MM. Gay-Lussac et Thenard

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E — SUR UN PHÉNOMÈNE DE MÉTÉOROLOGIE RELATIF A LA DIRECTION DANS LAQUELLE SE PROPAGENT QUELQUEFOIS LES OURAGANS

On trouve dans le premier volume des Transactions de la Société philosophique de New-York une description circonstanciée de l’affreuse tempête qu’on éprouva, en décembre 1811, dans les États-Unis d'Amérique. L’auteur de cet écrit, M. Mitchill, y rapporte en détail des renseignements communiqués par les capitaines de plu-

sieurs bâtiments qui furent jetés à la côte dans divers

points situés entre le cap Hatteras et la haie de Massachusetts et par plusieurs autres observateurs. En partant de ces renseignements, nous avons formé la table suivante, dans laquelle l'heure où l’ouragan a commencé à se faire sentir dans chaque ville est placée en regard de la latitude correspondante. On voit ainsi, d’un coup d'œil, que c’est au cap Hatteras, ou dans le point le plus méridional, que l’ouragan a commencé, et qu’en partant de là, il s’est avancé graduellement du sud au nord jusqu’à Boston, où il n’est parvenu que huit heures plus tard.

4. Note insérée en 1818 dans le t. IX des 4nnales de chimie et de physique, 2° série, p. 66.

in li “mi Cache ban

Qui ne serait porté, d’après cela, à supposer que le vent devait souffler du sud au nord? Or, c’est précisément le contraire qui avait lieu.

Partout la tempête se manifesta subitement et par d’épouyantables bouffées de vent du nord, accompagnées, quelque temps après, d’une abondante quantité de neige. Le vent avait donc commencé dans un lieu vers lequel il soufflait.

ILest facile de voir sur le tableau suivant que l'ouragan s’avançait du sud au nord avec une vitesse d’environ 20 lieues par heure. A Norfolk, le thermomètre baissa de près de 47° centigrades dans la seule nuit du 23 au 24 décembre. Des troupeaux et plusieurs individus surpris en rase campagne, dans le voisinage de Boston, par ce froid intense et subit, périrent gelés. Jamais, peutêtre, on ne compta autant de naufrages sur la côte des États-Unis, et en particulier sur celle de Long-Island, en face de New-York.

Noms des lieux. Latitudes. Heures du phénomène.

48 kilom. au nord du cap Hatteras 35°1/4 N. le 23 déc. à 8* de l'après-midi,

Washington ..... 38 59° le 23 à 10° du soir.

New-York....... 40 40° le 23 à minuit.

pme. 6e. Cr: ” le 24 à 2° du matin.

Boston.......... 42 22° le 24 à 4° du matin.

Voici les heures où la neige a commencé à tomber :

Noms des lieux. Latitudes. Heures du phénomène. A Plandome..... L1° N. le 24 déc. à 4° du matin. A New -London.… ” le 24 à 2° du matin.

À Boston........ 42 22’ le 24 à 4° du matin.

Déjà en février 1802, le même M. Mitchill avait ras-

és.

semblé les observations d’un ouragan du nord-est qui se propagea, comme le précédent, du sud au nord. On l’'éprouva à :

Noms des lieux. Latitudes. Heures du phénomène. Charlestown..... 34°3/4 N. le 21 févr. à 2" après midi. Washington..... 38 55’ le 21 à 5° après midi. New-York........ 40 40° le 21 à 10° après midi. ATDBRY oser. “A le 21 au point du jour.

Une observation du même genre, faite aussi sur la côte des États-Unis d'Amérique, est consignée dans l'ouvrage de Franklin intitulé Letters and papers on philosophical subjects, 36° lettre. Franklin rapporte qu'ayant voulu observer une éclipse de lune à Philadelphie, il en avait été empêché par un ouragan du nord-est qui se manifesta sur les sept heures du soir, et amena, comme d'ordinaire, des nuages épais qui couvrirent tout le ciel. H fut surpris, quelques jours après, d'apprendre qu’à Boston, situé à environ 180 lieues au nord-est de Philadelphie, la tempête n’avait commencé qu’à onze heures du soir, longtemps après l’observation des premières phases de l’éclipse. En comparant ensemble les rapports recueillis dans diverses colonies, Franklin trouva constamment que cette tempête du nord-est avait eu lieu d'autant plus tard que la station était plus septentrionale. « D’après cela, ajoute-t-il, je me formai, sur la cause des ouragans, une idée que j’expliquerai par un ou deux exemples familiers.

« Supposez qu’un long canal rempli d’eau soit fermé à son extrémité par une vanne. L’eau y restera en repos tant que le tube sera fermé; mais elle commencera à se

ET LES TRONBES. 277

mouvoir si la vanne est enlevée ; l’eau en contact avec la vanne se déplacera la première ; l’eau contiguë viendra après, et ainsi de suite, graduellement, jusqu'à l’autre extrémité du tuyau, où le mouvement se fera sentir le plus tard. Dans ce cas, toute l’eau marche réellement vers l'ouverture que la vanne fermait ; mais les ébranlements qui correspondent au déplacement initial du fluide, dans diverses parties du canal, se propagent en sens contraire, c’est-à-dire en remontant de la vanne vers l'embouchure.

« Supposons, si l’on veut, que l’air soit en repos dans une chambre, aucun courant ne se formera s'il n’y a point de feu dans la cheminée; mais aussitôt que l'air de la cheminée, raréfié par le feu, s’élèvera, l’air voisin viendra remplir sa place et marchera vers le foyer : ce même mouvement se communiquera ensuite de proche en proche, et en sens contraire de sa direction, jusqu'aux couches contiguës à la porte. Ainsi, pour qu’il se forme en Amérique un ouragan du nord-est, il suffit qu’une forte raréfaction ait eu lieu dans le golfe du Mexique, ou près de ce golfe; l’air qui s'élève est remplacé par l'air contigu, plus boréal, plus froid et plus dense ; à celui-ci succède un nouvel air plus boréal encore, ce qui détermine un courant auquel les montagnes de l’intérieur des États-Unis doivent donner une direction nord-est. »

Il resterait à rechercher si les exemples que nous avons rapportés sont des exceptions à la manière dont le vent se propage ordinairement, ou si, comme quelques personnes le pensent, ces exemples font connaître, au contraire, la direction la plus habituelle de cette propagation. Quoi

EL

qu'il en soit, pour qu’on ne suppose pas que le phénomène qui fait l’objet de cette Note est particulier au vent du nord-est et à la côte des États-Unis, nous terminerons par la remarque suivante, qui est due à Wargentin.

Quand; dans le nord de l’Europe, le vent passe à ouest, il se fait sentir à Moscou plus tôt qu’à Abo, quoique cette dernière ville soit de 15° plus occidentale que Moscou , et il ne parvient en Suède qu'après avoir Fe pré lablement soufflé en Finlande.

Ïl. 2 $ür LÀ DIRÉCTION ÉT LA THÉORIE DES GRANDS OURAGANS

En déposant sur le bureau de l’Académie des sciences, le 8 octobre 1838, plusieurs Mémoires de M. Espy, adressés à l'Académie par l'intermédiaire de M. Warden, jai donné un aperçu de diverses opinions qui ont été émises depuis quelques années sur les directions convergentes ou divergentes des vents par rapport aux parties centrales de l’espace où se fait sentir ce phénomène assimilé par divers météorologistes à une immense trombe.

M. Espy croit que le vent souffle dans toutes les directions possibles vers le centre des ouraägans; ilest arrivé à cette conséquence en discutant un grand nombre d’observations recueillies sur la côte des États-Unis. Les effets du tornado qui, en juin 1835, traversa une partie du territoire de New-Jersey, étaient parfaitement d'accord avec cette théorie : M. le docteur Bache , ayant suivi à travers le pays les traces du météore, trouva, en effet, à l’aide de la boussole, que les directions des objets rent-

ET LES TROMBES. 97 versés convergeaient généralement, dans chaque région, vers un point central. |

Lä théorie de M. Espy est complétement en désaccord avec celle que M. le colonel Capper, de la Compagnie des Indes, proposa en 1801 ; qüe M. Redfeld, de New- Yôrk, à réproduite naguèré en la pérfectionnant, ét Qui a été l'objet d’un Mémoire approfondi présenté à l'Association britannique, à Newcastle, par le colonel Reid.

D’après cette théorie, les grands ourägans des Antilles, des régions tropicales et de la côte orientale des États- Uïis, séraient d'immenses trombes. M. Reid trouve que les directions simultanées des vents, dans les vastes étendues de pays que les duragans ravagent, concotderit avec son hypothèse. Les journaux nautiques qu'il à pu disèutèr, provenant des divers navires dont se composait l'escadre de l'amiral Rodney en 4780, et du grand convoi escorté par le Culloden qui, en 1808, fut presque añéanti dans le voisinage de l’île de France , paraissent aussi montrer que sur les limites extérieurés du toftiado, les vents, aü lieu d’être normaux à un seul et même cercle, lui étaient tangents.

En point de fait, les observations sur lesquelles S'ap-

puient, d’un côté MM. Espy et Bache, de l’autre MM. Redfield et Reid, he pourraient se concilier qu’en ädmettant qu'il y a des ouragans, des forñados de plus d’üne sorte. |

Si lon suivait la théorie de ces deux derniers météorologistes, il faudrait accorder que la trombe-oufagan a quelquefois une base dé 700 à 800 lieues dé diamètre :

que sa vitesse de propagation peut aller à 8 licues à l'heure ; que celle de la rotation de l'air à la circonférence, ou, en d’autres termes, que la vitesse des vents tangents, est quelquefois de 40 lieues à l’heure !

Les travaux de M. Espy ont donné lieu en 1841 à un rapport très-favorable fait à l’Académie des sciences, au nom d’une commission, dont je faisais partie avec MM. Pouillet et Babinet, rapporteur. Les faits observés par M. Espy sur les tornados étaient assez nombreux, assez bien constatés, pour que nous pussions proposer à l’Académie d'approuver son travail. Voici comment mon confrère et ami, M. Babinet, a résumé la théorie du savant physicien américain :

«La théorie de l’auteur s’appuie sur des faits bien observés, bien constatés et toujours reproduits dans la nature avec le même ensemble de circonstances. M. Espy pense que, si une couche très-étendue d’air chaud et humide en repos couvre la surface d’une région de la terre ou de la mer, et que, par une cause quelconque, par exemple une moindre densité locale, un courant ascendant se détermine dans cette masse d’air humide, la force ascensionnelle, au lieu de diminuer par l'effet de l'élévation de la colonne soulevée, ne fera que s’accroître avec la hauteur de la colonne, exactement comme si un courant d'hydrogène s'élevait au travers de l'air ordinaire ; lequel courant serait poussé vers le haut de l'atmosphère avec une force et une vitesse d’autant plus grandes qu’il aurait une plus grande hauteur. On peut encore assimiler cette colonne d'air chaud à celle des cheminées et des tuyaux de poêle, dont le tirant est

d’autant plus grand que les tuyaux contenant l’air chaud sont d’une plus grande hauteur. Quelle est donc la cause qui rend le courant ascendant chaud et humide constamment plus léger dans chacune de ses parties que l'air qui se trouve à la même hauteur que ces diverses portions de la colonne ascendante? Cette cause, suivant les calculs très-suflisamment exacts de M. Espy, est la température constamment plus élevée que garde la colonne ascendante, température qui provient de la chaleur fournie par la précipitation partielle de la vapeur mêlée à l’air et qui fait de cette colonne ascendante une vraie colonne d'air chaud, c’est-à-dire de gaz plus léger; car le poids de l’eau qui passe à l’état liquide est loin de compenser l'excès de légèreté qui provient de la température plus élevée que conserve cet air. (Ce poids ne compense qu'environ un cinquième de la diminution de poids dans les circonstances ordinaires.) Ainsi, plus la colonne sera haute et plus sa force ascensionnelle sera considérable et plus l'aspiration de l’air environnant de tous côtés sera produite avec énergie.

« Pour comprendre encore mieux cet effet, considérons une masse d’air chaud et sec s’élevant au milieu d’une atmosphère plus froide. À mesure que cet air s’élèvera, il se dilatera en vertu de la pression moindre qu’il éprouvera, et par suite il se refroidira; il arrivera donc promptement à l'équilibre et de pression et de température avec une couche plus ou moins haute qu’il atteindra bientôt et dans laquelle il s'arrêtera ; mais si cette cause unique de refroidissement, l'expansion, est contre-balancée par une cause d’échauffement, par exemple la chaleur fournie par

la vapeur qui se précipite, cet air restera constamment plus chaud qu’il n’eût été nécessaire pour atteindre la même température et là même pression que l'air ambiant. Il sera donc constamment plus léger, et plus la colonne sera élevée, plus la force ascensionnelle sera considérable. Les calculs de M. Espy montrent, sans aucune incertitude, que la colonne d’air humide regagnant eh température, par la vapeur qui se précipite, une partie de la chaleur que lui fait perdre son exparision, cette colonne reste toujours plus chaude que l'air qui est à la même hauteur que chacune de ses parties. Du reste, M. Espy supplée aux données exactes qui manquent encore à la science par des expériences faites sur la température que conserve Pair par l'effet de la précipitation de la vapeur dans un vase fermé qu’il appelle néphéloscope, et dans lequel il compare l’abaissement thermomiétrique produit dans l’air par une diminution de pression supérieure à ce qui a lieu dans la nature, soit en opérant sur de l’air sec, soit en employant de l’air hümide. Malgré l'influence des parois du vase, toutes les fois qu'un léger nuage est formé dans l’appareil, là température subit une réduction beaucoup moindre que celle qui à lieu quand on n’atteint pas le point de précipitation de là vapeur ou qu’on opère sur de l’air desséché.

« La théorie de M. Espy rend très-bien compte aussi de la formation d’un vrai nuage analogue aux cumulus à base horizontale, dès le moment où l’air chaud et humide a atteint une expansion telle que le froid qui en résulte preduit la précipitation de l’eau; et la base du nuage central du tornado, si elle est horizontale, comme cela

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ET LES TROMBES. en.

a lié dans les grands météores de cette nature, doit être d'autant plus abaissée que l'air humide soulevé est plus riche en vapeüf d’eau, cette base, comme celle des cumulus, dévañt se trouver au point où là température du cou- rant äscendant devient celle du point de rosée, qui dépend évidémment lui-même du degré d'humidité de l'air. Cette théorie explique encore Cümment, dans les petits tornados dont la violence est remarquable, il doit se produiré à une très-petite hauteur, dans lé centre du météoré, üne dilatation suffisante pour précipiter la vapeur par le froid, et pär suite pour produire cette espèce d’appéndice qui distingue particulièrement les petits tornados ou trombes ordinaires. Ajoutons que les calculs de M. Espy sur la densité de la colonne chaude, sa légèreté comparative, la force ascensionnélle du courant, H dépression cétitrale qui en est la Suite, la vitésse d’écoulement de l’air environnant vers l’espace où la pression ést. diminuée, enfin toutes les conclusions tirées des données physiques des phénomènes ont été vérifiés et reconñus süffisimment approchés pour n6 laisser aucun douté sur cette partie de la théorie de M. Espy.

« Il reste à dire un mot du déplacement du météore. Ce déplacemént poutrait dépendre d’un vent ordinaire qui, produisant un déplacément commun à toute l’atmosphère, ne troublerait pas l'ascension de la colonne d'air humide. Maïs comme ces phénomènes näïissent Subitement äu milieu d’un grand calme, M. Espy pense que, conformément aux faits observés, on doit attribuer le rioüveitient de translation du météore aux vents qui règneéht dans là partie supérieure dé l’âtmosphère dans les

latitudes moyennes, et que ce mouvement doit ainsi avoir lieu vers l’est, tandis que, dans les régions équatoriales, ce mouvement doit être dirigé vers l’ouest, comme le courant des alizés. Enfin, la légère surcharge que doit occasionner le déversement de l’air tout autour de la tête du météore rend compte de la légère élévation du baromètre qui précède dans chaque localité l’invasion du tornado, et peut même, suivant M. Espy, lui servir de pronostic. Îl en résulte encore, au delà des limites-du météore, que l’on doit éprouver, conformément à l’observation, un vent faible dont la direction est opposée à celle de l’air qui se précipite violemment vers l’espace central du tornado.

« Les conséquences que M. Espy tire de cette théorie sont que, dans plusieurs localités, à la Jamaïque par exemple, les brises de mer donnent lieu à un mouvement de l’air parfaitement analogue à celui qui constitue un tornado et que les résultats en sont les mêmes, savoir, la pluie et l’orage à des heures fixes de chaque jour d’été. Les mêmes circonstances produisent les mêmes effets dans d’autres localités bien connues; des éruptions volcaniques, de grands incendies de forêts, avec des circonstances favorables de calme, de chaleur et d'humidité, doivent aussi engendrer des courants ascendants et de la pluie.

« Au milieu de toutes les déductions théoriques de M. Espy, on doit remarquer celle-ci, que jamais un courant d’air descendant ne peut donner du froid, car ce courant s’échauflerait par compression à mesure qu’il descendrait, et la température météorologique de plu-

sieurs localités, qui sont à l'abri des vents ascendants, se trouve considérablement augmentée par cette cause. Les orages de sable de plusieurs parties de lAfrique et de l’Asie, quoique possédant une bien moindre énergie, précisément à cause de la sécheresse de l'air échauflé, sont, pour la nature de l'effet et même pour sa quantité, parfaitement en rapport avec la théorie de M. Espy. Observons enfin que si, dans les tornados, l’air est absorbé par la partie inférieure de la colonne, et non par les parties supérieures, c’est que la différence entre la pression de la colonne chaude et celle de l’air environnant est d’autant plus prononcée qu’on la considère plus bas dans la colonne de moindre densité à élasticité égale, en sorte que, dans le cas de l’équilibre, au point le plus bas, cette différence serait précisément la différence totale de toute la colonne chaude à toute la colonne d’air de même hauteur située à l’entour de la première. »

Nous avons proposé à l’Académie d'approuver les rerecherches si intéressantes de M. Espy et d'engager ce savant physicien à les continuer. M. Espy nous a annoncé postérieurement (juin 1843) que le gouvernement des États-Unis lui a fourni les moyens d'établir un système d'observations simultanées qui serviront à compléter l’histoire de ce phénomène. Les cadres destinés à recevoir les indications relatives à la direction du vent, à sa vitesse, à la pression barométrique, etc., pour les différentes périodes de l'orage ont été imprimés et distribués tant à des personnes chargées d’observer à terre, dans des lieux déterminés, qu'aux officiers de la marine auxquels il est recommandé de faire de semblables obser-

vations dans les lieux où se trouvera leur navire pendant l'orage.

Il serait à désirer que le gouvernement français prit des mesures pour que des observations du même genre et sur le même plan fussent faites à bord des bâtiments del’ État.

M. Espy s’est félicité de l’encouragement qu'il a trouvé dans l’Académie des sciences pour la continuation de ses recherches. Le rapport favorable qui a été fait sur ses travaux, m'a-t-il écrit en septembre 1844, a contribué puissamment à le placer dans une position où il peut se procurer les renseignements dont il a besoin. Il m'a communiqué, en outre, un fait déjà ancien qui me semble digne d'attirer l'attention. |

« En l’année 1808, vers le 1° juin, on ressentit, dans l'est de l’État de Tenessee, un ouragan remarquable par sa violence et son étendue... Il avait pris naissance près de la ville de Kingston et il s'étendit jusqu'aux montagnes

qui séparent l'État que je viens de nommer de la Caro-

line du nord, ravageant tout sur son trajet, qui fut de plus de 34 lieues au moins et sur une largeur qui variait de 550 mètres à 90... Il avait commencé vers midi et il finit vers 3 heures environ; sa vitesse, d’après les renseignements que j'ai pu recueillir, était d'environ 13 lieues à l'heure... Dans la partie septentrionale de son trajet, il tomba beaucoup de grêle et de pluie, et, chose remarquable, il tomba en même temps des feuilles

vertes et des branches qu’il avait arrachées auparavant et

qui étaient toutes recouvertes d’une couche épaisse de glace. Tous ces corps, emportés par le vent, étaient devenus les noyaux d'autant de grêlons... »

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