SO

Fig. 825.

sol; et, de plus, que la première différence et Teicés d*une différence sur h suivante seraient proportionnels à la différence des températures du sol et de la couche limite de Tatmosphère; de manière qu*il serait facile de calculer, n partaiit des valeurs 9% 0%4 et 30% les deux nombres dont dépendent tontes les différences, pour des températures quelconques de la surface du sol, et, par suite, de dresser des tableaux analogues à celui qui précède.

Les hauteurs qui correspondent aux températures du tableau précédent, se calculent au moyen de la formule du baromètre (1,398). La courbe de la fig, 825 montre comment varient, pour des diminutions de température égales,

ces hauteurs, qui sont représentées par les ordonnées, à l'échelle de 1"" pour 1000". On voit que, si l'on suppose la température du sol à 30"", les hanteon qui correspondent à une même diminution de température vont d'abord et croissant assez régulièrement jusqu'à la hauteur de 3 à 4000", pour laquelle la température est de 5 à 10'; au-delà, les hauteurs correspondantes à i ° de moins, croissent un peu moins vite, puis de plus en plus rapidement Cela revient à dire que, d'abord, le refroidissement, h mesure qu'on s'élève, va en s'accélérant; cette accélération est plus prononcée vers 3000"* de hauteur, et plus haut, elle est de moins eo moins prononcée h mesure qu'on s'approche des limites de l'atmosphère.

La hauteur à laquelle la température décroît le plus rapidement dépend de la température du sol. On pourra toujours la calculer en suivant la marche que nous venons d'indiquer pour le cas où cette température est de 30°.

De Humholdt a reconnu, sur le Chimhorazo, que le dé^rroîssement est pea prononcé entre iOOO" et 3000™, où se trouve, sous l'équateur, la région des nuages, qui, en retenant la chaleur solaire, adoucissent la température. M. J. Welsh, dans 4 ascensions aérostatiques faites à Londres dans des circonstances atmosphériques très diverses, a reconnu l'existence d'une courbe d'air de GOO"" environ d'épaisseur, dans laquelle la température est sensiblement constante, et qui paraît liée d'une manière immédiate avec la précipitation des vapeurs atmosphériques. A la cause de ce ralentissement dans la diminution de température, invoquée par de Humholdt, il faut sans doute ajouter If dégagement de la chaleur latente qui accompagne la précipitation de la vapeur. 4 f SO. Clrronstanees qal modifient le déerolssement de la Ceaipératare. — Tout ce que nous venons de dire suppose qu'en prenant la moyeoof d'un grand nombre de résultats, on a fait disparaître l'effet des circonstances qui modifient le décroissement ; telles que l'heure, la saison et la latitude du lieu.

TEMPERATURES A DIFFERENTES HAUTEURS.

inflneBee horaire. — Pour reconnaître cette influence, il faut faire des observations horaires simultanées à de grandes différences de niveau. C'est ce qu'ont fait de Saussure pendant 17 jours, au Col du géant, à 3428"> au-dessus de la mer, pendant que Ton observait en môme temps le thermomètre à Chamounîx et à Genève ; et M. Kaemtz sur le Rigi, à 1810"" de hauteur, pendant qu*on observait simultanément à Bâie, à Berne, h Genève et à Zurich '. Les courbes de la fig. 8^6 montrent comment varie la hauteur correspondant à un abaissement de i°,aux différentes heures du jour. Ces hauteurs sont représentées par les ordonnées, à Téchelle de i"" pour 4.", en prenant pour point de départ la hauteur de 120"; les heures sont comptées sur la ligne des abcisses. La courbe r correspond aux observations du Rigi, et la courbe c à celles du Col du géant. On voit que c'est vers 5 heures du soir que le décroissement de la température est le plus rapide, puisque la hauteur qui correspond

midi 3 G 9 min. 3 6 9 midi Fig. 826.

midi 3 6 9 min. 3 G 9 midi Fig. 827.

à on abaissement de 1 ° est la plus petite. Le décroissement est le plus petit vers le lever du soleil. Les irrégularités des courbes proviennent de ce que les valeurs qui ont servi à les construire sont trop peu nombreuses.

Il résulte des changements aux différentes heures, du décroissement de la température quand on s'élève, que les courbes des variations diurnes du thermomètre (1105) ne peuvent être parallèles quand elles représentent les observations faites à différentes hauteurs. C'est, en effet, ce qui a lieu. Des observations faites par M. Bravais pendant 44 jours sur le Faulhorn (2673"»), et à Milan, Genève et Zurich, ont mis ce résultat en évidence. La fig. 827 représente les courbes des températures horaires pour Milan m, Paris p, et le sommet du Faulhorn f pendant Tété ; pendant l'hiver, elles seraient un peu différentes, comme il résulte des observations de M. Eschmann sur le Rigi.

iMflweaee des miIboiis. — M. Kaemtz a formé le tableau des différences de niveau correspondant à un abaissement de I ° dans les divers mois de Tannée, pour Genève et le Saint-Bernard, et pour l'Allemagne méridionale et le nord de l'Italie. Les deux courbes de la fig. 828 montrent ce.s différences de niveau pour les divers mois. La courbe m correspond à Genève et au

1 C<mn oomplei de m^rologte, par M. F. KaebU, p. 409.

3ôî^ MÉTÉOROLOGIE.

Suoi-fcrvini, et la courbe n à l'Allemagne et l'Italie. On voit que c'est j^msiot §«j^ Bois les plus chauds que le décroissement de la température estk jiusî' nfvle, ce qui se conçoit facilement. On voit aussi que i'ioflueoce de^ >jtt<tfm^ Jnûnue à mesure que le point de départ est plus élevé. D*oà l'on miii ^varfare que la différence entre les moyennes estivales et hibernales doit hmamer à mesure qu'on s'élève. En effet, cette différence est de 19° dans les nUMie^dela Suisse, à 400 mètres environ au-dessus du niveau de la mer;

de 15° sur le Saint-Gothard (2091-); de 13'- ,5

\ /t sur le Saint-Bernard (2493») .

^ V /Tl Inflacnce de la latltade. — De même qoe

\ a/I i le décroissement de la température à mesare

^'\\ / 7 . ! ^*^^" s'élève est plus rapide en été qu'en hiver,

. \\ / y : i (le même il est plus rapide dans les pays dwuà

i V^^^^^^l ^ / î i ^ H"^ ^^"s les pays froids. En s'arrétant au poiot

X^^^i i ; i / M i ! où le décroissement est le plus rapide, M. Saigey

; N-^^i i M ; trouve que, si le sol est à 30°, le décroissemeal

-\ '.'.'■'',. est, en moyenne, de 1° pour 175" de hauteur.

Si la température du sol baisse de 10° en 10%

Fi»:. 828. cette hauteur devient successivement 190, 209,

235, 270, 323, 411,588, 1038 et 6144 mètres.

I/inf1uence des saisons dépend aussi de la latitude ; tandis qu'elle est nulle ;\ lèquateur, cette influence va en augmentant à mesure qu'on s'avance vers le piMo nord. Mais on ne possède que peu d'observations à ce sujet.

Tout ce qui précède ne s'applique qu'aux parties de l'atmosphère qui recouvrent les continents. Au-dessus de la mer, dont la température change peu pendant le jour et même pendant toute l'année, les résultats seraient sans doute différents. Pour s'en assurer, on n'a pas d'autre ressource que les ascensions aérostatiques ; mais le danger de s'élever au-dessus de la mer explique l'absence d'observations faites dans ces conditions.

Interversions. — Pendant les hivers rigoureux on obser^'e souvent une interversion dans les variations de la température; au lieu d'aller en diminuant à mesure qu'on s'éfève, la température augmente jusqu'à une hauteur d'une centaine de mètres, après laquelle elle commence à diminuer. M. Fournet a recueilli dans le sud-est de la France et en Suisse un grand nombre d'exemples de ce phénomène, qu'il attribue à la superposition du vent du sud sur le vent du nord. Six, Pictet, Marcet, ont constaté que pendant la nuit, une heure environ après et avant le coucher du soleil, la température croît avec la hauteur. M. Ch. Martins, à Montpellier, a fait de nombreuses expériences au moyen de 6 thermomètres à index, placés à des hauteurs au-dessus du sol, variant de 0",05 à 49™, 4. Sur 97 nuits d'observations, échelonnées dans 15 mois consécutifs, 88 ont donné un accroissement avec la hauteur; l'excès moyen du thermomètre supérieur sur le thermomètre inférieur était de 4°, 36, le ciel était pur et l'air calme. Les 9 autres nuits, pendant lesquelles le ciel étaji couvert, ont donné un faible décroissement, la différence moyenne entre les

deux thermomètres était de O^'fil, L'accroissement nocturne avec la hauteur est donc le cas général ; il s'explique par le froid communiqué aux couches inférieures de Tair par le sol refroidi par le rayonnement vers les espaces célestes. C'est surtout dans les vallées que ces effets sont sensibles, Tair refroidi tendant à couler dans les dépressions du sol, et c'est pourquoi les végétaux souffrent davantage du froid dans les vallées que sur les éminences peu élevées. M. Ch. Martins conclut de là qu'il faut apporter le plus grand soin au choix de la position des observatoires météorologiques, une différence de quelques dizaines de mètres dans la hauteur suffisant pour modifier notablement les températures observées. C'est ainsi que, h Montpellier, le minimum moyen annuel est de 2°9t plus basse au jardin des plantes qu'à la faculté des sciences, les niveaux différant de 30 mètres >.

L'interversion a été souvent observée dans les régions boréales. Des expériences faites en 1840 à Bosekop, au moyen de cerfs-volants et de ballons captifs portant des thermomètres à différentes hauteurs, ont donné une augmentation de 1°,6 pour les 100 premiers mètres, après lesquels la température décroît, d'abord lentement, puis plus rapidement. Dans ces climats cette loi peut exister même en plein jour. La différence a été quelque fois jusqu'à 6°. On a expliqué ces faits en partie par la présence fréquente du contre-courant supérieur venant de la mer. Le refroidissement du sol, qui rayonne pendant plusieurs semaines en l'absence du soleil, dans ces latitudes élevées, doit aussi contribuer à ce résultat.

f itSi. Ltttiite des neiges perpéiaeiies. — Les neiges qui recouvrent les cimes des hautes montagnes ont une limite inférieure qui varie avec les saisons. V amplitude de ces variations qui n'est que de 25 à SO"* sous l'équateur. Ta en augmentant à mesure qu'on s'en éloigne. Par exemple, dans les Andçs, elle est de 600 à 750», à la latitude de 19 à 20°. On prend pour limite des neiges perpétuelles, le niveau auquel elles s'arrêtent pendant l'été. De loin, cette limite parait horizontale ; et il en part de longues traînées blanches, formées par les glaciers que produit l'accumulation des neiges qui glissent ; dans les Vallées transversales.

La limite des neiges éternelles va généralement en s' abaissant quand on s*avance vers les pôles ; mais cette loi présente de nombreuses anomalies. Ce n'est pas entre les tropiques que la limite est la plus élevée, et le phénomène est d'autant plus irrégulier qu'on s'avance davantage vers les pôles. La limite dépend d'une foule de circonstances : de la température moyenne et des extrêmes, elle suit principalement les inflexions des lignes isothères ; de la direction des vents régnants çtdes régions qu'ils ont traversées; de l'épaisseur de la neige déposée pendant l'hiver; de la forme des massifs et de la proximité d'autres pics neigeux; du voisinage de plateaux étendus.

En Amérique, la limite des neiges est, sous l'équateur, à ^SOO"" ; elle

1 Comptei^rendfu des séances de l'Académie des sciences de Parts^ t. LI, p. 1083.

METEOROLOGIE.

s*abaisse quand on marche vers le tropique septentrional, tandis quelle s'élève en marchant vers le sud. Ainsi, M. Pentland Ta trouvée, au Chili, soas 15 à 18° de latitude, h 800 mètres plus haut qu*à Féquateur sur le Chimborazo, le Cotopaxi et l'Antisana. Li neige disparaît quelquefois sur le volcn d'Aconcagua (lat., Si^'^b), qui dépasse de 150'^ la cime du Chimborazo. Sous Téquateur, on n*a observé les neiges perpétuelles qu en Amérique ; les Iles qui coupe ne présentent pas de hautes montagnes, et en Afrique, où il y a, dit-oi, des chaînes aussi élevées que les Andes, il ne paraît pas qu'il y ait de neigei perpétuelles, ou du moins la hauteur des plateaux et raccnmulatîon des saUes doivent en rendre la limite prodigieusement élevée '.

Dans l'Asie, sur le versant méridional de THimalaya, la limite des oeign est, d'après M. Webb, à 3956"" de hauteur, tandis qu'elle s'élève sur le versât septentrional, jusqu'à 5067"*; presque autant que sous l'équateor. Cette anomalie s'explique par l'influence du plateau thibétain, dont la hauteur moveone au-dessus de la mer paraît être de 3500".

Voici le tableau des limites des neiges perpétuelles dans difTérents pajs, ea suivant Tordre des latitudes :

lie Mageroc

Norvège

Islande

Laponie

Oural

Kamtschatka

AlUï

Alpes

Caucase

Pyrénées

Etna

Himalaya (Nord)

Id. versant (Sud)

Mexique

Abyâsinic

Andes de Quito

Chili

Détroit de Magellan . . .

TEMPERATURE MOTUfia

LATrrUDE.

LIMITE des neiges.

annuelle.

estÎTik.

» De Humbiddt, Ann. dech. etdeph.y 2^ série; l. XIV, et Cosmos, l. 1. p. 393.

TEMPÉRATURE DE lV.SPACE. 57i

▼. TMnpmtin 46 l'ttpaM. — lajoi

liSS. Teaipératare des espaees plaaélaires. — Fourier a admis le premier que Tespace dans lequel se meuvent les planètes possède une tempéritore propre, due aux rayons de chaleur émis par tous les corps célestes, en exceptant le soleil et les planètes de notre système. Cette température est nécessairement plus basse q^ie la plus faible qu on a pu observer dans les régions polaires. Or, on a vu le thermomètre descendre h — riT"", ce nombre donne donc un premier aperçu de la température de Tespace. M. Saigey a cherché à Tévaluer par trois méthodes différentes < :

1^ En considérant la loi du décroissement de la température correspondant à one diminution constante de la pression (1119), il a trouvé — 60"" pour une pression nulle, c'est-à-dire aux limites de Tathiosphére.

9^ Les variations diurnes en un même lieu, sont d'autant plus faibles que la moyenne est plus basse (1106). En supposant que cette M se irérifie au-delà des limites des observations, la moyenne pour laqueHe les variations deviendraient nulles serait la température de l'espace; car la chaleur reçue en un lieu se compose d'une quantité variable, due à l'action du soleil, l'autre constante venant de l'espace. S'il n'y a plus de variations diurnes, c'est que la première cessant d'exercer son influence, l'autre reste seule, et représente la température de l'espace. Des observations faites à Genève, à Fribourg, sur le Stint-Bernard et dans le nord de l'Amérique, M. Saigey déduit les résultats ' moyens qui suivent :

Moyeane do jour ÎO® «Qo 0« —10» — 20« — 30»

Yariations extrêmes du jour à la nuit. 4 0o,ô 9» 7o,8. 6<),5 5^2 3», 6

Chacune des variations peut s'obtenir en retranchant 1,3 de celle qui la précède. Si l'on continue celte loi, on trouve qu'on arrive à une variation nulle en considérant trois termes de plus, qui correspondent aux moyennes — «W, — 50** et — 60**, dont la dernière représenterait la température de l'espace.

3" Les moyennes températures s' abaissant à mesure qu'on s'élève, et les extrêmes s''écartant à mesure que la moyenne est plus forte, les différences des températures observées à différentes hauteurs doivent être d'autant plus prononcées que la température au point le plus bas est plus élevée ; c'est, en effet, ce qui a lieu. En cherchant à quelle température la différence devient nulle, on aura encore la température de l'espace, puisqu'elle doit être la même pour toutes les hauteurs. Or, les observations faites à Genève, à Fribourg et à l'hospice du Saint-Bernard, donnent les résultats suivants :

1 Petite phytique du globe, t. 1 , p. 73.

METEOROLOGIE.

Température à Genève 30o «O® 4 0<» 0® — iO» —M»

Excès sur la température à Fribourg. . 2,3 2 4,8 4,6 4,3 {

Id. au Saint-Bernard. 45 43 4 4 9 7 &

La série des différences au St-Bernard forme une progression arithnétiqie dont la raison est 2 ; et le terme égal à 0"* correspondrait à une tempénaÎR comprise entre — 40° et — 50*". La série des différences à Fribourg ut va pas une loi aussi simple; mais on peut en obtenir, les différents tennes m retranchant de celui qui précède tantôt 0,2, tantôt 0,3. En adoptant 0,3, on trouve que la température qui correspond à une différence nulle est cmprise entre — W et — 60*" ; et en adoptant 0,2, on trouve — 70**. On pot donc admettre — 60° .

1183. Hélhode par le rayonnciiiciil vers Tespaee. — M. Pooillet a trouvé de nouvelles valeurs de la température de l'espace, au moyen (fyi

appareil particuner, auquel il a donné le nu d'actinomètre, par lequel Herschell a iéàpk tous les instruments destinés à mesurer les effets du rayonnement. Supposons un themomètre exposé pendant la nuit au rayonoemol vers Tespace, la chaleur qu'il reçoit provient de deux sources. Tune constante qui lui vient de Tespace, l'autre variable qui provient des ray« émis par les molécules de l'air atmosphénqne. Or, on peut concevoir une enceinte d'une température telle que son rayonnement remplaw celui de l'espace et de l'atmosphère. M. Pouilki appelle la température inconnue de cette eaceinte , température zénithale. Elle varie à chaque instant, et d'un point à un autre de la surface de la terre; puisqu'dif dépend de la température de l'air, qui est elle-même variable. Voyons d'abord comment on observe la température zénithale au moyen de Vactiuotnètre.

Actinomèire de H. Poalilei. — Cet appareil (fig. 829) est composé de plusieurs peaux de cygne, garnies de leur duvet, et étendues sur des anneaux superposés horizontalement, de manière que le duvet ne soit pas compriaié. Un thermomètre//' repose sur la partie supérieure. Le tout est enveloppé d'ui cylindre en plaqué d'argent, recouvert lui-môme d'une peau de cygne, et renfermé dans un second cylindre cc\ Le rebord c de ce dernier dépasse le thermomètre, qui ne voit que les deux tiers de la voûte céleste. Des iroirs pratiqués au niveau du duvet permettent à l'air froid de s'écouler.

L'actinomètre étant exposé pendant la nuit au rayonnement vers un ciel pur, on observe d'heure en heure la différence entre sa température et celle,

Fig. 821». - Va.

Ccmptes-rendus des séances de l'Académie des sciences de Paris, t. VU , p. 53.