CHAPITRE II

1198. Températures moyennes. — On nomme température moyenne, ou simplement température d'un jour, celle qu'on obtient en faisant la somme de 2i observations thermométriques prises successivement d'heure en heure, et en la divisant par 2i. L'expérience a appris qu'on obtient très approximativement cette température en prenant la moyenne entre les températures maxima et minima du jour et de la nuit, lesquelles se déterminent à l'aide des thermomètres à maxima et à minima. Ceux-ci doivent être à l'abri des rayons solaires, élevés au-dessus du sol, et éloignés de tout corps qui pourrait les influencer par son rayonnement.

La température d'un mois est la moyenne de celles des trente jours, et la température de l'année est la moyenne de celles des douze mois. Eniin, la température d'un lieu est la moyenne de sa température annuelle pendant un grand nombre d'années. La température moyenne de Paris est de 10°, 7. Dans tous les cas, ces températures sont celles de l'air, et non celles du sol.

1199. Causes qui modifient la température de l'air. — Les causes qui font varier la température de l'air sont principalement la latitude, l'altitude, la direction des vents et la proximité des mers.

1° Influence de la latitude. — L'influence de la latitude résulte du plus ou moins d'obliquité des rayons solaires; car la quantité de chaleur absorbée étant d'autant plus grande que les rayons approchent davantage de l'incidence normale; il en résulte que la chaleur absorbée par le sol décroit de l'équateur vers les pôles, puisque les rayons sont de plus en plus obliques a l'horizon. Toutefois cette perte est compensée en partie, pendant l'été, dans les zones tempérées et dans les zones glaciales, par la longueur des jours. Sous l'équateur, où la longueur des jours est constante, la température est à pou près invariable; à la latitude de Paris, et dans les contrées plus septentrionales, où les jours sont très inégaux, la température varie beaucoup; mais, l'été, elle s'élève quelquefois presque aussi haut que sous l'équateur. Du reste, l'abaissement de la température résultant de la latitude est lent; ainsi, eu France, par exemple, il faut avancer vers le nord de 185 kilomètres pour trouver un refroidissement d'un degré dans la température moyenne de l'air.

2° Influence de l'altitude. — L'altitude, c'est-à-dire la hauteur au-dessus du niveau des mers, imprime à la température de l'atmosphère un décroissement beaucoup plus rapide que celui qui résulte de la latitude. En effet, dans une ascension sur le Mont-Blanc, Saussure a observé un abaissement de température de 1 degré pour une hauteur de 14 i mètres; Ilumboldt, sur le Chimboraço, a trouvé 1 degré d'abaissement pour 218 mètres. En prenant la

1386 METEOROLOGIE.

moyenne entre ces deux nombres, on a un refroidissement de 1 degré pour une hauteur de 181 mètres, ce qui donne un décroissement de température près de mille fois plus rapide pour l'altitude que pour la latitude.

La loi de l'abaissement de la température, quand on s'élève dans l'atmosphère, n'est pas connue, par suite des nombreuses causes perturbatrices qui tendent à la modifier, lesquelles sont les vents régnants, le degré d'humidité, l'heure de la journée, etc. L'expérience apprend que la différence de température de deux lieux inégalement élevés n'est point proportionnelle à la différence de niveau, mais que, pour des hauteurs peu considérables, on peut admettre approximativement cette loi. On évalue moyennement l'abaissement de la température de l'air à 1 degré pour 187 mètres d'élévation dans la zone torride, et à 1 degré pour 150 mètres dans la zone tempérée; mais ces nombres peuvent varier beaucoup selon les circonstances locales.

Le refroidissement de l'air, à mesure qu'on s'élève, se constate dans les ascensions aérostatiques; ce qui le prouve encore, ce sont les neiges persistantes qui recouvrent les sommets des hautes montagnes. Dans les Alpes, la limite des neiges persistantes se trouve à la hauteur de 2710 mètres; à Quito, sous l'équateur, elle est à 4800 mètres. Les causes de la basse température qui règne dans les hautes régions de l'atmosphère sont : 1° la grande raréfaction de l'air, laquelle diminue son pouvoir absorbant; 2° l'éloignement du sol, qui ne peut échauffer l'air par son contact; 5° le grand pouvoir diathermane des gaz; 4° enfin la diminution de pression, par suite de laquelle l'air chaud qui s'élève du sol se dilate considérablement; or on a vu que cette dilatation est une source de froid intense.

3° Influence de la direction des vents. — Les vents participant nécessairement de la température des contrées qu'ils ont traversées, leur direction, pour un même lieu, a une grande inlluence sur la température de l'air. A Paris, le vent le plus chaud est le vent du sud; viennent ensuite les vents du sud-est, du sud-ouest, d'ouest, d'est, du nord-ouest, du nord, et enfin le vent du nord-est, qui est le plus froid. Du reste, le caractère des vents change avec les saisons : le vent d'est, par exemple, qui est froid l'hiver, est chaud l'été.

4° Influence de la proximité des mers. — La proximité des mers tend a élever la température de l'air et à la rendre plus uniforme. En effet, on observe que, sous les tropiques et dans les régions polaires surtout, la température des mers est toujours plus élevée que celle de l'atmosphère. Quant à l'uniformité de température des mers, l'expérience apprend que, dans les régions tempérées, c'est-à-dire de 25 a 50° de latitude, la différence de température entre le maximum et le minimum d'un jour ne dépasse pas en mer 2 ou 5°, tandis que sur les continents cette différence peut aller jusqu'à 12 ou 15°. Dans les iles, l'uniformité de température est très sensible, même pendant les plus fortes chaleurs. En pénétrant dans les continents, les hivers, à latitude égale, deviennent plus froids, et la différence entre les températures des étés et des hivers devient plus grande.

1200. Lignes isothermes. — Lorsqu'on joint entre eux, sur une carte, tous les points dont la température moyenne est la même, on obtient des courbes que Humboldt a fait connaître le premier, et qu'il a désignées sous le nom de lignes isothermes . Si la température d'un lieu ne variait qu'avec l'obliquité des rayons solaires, c'est-à-dire qu'avec la latitude, les lignes isothermes seraient toutes des parallèles à l'équateur; mais comme cette température varie sous l'influence de plusieurs causes locales, et surtout avec la hauteur, ces lignes sont toujours plus ou moins sinueuses. Toutefois sur les mers elles s'éloignent peu du parallélisme. On distingue encore des lignes isothères (d'égal été) et des lignes isochimènes (d'égal hiver), Enfin, on nomme zone isotherme l'espace compris entre deux lignes isothermes.

Les figures 1105 et 1106 représentent, d'après Humbolclt, les sinuosités des lignes isothermes clans les deux hémisphères nord et sud, ceux-ci étant tracés en projection stéréographique sur le plan de l'équateur. Les lignes isothermes y correspondent aux températures moyennes de 5 en 5°, depuis — 15 jusqu'à + 25°. Au delà est Yéquateur thermique, c'est-à-dire la ligne qui réunit tous les points ayant la température moyenne annuelle la plus haute. Cette ligne est marquée -4-28°. On voit qu'elle n'est pas parallèle à l'équateur, mais s'en écarte dans le golfe d'Oman jusqu'à l'approche du parallèle de 15°; puis elle passe clans l'hémisphère sud aux îles Célèbes, s'approche des îles Salomon, et revient couper l'équateur par 157° de longitude occidentale.

A l'inspection de la figure 1105, on remarque qu'en se rapprochant du pôle nord les courbes isothermes s'allongent de plus en plus de l'est à l'ouest el qu'au delà de la ligne — 15° il y a dédoublement en deux courbes distinctes autour de deux points P, P', qu'on a nommés pôles du froid, et dont Arago a estimé par le calcul la température moyenne à — 25°. L'un de ces pôles est situé en Amérique, près des îles Parry, l'autre en Asie.

Les lignes isothermes de l'hémisphère sud sont moins connues que celles de l'hémisphère nord ; la figure 1106 montre qu'elles sont plus régulières, ce qui résulte des vastes mers de l'hémisphère austral.

A l'aide des lignes isothermes, il est facile de suivre, à la surface de la terre, les zones caractérisées par la rigueur ou la douceur de leur température moyenne. Par exemple, la zone tempérée de -f- 10 à -+- 15°, qui en Europe est comprise entre les latitudes de 50 à 42°, est située dans l'Amérique du Nord entre les latitudes beaucoup plus méridionales de 40 à 36°.

1201. Climats. — On comprend sous le nom général de climat l'ensemble des conditions atmosphériques qui caractérisent une contrée : la température moyenne annuelle, les températures estivale et hibernale, l'humidité de l'air et du sol, les vents, la pression barométrique, la sérénité du ciel. Classés d'après leur température annuelle moyenne, les climats se divisent en sept principaux : 1° climat brûlant^ de 27°, 5 à 25°; —2° climat chaud, de 25° à 20°; — 3° climat doux, de 20 à 15°; — i° climat tempéré, de 15 à 10°; — 5° climat froid, de 10 à 5° ; — 6° climat très froid, de 5° à zéro ; — 7° climat glacé, au-dessous de zéro.

Ces climats se divisent eux-mêmes en climats constants, dont la différence de température entre l'hiver et l'été ne dépasse pas 6 à 8°; en climats variables, dont la même différence s'élève de 16 à 20°; et en climats excessifs, pour lesquels cette différence est plus grande que 50°. Les climats de Paris et de Londres sont variables; ceux de Pékin et de New-York, excessifs. Les climats des îles sont généralement peu variables, la température de la mer étant à peu près constante ; de là encore la distinction en climats marins et en climats continentaux. Le caractère des climats marins est que la différence de température entre l'été et l'hiver est toujours beaucoup moindre que pour les climats continentaux. Du reste, comme on l'a vu ci-dessus, la température plus ou moins élevée n'est pas le seul caractère qui détermine les climats: ils le sont encore par le plus ou moins d'humidité de l'air, par la quantité et la fréquence des pluies, par le nombre des orages, par la direction et l'intensité des vents, enfin par la nature du sol. Ces causes réunies font que l'étude des climats, ou climatologie, est encore une science fort peu connue.

1202. Distribution de la température à la surface du globe. — La température de l'air, à la surface du globe, va en décroissant de l'équateur aux pôles; mais elle est soumise à des causes perturbatrices si nombreuses et tellement locales, que son décroissement ne parait soumis à aucune loi générale. On ne peut jusqu'ici que constater, par des observations nombreuses, la température moyenne de chaque lieu.

Températures moyennes à diverses latitudes.

Abyssinie 31°,0

Calcutta 28°,5

Jamaïque 26°, 1

Sénégal (Saint-Louis) . . 24°,6

Rio-Janeiro 23°,1

Le Caire. 22°,4

Constantine 17°,2

Naples 16°,7

Mexico 16°,6

Marseille 14°, 1

Constantinople 13°,7

Pékin 12°,6

Paris

Londres , .

Bruxelles

Strasbourg

Genève

Boston

Stockholm

Moscou

Saint-Pétersbourg. .

Mont Saint-Gothard.

Mer du Groenland .

UeMelvil

Fig. 1103.

Ces températures sont des moyennes; laïplus haute température observée à la surface du globe a été de 47°,4, à Esné, en Egypte, et la plus basse, de

— 56°, 7, à Fort-Reliance,aunord de l'Amérique : ce qui donne une différence de 10i°,l entre les températures observées sur différents points du globe.

La plus haute température observée à Paris a été de 40°, le 26 août 1765, et la plus basse de -— 23°,5 le 25 janvier 1795.

1205. Température des mers, courants marins. — La température de la mer entre les tropiques est généralement à peu près la même, à la surface, que celle de l'air; dans les régions polaires, la mer est toujours plus chaude que l'atmosphère.

La température de la mer, sous la zone torride, est constamment de 26 à 27° à la surface; elle diminue quand la profondeur augmente, et, dans les régions tropicales comme dans les régions tempérées, la température de la mer à de grandes profondeurs se maintient entre 1°,7 et 5°, 5. On explique la basse température des couches inférieures par l'effet des courants sous-marins qui portent vers l'équateur l'eau froide des mers polaires, tandis que des courants chauds, se dirigeant de l'équateur vers les pôles, atténuent l'intensité du froid dans ces latitudes élevées.

Fig. 1106.

Le plus important des courants marins est le Gulf-Stream (courant du golfe), découvert par Maury. Le parcours total de ce courant, aller et retour, est d'en-

viron 28 000 kilomètres, et sa largeur atteint en certaines parties jusqu'à plusieurs centaines de lieues. Les navigateurs le reconnaissent facilement à sa température, qui s'élève jusqu'à 22° et 27°. Traversant l'Atlantique de l'est à l'ouest, il atteint le cap Saint-Roch au nord du Brésil, suit les côtes de l'Amérique du Sud jusqu'au golfe du Mexique, dont il sort pour se diriger vers le nord. Arrivé au banc de Terre-Neuve, il se bifurque en deux courants secondaires, dont l'un gagne l'Islande et la Norvège pour aller se perdre dans la mer Glaciale; tandis que l'autre, revenant vers le sud, gagne le golfe de Gascogne, et retourne vers le tropique en longeant les côtes occidentales de l'Afrique.

Il existe aussi dans le Grand Océan Pacifique un grand courant marin se dirigeant du golfe du Bengale vers le détroit de Bering. Tous ces courants ont pour cause la différence de température et, par suite, de densité des eaux chaudes de la mer sous les tropiques et des eaux froides des mers glaciales, et aussi la direction des vents et la conlîguration des côtes et des basfonds.

On a longtemps admis qu'il existait au fond des mers une couche invariable à 4° ; mais les nombreux sondages opérés depuis quelques années par les marines française et anglaise ont fait voir que, dans les régions tempérées et dans les régions tropicales, la température moyenne des deux océans, à de grandes profondeurs, est de 2°, 6. On a vu ci-dessus que cette basse température est due à des courants de fond, des pôles vers l'équateur, tandis que des courants de surface, plus chauds et moins denses, vont de l'équateur vers les pôles.

Vu les énormes pressions qui s'exercent dans les mers profondes, on croyait que la vie animale cessait de s'y maintenir ; mais la sonde en ramène abondamment des animaux d'ordre inférieur, remarquables par leurs formes et leurs couleurs, et doués presque tous d'une phosphorescence éclatante, comme pour suppléer à la lumière du jour.

1204. Température des lacs et des sources. — La température des lacs présente des variations beaucoup plus grandes que celle des mers ; leur surface, qui peut se congeler pendant l'hiver, s'échauffe l'été jusqu'à 20 ou 25°. Le fond, au contraire, conserve sensiblement une température de 4°, qui est celle du maximum de densité de l'eau.

Les sources provenant des eaux pluviales qui se sont infiltrées dans l'écorce du globe à des profondeurs plus ou moins considérables tendent nécessairement à se mettre en équilibre de température avec les couches terrestres qu'elles traversent. Par conséquent, lorsqu'elles arrivent à la surface du sol, leur température dépend de la profondeur qu'elles ont atteinte; si cette profondeur est celle de la couche invariable, la température des sources est de 11 à 12° dans nos contrées, où telle est la température de cette couche, et à peu près aussi la température moyenne annuelle. Toutefois, si la source est peu abondante, sa température est élevée en été et refroidie en hiver par celle des couches qu'elle traverse pour arriver de la couche invariable jusqu'à la surface du sol. Mais si les sources arrivent d'une profondeur plus grande que celle à laquelle est située la couche invariable, leur température peut dépasser de beaucoup la température moyenne du lieu, et elle prennent alors le nom d'eaux thermales. Voici la température de quelques eaux thermales :

En France. Vichy -10°

— Mont-Dore 44°

— Bourbonne 50°

— Dax (Landes) 60°

— Chaudes-Aiguës 88°

En Amérique. Trincheras, près de Puerto-Cabello 97°

En Islande. Le Grand-Geyser, à 20 mètres de profondeur. . 124°

PREVISION DU TEMPS. 1391

Par leur haute température, les eaux thermales acquièrent la propriété de dissoudre plusieurs des substances minérales qu'elles rencontrent dans leur trajet, et elles se désignent alors sous le nom d'eaux minérales. Les substances qu'elles tiennent en dissolution sont le plus souvent les acides sulfureux, suifhydrique, chlorhydrique, sulfurique, et des sulfures, des hyposulfites, des sulfates, des carbonates, des chlorures, des iodures.

La température des eaux thermales n'est point modifiée, en général, par l'abondance des pluies ou par la sécheresse; mais elle l'est par les tremblements de terre, après lesquels on l'a vue quelquefois s'abaisser, d'autres fois s'élever.

1205. Distribution des eaux à la surface du globe. — La distribution des eaux à la surface du globe exerce une grande influence sur les climats. Les eaux présentent une superficie beaucoup plus grande que celle des continents, et leur distribution est très inégale dans les deux hémisphères. La surface du globe, en myriamètres carrés, étant de 5 100 000, on trouve que celle des mers et des lacs est de 3 700 000 myriamètres carrés, et celle des continents et des îles de 1 400 000, c'est-à-dire que la surface des eaux est à peu près trois fois plus grande que la surface des terres. Dans l'hémisphère austral, la surface des mers est plus grande que dans l'hémisphère boréal dans le rapport de 13 à 9.

La profondeur des mers est très variable. La sonde rencontre le fond, en général, à 500 ou 400 mètres; mais en pleine mer elle descend jusqu'à 9000 mètres, qui est la plus grande profondeur observée. D'après ces nombres, la masse totale des eaux, à la surface du globe, ne dépasse pas une couche liquide qui aurait 1000 mètres de hauteur et envelopperait toute la terre.