APPLICATIONS MÉTÉOROLOGIQUES

287. La masse immense et mobile de l’atmosphère est continuellement en contact, par sa couche inférieure, avec la surface du globe , dont une partie est formée de corps solides, et l’autre de l’étendue des mers. En outre , cette atmosphère présente de grandes variétés de température, soit par rapport à la situation du soleil, soit par rapport aux différentes hauteurs de cette même atmosphère. Il résulte de toutes ces circonstances une très grande variété d’effets dépendans de la quantité d’eau en vapeur que l’atmosphère peut contenir. Pour les concevoir, il faut partir d’un certain nombre de propositions simples qui sont la conséquence des principes établis , et que nous allons énumérer.

Si une masse d’air, k une température quelconque , est actuellement en contact avec de l’eau , elle contient autant de vapeur qu’il peut s’en former à cette température.

Si cette masse d’air s’échauffe, elle recevra une nouvelle quantité de vapeur proportionnelle à sa nouvelle température. Si cette masse d’air se refroidit , il se condensera une partie de l’eau qu’elle contenait.

Si une masse d’air, qui a été en contact avec de l’eau, est transportée hors de ce contact, sans changer de température , elle conservera le maximum de vapeur d’eau qu’elle contenait.

Si cet air est échauffé , il ne contiendra plus le maximum de vapeur d’eau qu’il peut contenir.

Si cet air est refroidi, il laissera déposer une partie de l’eau qu’il contenait.

Gela posé, on conçoit d’abord en général que l’atmosphère étant beaucoup plus chaude dans ses couches inférieures que dans les supérieures , il doit se former sans

PAR LE CALORIQUE

cesse à la surface du globe de grandes quantités de vapeurs qui , par leur légèreté spécifique , s’élèveront dans l’atmosphère, et se condenseront bientôt dans ses régions plus froides , ce qui constitue une sorte d’immense distillation continue, dans laquelle l’eau s’élève en vapeur pour retomber en pluie, en neige ou en grêle. Mais, indépendamment de ce grand mouvement général, de l’air chaud ayant pris à la surface des mers le maximum de vapeurs , peut être transporté dans les régions plus froides de la terre, et laisser alors précipiter à l’état liquide une partie de la vapeur qu’il contenait; et réciproquement l’air échauffé hors du contact de l’eau dans les climats brulans des tropiques, arrivera dans les régions tempérées avec une grande aptitude à recevoir de nouvelles quantités de vapeurs. La même disposition existera pour l’air des régions polaires, qui ne saurait contenir qu’une très petite quantité d’eau, à cause de sa basse température , mais qui s’échauffera en approchant de l’équateur, et pourra recevoir de nouvelles quantités d’eau.

Il résulte de toutes ces variétés que l’aîr, considéré dans un lieu donné, contient des quantités variables de vapeur d’eau , que l’on peut apprécier par les méthodes qui constituent Y hygrométrie ; que l’eau qui se précipite|actuellement dans l’air, en trouble la transparence , et forme ce qu’on nomme des brouillards; que l’air , même alors qu’il est transparent , peut laisser déposer de l’eau liquide sur des corps plus froids que lui , ce qui constitue la rosée; que des vapeurs aqueuses arrêtées dans les régions moyennes de l’atmosphère, y constituent les nuages : enfin, que cette eau condensée sous forme liquide ou solide, peut retomber en pluie , en neige ou en grêle . Nous dirons un mot de chacun de ces phénomènes météorologiques importans.

288. De L’ Hygrométrie. — Tout le monde sait que l’air atmosphérique peut être sec ou humide. Dans le premier cas, il favorise l’évaporation et ne dépose point de liquide à la surface du corps qu’il environne; dans le second, au contraire, il humecte promptement tous les corps , et surtout ceux qui sont plus froids que lui. On serait tenté de croire que cette différence tient à la quantité absolue de vapeur d’eau contenue dans l’air. Il n’en est cependant point ainsi : de l’air très chaud peut contenir une grande quantité de vapeur d’eau sans paraître humide, et de l’air froid peut contenir très peu de vapeur d’eau et donner des signes évidens de sa présence. En effet , l’air paraîtra sec tant que la quantilé de vapeur d’eau qu’il contiendra sera au dessous du maximum dépendant de la température; il paraîtra humide aussitôt que la quantité de vapeur d’eau excédera le maximum de la plus petite quantité. Il en résulte que l’air deviendra fréquemment humide en se refroidissant, et deviendra toujours sec en s’échauffante

Il existe un grand nombre de corps qui ont la propriété d’attirer l’humidité qui est contenue dans l’air et de s’en pénétrer : on les nomme hygrométriques ou hygroscopiques. Ainsi, l’acide sulfurique concentré et le chlorure de calcium absorbent et condensent toute la vapeur d’eau qui peut se trouver dans un air quelconque en contact avec eux. Ils peuvent servir non seulement à dessécher des gaz, mais encore à mesurer, par leur augmentation de poids , la quantité absolue de vapeur que ces gaz contenaient.

Il est d’autres corps qui absorbent la vapeur contenue dans l’air avec une énergie beaucoup moins considérable; en sorte qu’il s’établit une espèce d’équilibre entre la force absorbante du corps et la tension de la vapeur qui l’environne. Parmi ces corps, il en est qui changent de dimensions en abordant de Peau, et c’est h eux que l’on

donne particulièrement le nom de corps hygrométriques, parce qu’on s’en est servi pour construire les instrumens à l’aide desquels on constate le degré d’humidité de l’air. Nous nous contenterons de décrire le plus usité de ces hygromètres, qui a été imaginé par Saussure.

Cet instrument consiste en un cheveu solidement attaché par l’une de ses extrémités , et qui s’enveloppe deux fois autour d’une petite poulie qui fait mouvoir une aiguille; à l’extrémité libre dece cheveu est attaché un poids qui sert à lui donner le degré de tension convenable. L’intervalle qu’il y a entre la petite poulie et le point fixe renferme une longueur de cheveu qui s’accroît lorsque ce corps absorbe de l’humidité , et qui diminue lorsqu’il se dessèche : il en résulte des mouvemens qui se transmettent h la poulie et h l’aiguille , laquelle , marchant sur un cadran, peut en faire apprécier les plus petites fractions. Pour régler cet instrument , on le place d’abord dans un vase contenant de l’air parfaitement privé d’eau , et l’on marque o le point où l’aiguille s’arrête alors; on porte ensuite l’instrument dans un volume d’air contenant le maximum de vapeur, et l’on marque 100 le point où l’aiguille parvient par ce moyen : on divise ensuite en cent parties égales la portion de cercle comprise entre ces deux extrêmes.

Si l’on cherche à se rendre compte de l’action de cel instrument et de la nature de ses indications , on verra que le maximum est le point où l’air est disposé à abandonner de l'eau, quelque faible que soit l’affinité qui tend à s’en emparer : le point de sécheresse extrême est celui dans lequel l’eau que le cheveu peut encore conlenir est retenue par lui , malgré sa force expansive, dans un espace qui ne contient plus de vapeur d’eau. Les indications intermédiaires résultent d’états moyens, dans lesquels, l’espace environnant contenant déjà une certaine quantité de vapeur d’eau , la

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tension a moins d'effet et l’attraction du cheveu pour le liquide plus d’ avantage ; en sorte qu’il résulte des équilibres divers entre ces deux puissances opposées.

D’après ce que nous venons de dire , il est évident que les indications de l’hygromètre ne peuvent avoir de valeur qu’ autant que Ton tient compte de la température , puisque celle-ci fait considérablement varier le degré de tension de l’eau : il faut en excepter les points extrêmes, qui sont toujours les mêmes pour le même hygromètre à toutes les températures.

Ou voit que l’hygromètre n’indique qu’un rapport entre l’ affinité du cheveu pour l’eau et la tension de la vapeur ; et comme on ne connaît pas la loi d’affinité du cheveu , on ne*peût pas déduire de l’indication hygrométrique la tension actuelle de la vapeur d’eau , ni sa quantité. C’est par des expériences directes et multipliées que M. Gay-Lussac est parvenu à déterminer ces rapports , dont on a formé des tables. Il est remarquable que , quoique le zéro de tension des vapeurs réponde au zéro de l’hygromètre , et le maximum de tension aux cent degrés de l’hygromètre, les points intermédiaires ne se correspondent nullement : ainsi, le cinquantième degré de l’hygromètre répond à 27,79 de tension dans la vapeur.

On peut construire des hygromètres avec beaucoup d’autres substances que le cheveu. Celui de Wilson , par exemple, est formé d’une vessie de rat remplie de mercure et communiquant avec un tube étroit. L’humidité dilate la vessie et fait descendre le mercure ; l’inverse a lien par la sécheresse. L’hygromètre h cheveu est jusqu’ici le seul qui ait été rendu comparable et dont on fasse un usage habituel.

On a cherché à se rendre compte de la quan tité absolue d’eau en vapeur que l’atmosphère peut contenir dans son

état habituel , etDaltori a trouvé que cetie quantité variait de 0,0166 à o,oo33 de son volume , depuis l’air de la zone torride qui en contient le plus , jusqu’à l’air de l’Angleterre, en hiver. Il résulte deces approximations que l’atmosphère contient environ les 0,0 142 de son poids d’eau. Il faut seulement remarquer que les parties supérieures de l’atmosphère sont beaucoup plus sèches que les parties voisine s du globe, et que dans les voyages aérostatiques la sécheresse devient telle , qu’elle racornit le bois, le parchemin et tous les tissus analogues.

Le degré d’humidité de l’air indiqué par l’hygromètre influe considérablement, et peut-être plus qu’aucune variation atmosphérique , sur la manière dont s’exécutent les fonctions des êtres organisés : on le concevra facilement , si l’on fait attention que la quantité de vapeur actuellement contenue dans l’air est une des causes principales qui modifient la transpiration pulmonaire ou cutanée. En général, la trop grande siccité de l’air produit rapidement deS inflammations ; un degré modéré de sécheresse rend les fonctions plus actives et développe la sensibilité générale : l’humidité prolongée, au contraire, débilite plus complètement qu’aucune autre cause, et produit toutes les affections qui peuvent dépendre de l’atonie de nos tissus.

( Yoy. les rapports du calorique avec les êtres vivans. )

289. ü es Brouillards. — On donne le nom de brouillards à la formation de vapeurs aqueuses visibles qui troublent fréquemment la transparence de Pair, qui indique alors le maximum d’humidité. Ou conçoit facilement que ces vapeurs aqueuses puissent se montrer toutes les fois ju’une masse d’air, contenant le maximum d’eau à une température donnée, vientà se refroidir par une cause quelconque. Mais il est beaucoup plus dilïiciie de comprendre dans quel étatse trouve précisément Peauqui constitue cesbr ouillards

Iï6 DTJ CHANGEMENT d’ÉTAT DES CORPS

En effet , l’eau à Fétat de vapeur peut être mêlée à l’air en différentes proportions ; mais la vapeur d’eau est transparente comme l’air, et l’eau à l’état liquide, qui devrait résulter de la condensation de la vapeur, jouissant d’un poids spécifique très considérable, devrait se précipiter subitement.

Pour se rendre compte de l’existence de l’eau ainsi suspendue dans l’atmosphère , on a supposé qu’elle s’y trouvait à l’état de vapeur vésiculaire , c’est à dire composée de petits globules creux , à peu près comme de très petites > bulles de savon. Ce qui paraît confirmer cette supposition, c’est que, d’une part, il ne se dégage point de calorique lorsque ces brouillards se condensent sur les corps qui y sont exposés, et que , d’une autre part, cette condensation est considérablement augmentée par le choc d’un courant d’air chargé de brouillards sur un corps résistant quelconque. Il paraît que lès nuages , dont nous allons parler , sont constitués précisément de la même manière , mais soutenus dans l’atmosphère par des causes particulières.

290. Des Nuages. —.Nous savons qu’une grande quantité de vapeur d’eau se dégage continuellement de la surface du globe et s’élève dans l’atmosphère; mais nous savons aussi que la température de cette atmosphère s’abaisse continuellement à mesure qu’on s’éloigne de la terre; il est donc naturel que la vapeur d’eau se trouve condensée en parvenant dans des régions plus froides. Il semblerait d’abord que cette condensation dût toujours produire de l’eau liquide ou solide ; mais il paraît qu’elle se convertit d’abord en vapeur vésiculaire ( 289), dont le poids spécifique devrait être un peu plus considérable que celui de l’air: ces vapeurs constituent pourtant les nuages que nous voyons si souvent flotter au dessus de nos têtes.

PAR LE CALORIQUE

En admettant l’existence de la vapeur vésiculaire , on peut concevoir sa suspension dans l’air par les considérations suivantes : i° l’air contenu dans les vésicules est nécessairement au maximum de vapeur d’eau, et, par conséquent , spécifiquement plus léger que l’air qui entoure le nuage; 20 l’air qui se trouve interposé entre les vésicules doit être aussi au maximum d’humidité, et doit produire, par conséquent, un courant ascensionnel propre à soutenir l’ensemble du nuage dans l’atmosphère; 3° enfin., les nuages peuvent être considérés comme des écrans , qui reçoivent et retiennent le calorique? rayonnant du soleil pendant le jour , et de la terre pendant la nuit. En conséquence , leur température doit toujours être très supérieure è celle de l’atmosphère transparente qui les entoure, ce qui doit accroître leur légèreté spécifique.

On conçoit, par ce que nous venons de dire, que, pendant l’action du soleil , les nuages doivent s’élever; qu’ils arrivent ainsi dans une région atmosphérique plus sèche , où ils peuvent de nouveau se réduire en vapeur et disparaître. On conçoit aussi qu’ils peuvent se former ou se dissoudre en passant d’un lieu plus chaud dans un lieu plus froid, ou réciproquement, suivant les courans d’air qui les entraînent, et qu’il peut même s’en former subitement par la rencontre de deux courans d’air opposés, etc.

291. De La Rosée. — - Tout le monde sait que, par un ciel parfaitement serein , 011 trouve , au lever du soleil , tous les corps exposés en plein air recouverts d’une couche d’eau qui se rassemble en gouttelettes sur les feuilles des végétaux r et qui porte le nom de rosée. Il a été long-temps impossible de se rendre un compte exact de ce phénomène ; car la terre, ayant été échauffée pendant le jour parles rayons du soleil, doit être, et est en effet plus chaude que l’atmosphère pendant la nuit; elle ne seraitdonc nullement

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propre à déterminer la condensation de Peau en vapeur qu’un air pur et transparent peut contenir. La théorie du calorique rayonnant a donné une solution remarquable de ce phénomène.

Les feuilles des végétaux, qui tiennent à la terre par des corps mauvais conducteurs du calorique , n’en reçoivent point assez pour réparer les pertes qu’elles peuvent faire ; les feuilles font, avec les corps qui les environnent, un échange continuel du calorique rayonnant, comme nous le dirons en parlant de l’équilibre du calorique. Mais la portion de ce calorique rayonnant qui est dirigée vers le ciel reste sans compensation pour la plante , puisque l’atmosphère , parfaitement transparente et très froide dans ses régions supérieures , ne saurait lui renvoyer du calorique en échange. Il en résulte que la feuille devient plus froide que l’air, et qu’il se dépose de l’eau. Cet effet peut être porté au point de congeler l’eau à la surface du végé" tal , quoique la température de l’atmosphère soit un peu au dessus de o°. Et c’est ce phénomène qui constitue ce que l’on nomme les gelées blanches.

On conçoit que de semblables phénomènes ne peuvent avoir lieu lorsque le ciel est couvert de nuages; car ceux-ci rayonnent du calorique vers la terre. Ce rayonnement des nuages est quelquefois très considérable lorsqu’ils sont frappés des rayons du soleil par leur face supérieure , ce qui produit les effets de chaleur si remarquables pendant les orages de l’été. Ces effets dépendent de ce que le rayonnement direct du soleil n’ayant lieu que dans une seule direction, ne frappe les corps que par un seul côté, et nous permet de trouver un abri dans l’ombre des corps solides , tandis que le rayonnement des nuages se faisant de tous les points du ciel à la fois, échauffe les corps dans tous les sens et sans qu’on puisse s’en préserver.