exprimée par des fractions :

Sable tertiaire .

Marne diluviale Marne du lœss.

Granité

Argile tertiaire.

Vapeur d’eau..

Air

Argile cuite....

Acier fondu....

En raison de cette même capacité pour la chaleur, l’Océan est une réserve de calorique en hiver et ne se refroidit pas notablement sous l’influence des vents froids de la saison. Aussi, à cette époque, la brise de mer est-elle tiède relativement à celle de terre.

Si l’on envisage les deux aspects simultanément, l’Océan est l’agent d’égalisation de la température dans tout le globe. Jamais la différence

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entre le jour et la nuit n’est considérable à la surface de la mer; dans la zone torride, l’écart est de 1° à 2° ; dans les zones tempérées, de 2° à 3°. Il y a peu de climats, sauf les climats océaniques, où les variations thermiques diurnes soient aussi limitées. L’écart pour toute l’année, 'sur l’océan Atlantique, dans la zone équatoriale, ne dépasse pas 5°, 5; sous le 30° parallèle nord, 8°, 3; sous le 40e, H"; sous le 50°, 13°, 3 (Loomis).

La chaleur spécifique des gaz est en raison inverse de la pression. L’air, dans les lieux élevés (pression moindre), jouit davantage du pouvoir d’absorber la chaleur des corps à son contact ; la chute du thermomètre est d’environ 1° pour 180 mètres d’élévation, sous nos latitudes (Renou). De là le froid des hauts plateaux et des pics montagneux; de là le froid qui saisit les aéronautes à une certaine hauteur au-dessus du sol. Il en résulte aussi que la vapeur d’eau, échauffée à la surface de la terre par les rayons du soleil et s’élevant par le fait de la diminution de son poids spécifique, est forcée de constituer des nuages (par condensation) dès qu’elle atteint les régions supérieures de l’air, où le calorique lui est enlevé. C’est pour cela que, dans les régions inlertropicales, quand elles possèdent de grandes étendues d’eau, une bonne partie de la chaleur qu’elles reçoivent du soleil est employée à convertir de l’eau en vapeur; ce calorique gagne avec la vapeur les hautes régions de l’air, d’où il est transporté ailleurs par les courants atmosphériques, de sorte qu’il ne revient pas à l’état de pluie au sol d’où il émane.

Moyennes et oscillations thermiques . Températures extrêmes. — L’observation directe, à l’aide de divers instruments dont il va être parlé, a donné la mesure exacte des limites dans lesquelles s’exercent ces diverses influences.

Pour ce qui est de la température, on a cherché à déterminer, en chaque localité : d’une part, les moyennes thermiques annuelles , saisonnières, mensuelles, diurnes ; d’autre part, les oscillations également annuelles, mensuelles, diurnes. Les observations se pratiquent avec les thermomètres et les thermographes (enregistreurs).

Deux sortes de thermomètres sont en usage : le thermomètre-fronde, conseillé par Arago, auquel on imprime un mouvement de fronde assez précipité pour mettre l’instrument en contact avec une masse d’air rapidement renouvelée; et le thermomètre fixe, que l’on abrite de diverses façons. A l’Observatoire de Greenwich, les instruments sonL placés sous un toit horizontal, assez étendu, surmonté d’un second toit de forme ordinaire. A l’Observatoire météorologique de Kew (Angleterre), ils sont renfermés dans une grande cage dont les côtés sont formés par des lames de bois disposées en forme de persiennes : le fond de la cage est complètement ouvert. L’Instruction du War Department, aux États-Unis, conseille également l’installation des instruments dans une cage qui peut être ouverte du côté du nord, et à une hauteur telle que la boule du thermomètre soit à lm,30 au-dessus du sol. Il faut éviter le voisinage des larges surfaces de réflexion, telles que les murailles. La décision ministérielle du 30 octobre 1803 accordait aux hôpitaux militaires français deux thermomètres, l’un à minima, l’autre à maxima, et un psychromètre d’August, disposés sur un cadre en laiton et renfermés dans une

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boite recouverte d’un treillage en laiton. Celte boite se fixait, a 1 ni , 3 0 , sui un support que terminait un petit toit, l’ouverture de la boite regardant le nor . Monlsouris, les thermomètres a et b ont été placés par Charles Sainte- aire- Deville sous un toit A à double ou triple paroi, de 1 mètre carré d étendue emi ron, et légèrement incliné audessous de l’horizon du côté du sud. Deux plaques de tôle un peu écartées B et C, et des arbustes verts disposés à l’entour à l’exception du côté nord, servent à abriter les instruments et le sol lui-même des rayons du soleil (Voy. fig. 06). Dans les grandes chaleurs de l'été, il est nécessaire de jeter une toile sur la traverse en fer qui, placée au-dessus du toit, sert à relier les deux montants verticaux.

Les thermographes sont des appareils enregistreurs, automatiques. Les constructeurs (Salleron, Bourdon) ont pourvu l’observatoire de Monlsouris de mécanismes extrêmement ingénieux qui tracent eux-mêmes sur un cylindre la courbe des températures du sol, de l’air, l’état psychrométrique, actinométrique. Ces appareils nous ont paru devoir rester jusqu’à nouvel ordre trop spéciaux aux grands observatoires pour que nous les décrivions ici.

Le meilleur procédé pour obtenir la moyenne journalière est de noter la température de tout le nychthémère, heure par heure, et de diviser par 24 la somme de toutes les observations. Le plus souvent on se borne à trois observations par jour, à des heures un peu variables dont l’expérience indique le choix, par exemple 7 heures du malin, 2 heures et 9 heures du soir; on divise la somme par 3. Quelquefois même, on se contente d’une seule observation, à heure fixe, déterminée empiriquement comme approchant très fort de la température moyenne du lieu; dans nos pays, c’esL à 9 heures du matin que,se fait celte observation unique. Elle est avantageusement complétée par l’observation du maximum et du minimum, que les thermomètres construits pour ce but donnent, sans indication de l’heure à laquelle le point extrême a été atteint.

A l’aide des moyennes journalières, on obtient aisément les moyennes mensuelles et annuelles. L’écart entre la moyenne du mois le plus froid et celle du mois le plus chaud est l 'oscillation annuelle. L’écart entre la moyenne du jour le plus froid et celle du jour le plus chaud de chaque mois constitue Y oscillation mensuelle. Enfin, Y oscillation diurne est représentée par l’écart qui existe entre le minimum et le maximum de chaque jour. On fait encore, pour un mois, la comparaison de la moyenne des minima avec la moyenne des maxima, et, pour une année, le rapprochement de la température du joui’ le plus chaud avec celle du jour le plus froid.

3A2 DE L ATMOSPHÈRE. [Hygiène

• Les moyennes thermiques sont d’un grand intérêt, puisqu’elles permettent d’apprécier par comparaison la somme de calorique reçue en divers lieux par an, par mois, par jour. Cette quantité, dans de certaines conditions, marque précisément les limites dans lesquelles est circonscrite l’extension de divers fléaux épidémiques, mais, en général, lorsqu’il s'agit des effets immédiats des climats sur les individus, la connaissance des oscillations, de leurs limites et de leurs allures, prend la première place. Les moyennes ont justement pour résultat de masquer, dans la thermalité des lieux, les écarts, les surprises, les variations brusques ou profondes, qui ont une si grande influence sur l’homme en santé et plus encore sur les malades.

Circonstances qui influent sur les températures locales. — Trois circonstances principales déterminent le degré et le régime thermiques de chaque localité, savoir : la latitude, l’altitude, le voisinage des eaux ou l’humidité atmosphérique. Quelques autres ont une influence secondaire : le voisinage des forêts, la conformation de la surface du sol, sa constitution, les vents régnants, la luminosité du ciel, etc.

Latitude. — La forme ronde du globe, en raison de laquelle la plupart des rayons solaires le rencontrent obliquement, fait déjà comprendre que certains points sont plus favorisés que d’autres. L’inclinaison de l’axe de la terre sur son orbite tourne chaque pôle vers le soleil pendant un certain nombre de jours par an et fait que ce n’est pas toujours à l’équateur que le soleil est au zénith, à midi. Sans cela, les jours seraient partout égaux aux nuits; toute la chaleur serait à l’équateur, tout le froid aux régions polaires. Au contraire, il y a une zone chaude , deux zones tempérées, deux zones froides. Quand le soleil est au zénith à l’équateur, les jours et les nuits sont égaux par toute la terre ( équinoxes au 21 mars et au 21 septembre; solstices au 21 juin et au 21 décembre).

Les lignes isothermes, d’ailleurs fictives (de Humboldt, 1817), ne se confondent donc pas avec les parallèles géographiques. Ce sont des lignes passant par les points qui auraient la même température moyenne annuelle, en les supposant à une altitude nulle.

L 'équateur thermique est l’isotherme de 28 degrés; il est presque entièrement au nord de l’équateur terrestre et ne passe au sud que dans l’espace qui sépare la pointe de la presqu’île de Malacca de l’extrémité nord de la Nouvelle-Guinée. Les isothermes plus faibles s’écartent encore davantage des parallèles, quelquefois de 12 à 13 degrés, ou plus de 300 lieues. Elles s’en écartent moins dans l’hémisphère sud que dans l’hémisphère nord, parce que les mers dominent dans le premier.

11 est constant que, dans l’hémisphère nord, les lignes isothermes s’inclinent en général vers le sud, à mesure qu’on avance à l’est, dans le continent. Toute la partie orientale de l’Allemagne, à partir du Weser, est beaucoup plus froide que la région occidentale : Clêves présente une température plus élevée de 4° que celle du terrain carbonifère de la Silésie (environ 52° latitude N. de part et d’autre). Naples et Pékin, „ sous la même latitude, ont pour moyenne, la première 10°, 4, la seconde 12°.7; La Rochelle et Odessa, sur le même parallèle géographique, 11°, 0 et 9°, 1 ; New-

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Archangelsk et Nani (Amérique), la première à l’ouest, l’autre à l’est, à la môme latitude, 6°, 9 et 3°,8. Les lignes isothermes de la France, comprises entre 9 et 15 degrés, sont disposées sur la carte comme les rayons d’un éventail, divergents et relevés du côté de l’ouest, s’abaissant et se rapprochant à l’est. L’isotherme de 10 degrés, qui passe près de Paris (48°, 50' lal. N.), vient d’Irlande (53° lat. N.) et aboutit en Grimée (42° lat. N.). A latitude égale, les côtes de la Californie et de l’Orégon jouissent d’un climat beaucoup plus doux que celui du Japon et de la Mandchourie.

Les causes qui adoucissent le climat des rivages occidentaux dans les deux continents du nord sont les courants atmosphériques et maritimes. Tandis que les vents polaires prédominent sur les côtes américaines du Labrador, du Canada, sur celles de la Sibérie dans l’ancien monde, les vents équatoriaux soufflent plus fréquemment sur les rivages opposés. En outre, des courants tièdes coulent dans l’Atlantique (Gulf-Stream) et le Pacifique boréal (Kuro-Siwo) au-dessous de ces vents de sud-ouest et les deux courants superposés dégagent constamment leurs effluves de chaleur sur les terres qu’ils baignent de leurs ondes. L’Europe est surtout favorisée sous ce rapport; les Iles-Britanniques et les côtes occidentales de la France bénéficient remarquablement de l’attiédissement de l’atmosphère par les courants marins et aériens : c’est à eux que l’Irlande doit d’être « l’émeraude des mers » et notre Bretagne de conserver en pleine terre des arbustes des pays chauds, tels que le laurier-tin ( Viburnum timis ) et de posséder, à Roscoff, le plus beau figuier du monde (El. Reclus).

La latitude influence aussi les oscillations annuelles et saisonnières. Sous l’équateur, les variations annuelles sont faibles; la plus basse température est entre novembre et mars, ou entre juillet et septembre. Dans la zone équatoriale, il y a deux maxima et deux minima. C’est en s’éloignant des tropiques que l’écart annuel s’accentue et que la division de l’année en saisons devient possible et rationnelle. Dans l’hémisphère nord, le minimum de température se présente en janvier, décembre ou février; le maximum en juillet et août.

Altitude. — L’air s’échauffant surtout par le rayonnement et le contact du sol, les couches inférieures de l’atmosphère sont les plus chaudes et la température diminue naturellement à mesure qu’on s’élève. Selon Renou, dans nos climats, la température décroît de 1 degré pour 220 mètres d’élévation en hiver, pour 140 mètres en été, soit pour 180 mètres en moyenne. Les observations faites en ballon concordent avec celles des explorateurs de montagnes sur le fait général. Ilelmholtz et Mühry adoptent la moyenne de 200 mètres pour un abaissement d’un degré. Glaisher, à 10,000 pieds d’élévation en ballon, trouvait une diminution de 1 degré F., pour 417 à 453 pieds de hauteur (1° G. pour 228 à 249 mètres).

On a «loue pu dire avec raison que gravir une haute montagne équivaut à passer pai des latitudes de plus en plus septentrionales : Bravais et Ch. Martins ont retrouve sur le sommet du Faulhorn des plantes identiques à celles qu’ils avaient récoltées au Spilzherg; la succession des grands végétaux sur le versant septentrional de la Grimsel (Suisse) rappelle exactement la succession de ces mêmes végétaux le long des côtes de la Scandinavie. Mais l’isolement ou l’entourage des

DE L’ATMOSPHÈRE

[Hygiène

hauteurs modifient les données moyennes; sur le Yentoux, par exemple, cime avancée et isolée des Alpes, les climats siqicrjiosés sont plus rapprochés que dans les chaînes continues. Studer évalue à 400 mètres la hauteur moyenne à laquelle passe l’isotherme de dix degrés dans les massifs alpins; l’isotherme de 5 degrés planerait à 1,300 mètres ; celle de zéro à 2,200 mètres. Aux hauteurs plus considérables, l’intervalle pour 1 degré de diminution de température grandit généralement. Dans les Alpes, la limite des neiges perpétuelles est à 2,708 mètres; dans les Pyrénées, à 2,728 mètres. La température moyenne des plaines aux mômes latitudes est respectivement 11°, 2 et 15°, 7 (Kæmtz). La limite des neiges perpétuelles est beaucoup plus élevée sous les tropiques (4,300 mètres au Mexique et sur l’Himalaya; 4,800 mètres à Quito).

Voisinage des eaux. — Indépendamment de ce qui a été dit de l’effet des courants marins, chauds ou froids, les propriétés intrinsèques de l’eau (lente à s’échauffer et à se refroidir) assurent à l’atmosphère des pays situés au voisinage des mers une grande égalité de température. Cette circonstance très considérable est la raison de la distinction des climats en climats marins, remarquables par leur égalité, et en climats continentaux , variables et susceptibles d’extrêmes thermiques très accentués. Monach, l’une des Hébrides, a pour moyenne de janvier 6°, 1 et pour moyenne de juillet 12°, 8; écart 6°, 7 ; tandis que Moscou a pour les mois correspondants — 10°, 9 et -|- 19°, 2; oscillation 30°, 1. A Yakoutsk, la différence entre les extrêmes pour une série d’années est de plus de 72°. — A Reikiavick (Islande), l’écart entre les plus grands froids et les plus grandes chaleurs n’est mesuré que par la distance de -j- 8°,1 à — 16°, soit 14°, 1, tandis quecet écart absolu est, à Moscou, de 63°.

Cette loi de l’influence des grandes collections d’eau n’est pas absolument applicable à notre littoral méditerranéen qui, en raison de circontances surajoutées et d’une action différente, possède un climat tout à fait à part, le climat méditerranéen. Le tableau ci-dessous permet de faire, ce point de vue, des comparaisons d’un certain intérêt.