OBSERVATEURS

Christiamborg. . .

Macao

Puhlmanet et Wahlstrand.

Richenet.

Cacciatore.

Bouvard.

Esraark.

Scoresby.

Païenne

Paris

Chrisliana

Spilzberg

39S. Inéfpalité des moyennes mensuelles. — La hauteur moyenne n'est pas la même dans les différentes saisons. Si l'on prend celle des mois de janvier de plusieurs années consécutives,

celles des mois de février, de mars ,

on trouve que cette moyenne diminue généralement du commencement de l'hiver à Tété, et augmente ensuite jusqu'en hiver. Les différences sont le plus prononcées pour les basses latitudes, du moins dans rhémisphére nord. La méthode graphique est très commode pour montrer ces résultats. Dans la fig.SÛi, les distances égales, prises sur la droite horizontale jj , représentent les différents mois ; et les ordonnées menées au commencement de chaque intervalle, les moyennes barométriques qui leur correspondent. Les quatre courbes de la Ggure montrent comment varient ces moyennes : à Calcutta C, h la Havane H, à Paris P, et à Saint-Pétersbourg S. Les différences des ordonnées représentent, en grandeur réelle, les différences

1 Annala de chimie ei de physique, 2^ série, t. LUT, p. 413.

372 CORPS GAZEUX

des hauteurs moyennes, le point de départ de chaque courbe étant d'ailleurs arbitraire. On voit que, à Calcutta et à la Havane, qui ont môme latitude, les différences entre les moyennes mensuelles ne sont pas égales ; elles sont beaucoup plus prononcées dans l'Inde qu'en Amérique. C'est à M. de Buch qu'on doit la première observation du changement de la hauteur moyenne avec les saisons. M. Dove a ensuite généralisé en comparant un grand nombre d'observations.

Relation airee les phases de la inné. — Il semble résulter des observations faites par M. Flaugergues, à Viviers (Ardèche), pendant vingt années,

de 1808 à 1828, que la hauteur moyenne varie avec l'âge de la lune. Les observations de midi ont été seules comparées, afin que la position du soleil fût toujours la même. La fig. 332 donne une idée de ces variations. On voit que la hauteur décroît, de la nouvelle lune au 2« octant,

puis augmente jusqu'au second quartier.

• D DOOOG C L'amplitude est, du reste, très petite,

elle dépasse à peine i millimètre. Sur la Fig- 332. ^ figure, les divisions de la ligne ai sont

des cinquièmes de millimètre. — La distance de la lune à la terre semble aussi avoir une influence sensible; car, d'après le môme observateur, le jour du périgée la hauteur moyenne est de 754«"°,75, et le jour de l'apogée 755,73.

393. YAUATiONS ACCIDENTELLES. — Pour Comparer facilement les moyennes barométriques des jours successifs, on peut encore employer la méthode graphique. On représente les jours sur une droite horizontale qui correspond à la moyenne annuelle, et à partir de cette droite, on porte sur des ordonnées, au-dessus ou au-dessous, les différences entre cette moyenne annuelle et celle du jour considéré.

Influence des saisons. — L'amplitude des variations accidentelles est plus grande en hiver qu'en été. La fig. 333 représente, d'après Ramond, les hauteurs barométriques moyennes des jours successifs pendant les mois d'août et de juillet, et les mois de décembre et janvier, de l'année 1806. La courbe supérieure P correspond aux observations faites à Paris, et la courbe C à celles de Clermont. Les distances des traits horizontaux représentent deux lignes de l'ancien pied, et celles des traits verticaux correspondent à 7 ou 8 jours. On voit, au premier coup d'œil, que l'amplitude est bien plus grande en hiver qu'en été. On remarque aussi qu'il y a, pour une distance de 80 lieues, des différences notables dans les moyennes des mômes jours; car les courbes P et C ne sont pas identiques. Cependant elles se ressemblent beniucoup, ce qui montre que les changements de pression se font sentir presque en môme temps sur une grande étendue de pays. De plus, on remarque que l'amplitude est plus grande dans chaque saison, à Paris qu'à Clermont qui est plus élevé

PHENOMENES BAROMETRIQUES.

au-dessus de la mer. A Paris, la plus grande hauteur qu'on ait observée est de 781 millimètres, et la plus petite de 719. Ces deux extrêmes se sont montrés en 1821. La surface du corps d'un homme supporte, dans le cas de la dernière pression, 1000 kil. de moins, environ, que sous la pression moyenne. Sous les faibles pressions, on éprouve une sorte de malaise, dû à l'expansion des fluides intérieurs, qui fait dire que le temps est lourd ; et l'on voit que, au contraire, l'air est moins pesant.

Relation avec la laticnde. — L'amplitude des variations accidentelles augmente notablement avec la latitude. Tandis qu'elle n'est que de 6 millimètres sous l'équateur, elle s'élève à 30 millimètres sous le tropique du cancer, à 40 millimètres en France, et à 60 millimètres à la latitude de 65°. De plus.

Mi a 3^ 7 15 22 31 Juillet. Août.

1 7 15 22 31 7 15 ti 31 Décembrp. Janvier.

Fig. 333.

la différence d'amplitude, d'une saison à l'autre, est d'autant plus marquée qu'on s'approche davantage du pôle. On remarque enfin que le baromètre descend au-dessous de la moyenne plus qu'il ne monte au-dessus, comme on le voit sur la fig. 333. Dans nos climats, le rapport entre les écarts dans les deux sens est à peu près 5 : 3.

Lif^nes isobarométriques. — M. Kaemtz nommc ainsi des lignes tracées sur la surface du globe et passant jar les lieux où la moyenne des amplitudes observées pendant les douze mois de l'année est la même. Ces lignes courent dans la direction des parallèles géographiques ; mais elles ne coïncident pas avec eux, car elles sont assez irrégulières. Elles correspondent à des amplitudes de plus en plus grandes à mesure qu'on s'avance vers le nord, et semblent se resserrer latéralement de manière à se rapprocher de la forme d'un 8, pour finir par former deux systèmes séparés. Les centres de ces deux systèmes, ou

CORPS GAZEUX

pôles des oscillalions irrégulières du baromètre, paraissent être situés dans les mers qui séparent les deux continents.

Infiaenee do vent. — En prenant la moyenne des hauteurs à midi, quand le vent souffle dans une même direction, on a reconnu que, généralement en Europe, le baromètre est très haut quand le vent vient des points situés entre le Nord et TEst, et très bas, quand il vient de Fespace compris entre le Sud et rOuest. Cette loi a été démêlée par M. de Buch, à Berlin. Depuis, des observations faites à des latitudes très différentes ont conduit au même résultat;

seulement, il y a quelques anomalies inexpliquées : à Vieqne et à Bude, le baromètre est bas par les vents d'Est , et à Pétêrsbourg , par ceux du Nord-Ouest.

Dans d'autres contrées, les résultats sont différents : aux Etats-Unis en Amérique, ainsi qu*à Péking en Chine, le baromètre est plus haut avec le vent du N.-O. , et plus bas avec le S.-O. On voit donc que, généralement, le baromètre est à son maximum quand le vent vient du nord ou de Fintérieur des continents, et à son minimum quand il souffle du sud ou de la mer'. La fig. 334 représente, en grandeur réelle, les quantités dont la hauteur du baromètre diffère de la moyenne générale, à Paris, par les différents vents. La circonférence en ligne ponctuée correspond à la moyenne, et sert de point de départ pour compter ces différences en plus ou en moins. Cette construction se nomme la rose barométrique des veuts.

394. VARIATIONS HORAIRES. — En prenant les moyennes hauteurs correspondantes aux différentes heures du jour, de manière à faire compenser les unes par les autres les variations accidentelles, on reconnaît un mouvement régulier dans la pression atmosphérique. Dés 1666, Beale avait annoncé que le baromètre est plus haut le soir et le matin qu'à midi. En 1722, un observateur hollandais inconnu avait constaté deux minimum et deux maximum diurnes à Surinam. Godin, Bouguer et Lacondaminc reconnurent le même fait; mais c'est M. de Humboldt qui, par des obsei*vations de jour et de nuit, publiées en 1807, a démontré complètement l'existence de la période régulière barométrique entre les tropiques. Une foule d'observateurs, à la tête desquels il faut citer Ramond, ont cherché depuis, en prenant un grand nombre de moyennes, si les variations régulières existaient aussi à des latitudes plus élevées, et ils sont parvenus facilement à les distinguer.

L'amplitude des variations horaires n'est que de quelques millimètres. C'est surtout à l'équatcur qu'il est facile de les observer; là, les variations

Fig. 334.

1 Kaemtz , Leçons de Météorologie, traduction française, p. 289.

PHENOMENES BAROMETRIQUES.

accidentelles sont faibles et ne viennent pas masquer le phénomène ; si bien que M. de Humboldt, à Tinspection de la colonne barométrique, pouvait indiquer l'heure à 15, à 47 minutes près. Dans ces climats, la pluie, le vent, les tempêtes, n'ont pas d'action sur le baromètre, et quand on défalque les effets des variations horaires, l'amplitude des variation^ accidentelles ne dépasse pas 2 millimètres.

D'après M. de Humboldt, le baromètre a, sous l'équateur, deux minimum et deux maximum aux heures indiquées ci-dessous, et il s'écarte de la moyenne, des quantités inscrites à la deuxième ligne :

4»» 4 3» matin 9»> SS"» matin 4>» 8» soir AO^ 23™ soir

— 0,49(^'mtnim.) + 4,46 (<'"maxim.) — 1,09 (t«»mintm.) +0,38(2<im<mm.)

9 midi 36 9 min.

Fig. 335.

La courbe 0 '(fig. 33b) représente ces variations. Les ordonnées sont quintuples de la grandeur réelle, et les distances des verticales représentent trois heures. La différence entre le maximum du matin et le minimum du soir, qui sont les plus prononcés, se nomme la grande période. Elle est, à l'équateur, de 2'"'",55. M. de Humboldt a reconnu les variations horaires entre les tropiques, jusqu'à 2000"» de hauteur; et M. Pentland, jusqu'à iSSO"" sur le Potosi; mais la grande période n*y était plus que de 1""",60.

A Paris, d'après les observations de Bouvard, poursuivies pendant dix années, de 1816 à Î826, le baromètre, observé à 9 heures du matin , 3 heures du soir et 9 heures du soir, a donné, en millimètres,

les moyennes 756,35 ; 755,59.; 755,95. La grande période n'est donc que de 0,76.

Dans rhéraisphère boréal, les heures des maximum et des minimum sont les mêmes, quelle que soit la latitude : 3*" 4'5" du matin et 4*» 5" du soir, pour les minimum; 9*» 37" du malin et 10^11" du soir, pour les maximum. Les saisons modifient ces heures, comme Ramond l'a reconnu le premier. Ainsi, le maximum du matin, qui a lieu de 9 à 10 heures pendant l'hiver, se montre de 7 à 8 heures pendant l'été; et le minimum du soir, qui arrive entre 2 et 3 heures pendant l'hiver, a lieu entre 4- et 5 heures, pendant l'été.

395. Amplitude des variations horaires. — L'amplitude des variations horaires change avec la saison, la latitude, la hauteur du lieu au-dessus de la mer, et la direction du vent.

Saisons. — L'amplitude des variations horaires est la plus grande vers les mois de juin et juillet, et la plus petite en hiver. La fig. 336 montre ces

C0R1>S GAZEUX

changements, d'après les obsei*valions de M. Kaemtz, pour Halle H, et HUanM. Les différences des ordonnées y sont égales à 20 fois la grandeur naturelle. Ces différences sont donc très petites, et les irrégularités des courbes montrent que la période de 10 ans, pendant laquelle les obsenations ont été recueillies, n*est pas assez grande pour faire disparaître les anomalies.

LaUtode. — L*amplitude diminue à mesure qu'on s'éloigne de l'équaleor. Ce résultat se reconnaît à l'inspection de la fig, 335, dans laquelle les courbes 0, P, S représentent ces variations, dans le grand Océan, à Padoue cl i Pétersbourg. A la latitude de 60"*, les variations horaires sont à peu près nulles. On voit {fig. 337) une courbe qui représente la loi du décroissementde

./ f m a /;< j j a $ o n d j Fig. 330.

l'amplitude avec la latitude. Les ordonnées sont quintuples de la grandeur réelle. Au-delà de 70°, il paraît que la période se montre de nouveau, mais les minimum seraient remplacés par des maximum, et réciproquement.

Enfin, l'amplitude des variations horaires diminue à mesure qu'on s'éloigne de la surface de la terre ; il doit donc y avoir une hauteur pour laquelle elle csl nulle. Il en est ainsi au Saint-Bernard, à 2491 mètres au-dessus de la mer. Sur le Faulhorn, à 2700 mètres de hauteur, M. Kaemtz a mi les oscillations se faire en sens inverse de celles qui avaient lieu dans la plaine.

Les mouvements réguliers ou irréguliers du baromètre ne font que traduire ceux de l'air, qui est agité de fluctuations perpétuelles. Ces phénomènes compliqués dépendent de la distribution de la chaleur dans l'atmosphère, et ce n'est qu'après avoir étudié cette distribution, -cjuc nous pourrons chercher aies expliquer.

m. Kesure des hauteurs par le baromètre.

396. Si l'air avait partout la même densité, il est facile de voir que les difl'érences des hauteurs barométriques et les dilférenccs de niveau des stations auxquelles on aurait transporté l'instrument, seraient en raison inverse des densités du mercure et de l'air. Or, la densité du mercure étant 10464 fois celle de l'air à 0** et 0™,76 de pression, un abaissement de 1 millimètre dans h colonne mercurielle indiquerait qu'on s'est élevé de 10^,464 au-dessus du

nt de départ. Comme l'air est très compressible, sa densité est loin d'être la

HAUTEURS PAR LF. BAROMETRE.

me aux deux stations ; de sorte que la relation qui précède ne peut servir I pour des hauteurs d'une centaine de mètres au plus. Mais on peut rappliquer c avantage à la mesure approximative de la hauteur des édifices, de celle des ites montagnes, etc.

)n peut se servir dans ce cas, au lieu de baromètre à mercure, d*un petit .rument très facile à construire et nommé baromètre suisse. Il consiste en

bouteille contenant un peu d'eau (fig. 338), dans lelle plonge un tube vertical divisé en millimètres, et pté au col au moyen d'un bouchon prenant très juste, fait en sorte que Feau dans le tube dépasse le bouchon, 'on marque le niveau n, à la station inférieure. On porte uite Tinstrument à la station supérieure. Le liquide monte s le tube, à mesure que la pression extérieure diminue;

si la colonne d'eau, ramenée à 4°, a augmenté de < 13"'",6, c'est qu'on s'est élevé de wix 10'",464; car *",6 d'eau équivalent à 1"" de mercure. Cette opération pose qu'on néglige les changements de volume de l'air trieur, et que sa température reste constante. Pour remplir e dernière condition, on met ordinairement la bouteille s un vase rempli de sciure de bois, ou de toute autre slance laissant passer difficilement la chaleur. t97. Fornioie de Haiiey. — L'air étant très compressible, sa densité kinue assez rapidement quand la hauteur augmente. Ilalley, le premier, a rché, en tenant compte de cette circonstance, une relation entre le changeit de la hauteur barométrique et la différence de niveau des deux lieux Dservation. Newton a ensuite traité la question d'une manière plus générale, ^our trouver cette relation, partageons la colonne d'air, supposée parfaitent calme, en tranches horizontales d'épaisseur infmiment petite e. Soit H, H' , h, les hauteurs du' baromètre dans ces différentes couches.

pression exercée sur le sol par le poids de la couche la plus basse, sera -H' = (/c, en désignant par d sa densité. Or, cette densité est proporinelle à la pression H ; on a donc d = cU , c étant une constante ; et ^alité ci-dessus devient

ri|;. 338.

U — W=cUe

d'où W=H(\—ce).

aurait de même

H'=H'(1— ce) = H(l— cc)2 H"'=H''(i-~ee) = H(l — ce)3

h = H„i (1 — ce) = H (1 — ce)n.

378 CORPS GAZEUX

La pression varie donc en progression géométrique, quand le nombre n de tranches, ou la hauteur, varie en progression arithmétique. En prenant les logarithmes, dans la dernière égalité, il vient

log h — log H = n log (l — ce).

Développant log{i — ce) en série, et négligeant les termes qui renfermeot^ au carré ou à une puissance supérieure, on trouve

log^ — log H = «ce; d*où ne = —(log H — log^) = — log-r.

Or, ne est la somme des épaisseurs des couches d*air comprises entre les deux stations. La distance cherchée est donc proportionnelle à la dtfflérence ia logarithmes des hauteurs barométriques. La constante c se calcule en observant les hauteurs /i et II à deux stations dont la différence de niveau ne est connoe d'avance.

398. C'est à Descartes que l'on doit la première idée d'employer le baromèlre pour les mesures hypsométriques. Pascal, après la célèbre expérience dn Puy-de-Dôme, songea aussi au moyen de niveler les lieux quelque éUnpà qu'ils soient, en se servant des indications barométriques; mais l'opératioflse trouva beaucoup moins simple qu'on ne le supposait alors, à cause des éléfflents variés qui affectent la densité des couches atmosphériques. La formule de Halley et Newton suppose que la pesanteur est la môme dans tontes les coudies comprises entre les deux stations, et que la densité de ces couches ne varie que par l'effet de la compression. Or, l'expérience montre que la température diminue à mesure qu'on s'élève dans l'atmosphère ; circonstance qui affecte la densité, et à laquelle personne n'avait songé avant D. Bernouilli. 11 y a deplos de l'humidité en quantité variable, et, la pesanteur changeant avec la latitude, le coefficient c doit aussi changer. Cependant, la formule de Halley et Newloa peut être employée à des latitudes voisines de 15'', pour des hauteurs qui ne sont pas très grandes.

Formule de Laplace. — On a fait beaucoup de tentatives pour perfectionner la formule de Halley, en comparant les résultats qu'elle donne avec ceux qui sont fournis par les mesures trigonométriques. Parmi ceux qui se sont occupés de ce sujet, il faut citer Ch. Pictet, Ramond, Bouguer, et surtout Deluc, qui proposa vers \ 760 la règle, longtemps célèbre, qui porte son nom, et dans laquelle il a cherché le premier à tenir compte des différences de température. Cette règle est abandonnée, depuis que Laplace a calculé la formule générale suivante, dans laquelle il a tenu compte de toutes les c<iusesqui peuvent modifier les densités des couches atmosphériques :

X = 1 SaOS" (1 + 0,002837 . cos 2>) (\ + -^7—^) H y • X est la différence de niveau des deux stations; À la latitude; H et T la hauteur