V. — Vitesse du vent
« 1° Installation des anémomètres. — Les anémomètres employés au Bureau central météorologique et à la Tour Eiffel sont identiques; ce sont des anémomètres imaginés par MM. Richard frères ; ils se composent (fig. 6) d'un moulinet formé de six ailettes en aluminium, inclinées à 45% et rivées sur des bras très légers en acier : leurs dimensions sont calculées pour que le moulinet fasse exactement le tour pour i m de vent; leur marche est, du reste, vérifiée sur un manège, et, s'il y a lieu, on établit
pour chaque appareil une table de correction. Comme le moulinet tourne dans un plan vertical et doit toujours se présenter normalement
Fig. 6.
au vent, il est monté à l'extrémité d'une pièce horizontale formant girouette et tournant aulour d'un axe vertical, qui est placé très près du plan de rotation des ailettes, afin de diminuer autant que possible la distance que le moulinet doit parcourir pour s'orienter. L'orientation est assurée par une queue rivée à l'autre extrémité de la girouette, et formée de deux plaques de tôle ajustées en angle aigu. Le moulinet complet ne.
Fig. 7.
pèse que 150 ^; il offre à l'aîr une surface de 6 décimètres carrés environ, et son axe de rotation se trouve constamment lubrifié par un dispositif spécial placé dans la botte métallique que l'on aperçoit sur la figure, immédiatement derrière le moulinet, et qui contient* également les appareils interrupteurs du courant.
« Cet instrument est d'une sensibilité remarquable et peut mesurer des vitesses qui ne dépassent pas 0,1 ;n à 0,2 m par seconde; il se met instantanément à tourner dès que le vent commence à souffler, et s'arrête aussitôt que le vent cesse, tandis que le moulinet de Robinson à
cause de sa grande masse et de sa faible surface utile, prend un certain temps pour acquérir sa vitesse, et, une fois lancé, continue à tourner longtemps après que le vent a cessé.
« Les moulinets de ce genre, installés au Bureau central et à la Tour Eiffel, transmettent leurs indications sur des cinémographes de MM. Richard frères, qui indiquent à la fois la vitesse du vent à chaque instant en mètres par secolide, et le temps pendant lequel le vent a parcouru une distance de 5 km. Nous reproduisons la figure qui indique la disposition de Tappareil récepteur (fig. 7). Le cylindre enregistreur fait une révolution en un jour, et une heure correspond à une longueur de 15,15 mm\ la minute est donc représentée par 0,25 ynm environ, quantité encore appréciable. La figure montre sur le cylindre, à la partie inférieure, la courbe qui donne à chaque instant la vitesse du vent en mètres par seconde; à la partie supérieure, on distingue les traits du totalisateur, dont l'intervalle correspond à une distance de 5 km parcourue par le vent. En mesurant au planimètrc Taire de la courbe inférieure, on s'assure aisément qu'elle concorde toujours exactement avec les sommes données par le totalisateur.
« L'anémomètre de la Tour Eiffel est installé à l'altitude de 338,5 m et à 305 m du sol, au-dessus de la girouette C (fig. 4). Pendant la durée de l'Exposition, l'appareil récepteur était placé dans la vitrine de MM. Richard frères, dans le Palais des Arts libéraux. En novembre 1889, il a été transporté dans la salle des machines de la Tour, à la base du pilier Sud.
tt Les observations ont commencé le 16 juin 1889 ; il y a eu deux jours, d'interruption en novembre (le 10 et le 11) au moment du transport du récepteur de l'Exposition à la salle des machines de la Tour, et six jours en décembre, du 13 au 19, par suite d'un givre épais qui a immobilisé entièrement le moulinet.
« Au Bureau météorologique, l'anémomètre Richard est installé à l'angle nord-ouest de la tourelle, à l'altitude de 54 /??, et à 20,9 m du sol. L'appareil récepteur est dans la pièce qui est immédiatement audessous de la terrasse.
« Les enregistreurs de la Tour Eiffel, qui avaient été installés provisoirement en novembre 1889 dans la salle des machines de la Tour, à la base du pilier Sud, ont été transportés en novembre 1890 dans
une salle du rez-de-chaussée du Bureau météorologique, qui a été reliée à la Tour Eiffel par un câble à 20 fils.
c( A Tanémo-cinémographe de MM. Richard frères, employé au
sommet de la Tour Eiffel depuis Torigine des observations et dont l'appareil enregistreur est représenté figure 7, on a pu, en octobre 1890, ajouter un autre cinémographe à indications instantanées, duquel M. Eiffel a fait don au Bureau central météorologique. Le dessin en est reproduit figure 8. »
Nous donnons également (fig. 9), d'après un article de M. Alfred Angot dans la Nature du 9 mai 1891, la disposition de la pièce du Bureau météorologique où ont été réunis tous les enregistreurs de la Tour.
« Le câble électrique à 20 fils, qui vient de la Tour par les égouts du Champ-de-Mars et de la rue de l'Université, aboutit dans une boite de communications F, d'où sortent ensuite les fils qui se rendent, comme le montre la figure, aux divers appareils récepteurs. Ces appareils, qui ont tous été imaginés et construits par MM. Richard frères, sont les suivants :
« En E, tout au bout de la table, est le thermomètre. Cet appareil
Fig. 8,;
METEOROLOGIE
fonctionne par cinquièmes de degré, c'est-?i-dire que dès que la température au sommet monte ou baisse d'un cinquième de degré, la plume du récepteur E s'élève ou s'abaisse de la même quantité vis-à-vis d'une feuille de papier enroulée sur un cylindre qui fait un tour entier en une semaine. On trouve donc au bout de la semaine, sur ce papier, une courbe continue qui donne tous les mouvements de la température pendant ce temps.
Fig. 9. — Appareils enregistrant à la surface du sol, rue de TUniversité (Bureau central météorologique), les indications données par les instruments placés au sommet de la Tour EifTel.
« En C est la girouette, qui, au moyen de trois fils seulement, enregistre les variations de la direction du vent par cent vingt-huitièmes de circonférence, c'est-à-dire que l'appareil est assez sensible pour donner trente-deux directions intermédiaires entre le nord et I ouest, par exemple.
« En B est l'enregistreur de la composante verticale du vent; la plume de cet instrument se déplace de gauche à droite quand le vent est ascendant, de droite à gauche quand le vent descend, et les déplace-
ments sont proportionnels, à chaque instant, à la vitesse du vent dans un sens ou dans l'autre.
« Enfin, en A et en D sont deux anémomètres qui indiquent la vitesse horizontale du vent; le premier est actionné par le moulinet de Robinson, qui est en usage dans la plupart des stations météorologiques ; le second est actionné par un moulinet spécial, beaucoup plus sensible et plus exact, imaginé par MM. Richard frères.
« Ces deux derniers instruments inscrivent la vitesse du vent en mètres par seconde sur un cylindre qui fait sa révolution entière en une journée, et sur lequel il est difficile de distinguer des intervalles de temps plus petits qu'une minute. Comme la vitesse du vent varie avec une extrême rapidité, il y a grand intérêt à pouvoir, lors des tempêtes, obtenir des détails beaucoup plus grands et surtout à mesurer exactement alors les maxima de la vitesse. C'est à cette objet qu'est destiné le cinémographe à indications instantanées de MM. Richard frères, que l'on aperçoit en G à la droite de la figure. Dans cet appareil, la vilesse du vent s'inscrit à chaque instant sur une bande de papier qui se déroule avec une vitesse de 3 cm par minute; une seconde de temps correspond donc à un demi-millimètre; quantité parfaitement appréciable. Cet appareil, qui débite en vingt-quatre heures une longueur de 43,20 m de papier, serait impossible à employer d'une manière courante; il faudrait dépenser plus d'une journée de travail à relever les indications qu'il fournit pour quelques heures; il est donc réservé seulement pour les moments intéressants, pour les tempêtes.
« Dans ce but, il est muni d'une sorte de verrou qui est commandé électriquement par l'anémomètre ordinaire D; tant que ce dernier instrument indique une vitese du vent inférieure à 20 m par seconde, le verrou de G est fermé et cet appareil reste au repos; dès que la vitesse du vent sur l'anémomètre D atteint 20 m, le verrou de G s'ouvre et l'anémomètre entre en action sans pour cela interrompre la marche de D ; les deux appareils fonctionnent alors simultanément, D donnant les grandes variations de la vitesse du vent et G les plus petits détails, et cela jusqu'au moment où la vitesse du vent retombe au-dessous de 16 m par seconde; G s'arrête alors de nouveau automatiquement.
« Nous donnons ici (fig. 10) deux réductions des courbes obtenues avec ce dernier instrument; dans les courbes originales, la distance qui
7^28' 2<i^ Novembre 1890 matin,
20JaLnvier 1891. aoir
vrw»
Fig. 10. — Spécimens des courbes obtenues par les anémomètres.
sépare deux traits verticaux, et qui correspond à une minute, est exactement de 3 cm.
« On remarquera particulièrement la courbe obtenue le 24 novembre 1890 entre 7*'27" et 7^28" du matin; le vent avait à ce moment une
variabilité extrême : en
moins de trente secondes, il a passé de 34m à 18 m; les pressions correspondantes auraient été respectivement de 116 kg et de 32 kg par m*. On voit ainsi à quelles énormes varia- j
tions de pression un corps est exposé en quelques setondes pendant les tempêtes. '
« L'autre courbe, qui a été obtenue pendant le coup de vent de la nuit du 20 au 21 janvier 1891, est, au contraire, beaucoup plus régulière.
« Parmi les instruments énumérés plus haut, il n'y a pas de baromètre. On a reconnu que les variations de pression, en haut et en bas de la Tour, étaient assez peu différentes pour qu'il n'y eût aucun intérêt à transmettre en bas les fluctuations de la pression au sommet; elles sont enregistrées sur place par un baromètre ordinaire.
« 2*^ Variation diurne de la vitesse du vent. — Nous donnons dans le tableau suivant, pour chaque mois, les moyennes horaires de la vitesse du vent en mètres par seconde au Bureau météorologique et à la Tour Eiffel, pour toute la période que comprennent les observations jusqu'à la fin de l'année 1889.
Heures Juillet Août
G (Minuit). 9,22 ^7,25
4 7i79 7iOo
Tour
Eiffel
Octobre
Nov.
Die.
Bnroau i
nëtéoroh
)giquo (Terrasse)
Sept, m
Juillet m
Août m
Sept, m
Octobre m
Dec.
Heures
Tour Eiffel Juillet Août Sept. Octobre
Bureau météorologique (Terrasse)
12 (Midi) . . 7,27 5,62 6,16 7,36
24 (Minuit). 9,17 7,16 9,77 9,24
Nov.
Dec. Juillet Août Sep. Octobre Nov. Dec.
« Dans tous les mois, sans exception, la variation diurne de la vitesse du vent au Bureau météorologique offre les caractères normaux; il y a un minimum le matin vers Theure du lever du soleil et un maximum vers I heure de l'après-midi; et Tamplitude est plus grande en été qu'en hiver.
« A la Tour Eiffel, la variation diurne est toute différente : le maximum se présente au milieu de la nuit et le minimum le matin vers 10 heures dans la saison chaude et plus tard encore en hiver.
Ces caractères opposés se remarquent aisément sur les figures 11 et 12, qui représentent la variation diurne de la vitesse du vent à la Tour et au Bureau respectivement pendant les trois mois chauds (juin-septembre) et les trois mois froids (octobre-décembre) que comprend la période
MmuU z
10 Midi 2 Fig. 11.
8 lu Mi&uit
METEOROLOGIE
MuLuit 2
d'observation. La variation diurne de la vitesse du vent sur la Tour Eiffel est donc ainsi tout à fait analogue à celle que Ton observe au sommet des hautes montagnes.
« Cette inversion dans la variation diurne de la vitesse du vent en haut de la Tour et près du sol est encore mise plus nettement en évidence par les courbes ponctuées des figures 1 1 et 12, qui représentent la variation diurne du rapport des vitesses dans les deux stations. Aussi bien dans les mois chauds que dans les mois froids, ce rapport est maximum vers 3 heures du matin et minimum dans la journée; dans la nuit, la vitesse sur la Tour est de cinq à six fois plus grande qu'au Bureau, tandis que le rapport est seulement de deux à trois au milieu du jour.
« C'est certainement la première fois qu'on constate une variation diurne semblable à une aussi petite hauteur dans l'atmosphère, et c'est un des résultats les plus intéressants que les observations de la Tour aient fournis jusqu'à ce jour. II en résulte que la variation diurne de la vitesse du vent telle qu'on la constate dans tous les observatoires, à une petite distancé du sol, est un phénomène local qui est produit par réchauffement diurne dans les couches les plus basses de l'atmosphère, et qui a déjà disparu complètement dans l'air libre à une distance de joG m du sol.
« j** Variation annuelle de la vitesse du vent. — Nous donnons dans le tableau (p. 64) les valeurs mçyennes de la vitesse du vent à la Tour Eiffel et au Bureau météorologique pour tous les mois pendant lesquels les observations ont été poursuivies.
<i La période d'observations est encore trop courte pour qu'on puisse en déduire quelques conclusions sur la variation annuelle de la vitesse du vent. On remarquera seulement qu'il n'y a aucune analogie entre les vitesses moyennes observées à la Tour et au Bureau météorologique;
dans les six derniers mois de 1889, la plus grande vitesse moyenne à la Tour est celle d'octobre; ce même mois, au contraire, est celui qui donne la plus petite vitesse moyenne au Bureau météorologique.
Vitesse moyenne du vent.
Baroan mëtéorologique (1889) Toar Eiffel (1889)
Juillet 2,39 7,54
Août 2,3o 6,26
Septembre 2,02 7,95
Octobre 1,66 8,56
Novembre 1,80 7,68 (1)
Décembre 1,90 8,21 (2)
Moyenne 2,11 7,69
« Les vitesses moyennes indiquées ci-dessus sont les moyennes des vingt-quatre observations horaires; elles diffèrent nécessairement un peu de la moyenne vraie, qui serait obtenue en prenant le quotient du chemin total du vent par le temps. Cette différence provient de ce que, le vent étant souvent très variable, vingt-quatre observations équidistantes ne suffisent pas pour représenter exactement le phénomène; le vent peut, par exemple, tomber à zéro dans une partie du temps, alors qu'il a une vitesse notable aux époques d'observations.
« Le cinémographe Richard donne à la fois la vitesse à chaque instant et le total du chemin parcouru par le vent dans un intervalle quelconque; il est donc facile d'en déduire la vitesse moyenne vraie de chaque mois. Nous donnons dans le tableau suivant, pour chaque mois de 1889, le chemin total parcouru par le vent en kilomètres et la vitesse moyenne vraie correspondante en mètres par seconde.
Vitesse moyenne vraie au Bureau météorologique.
Chemio total Vitesse moyenne
km m
1889. Juillet 6.072 2,27
Août 5.740 2,l4
Septembre 4-786 i,85
Octobre 4169 i,56
Novembre 4-391 1,69
Décembre 4-992 1,86
(1) Moyenne pour 28 jours; lacune le 10 et le 11, pendant le déplacement de Tenregistreur.
(2) Moyenne pour 20 jours; lacune du i3 au 18, causée par le givre.
« Les observations des deux premiers mois, étant incomplètes pour le total du chemin parcouru, ne figurent pas sur ce tableau.
« Les vitesses moyennes vraies ainsi obtenues sont toutes plus faibles que les moyennes des vingt-quatre observations. La différence est de G, 12 m, les différences extrêmes étant 0,17 m (septembre) et 0,04 m (décembre).
« A la Tour Eiffel, où le vent est beaucoup plus régulier que près du sol, il n'y a pas de différence appréciable entre la moyenne vraie et la moyenne de vingt-quatre heures.
VL — Direction du vent.
« r Méthodes d'observation. — La direction du vent est enregistrée d'une manière continue au Bureau central au moyen d'une girouette ordinaire à deux ailes, très mobile, placée à l'angle nord-est de la tourelle; l'axe de cette girouette commande directement un cylindre vertical sur lequel est enroulée une feuille de papier ; une plume, mue par un mouvement d'horlogerie, descend en vingt-quatre heures suivant une génératrice du cylindre et marque ainsi à chaque instant la direction du vent.
« La circonférence qui correspond à une rotation complète du vent a sur le papier 157 m?n de longueur, et la plume descend exactement d'un centimètre par heure.
« A la Tour Eiffel, la girouette est installée en C (tig. 14). Elle se compose de deux roues montées sur un même axe horizontal et dont l'ensemble peut se mouvoir autour d'un axe vertical ; quand les roues ne sont pas orientées exactement dans la direction du verit, elles se mettent à tourner, ce qui change en même temps leur orientation. Cette disposition a l'avantage, tout en conservant une grande sensibilité à l'appareil, de diminuer les oscillations brusques que présentent fréquemment les girouettes.
« Au moyen d'un système de transmission électrique spécial, à trois fils seulement, imaginé par MM. Richard frères, tous les mouvements de la girouette se reproduisent à distance sur un cylindre vertical identique à celui de la girouette enregistrante du Bureau météorologique, que nous avons décrite plus haut. Les contacts sont établis de façon que la trans-
mission s'effectue par — j^ de circonférence, c'est-à-dire qu'il suffit que la
direction du vent change de — rr de circonférence, c'est-à-dire de 2**4o'45''
pour que le cylindre récepteur placé à une grande distance tourne dans le sens convenable de la même quantité; cet intervalle est tellement petit que la courbe reproduit exactement l'apparence des courbes obtenues par transmission mécanique directe. Pendant la durée de l'Exposition, l'appareil récepteur était placé à côté de ceux des anémomètres, dans la vitrine de MM. Richard frères; du mois de novembre 1889 au mois d'octobre 1890, il a été transporté dans la salle des machines de la Tour Eiffel, à la base du pilier Sud. EnQn, depuis le mois d'octobre 1890, il a été installé définitivement au Bureau météorologique même.
« Le dépouillement des courbes obtenues tant au Bureau qu'à la Tour Eiffel a été fait de la même manière, en relevant à chaque heure la direction du vent ; cette direction est notée en chiffres de o à 32, o correspondant à N., 2 à N.-N.-E., 8 à E., 16 à S., 24 à 0., et ainsi de suite.
La direction du vent est donc appréciée à moins de — de circonférence,
c'est-à-dire environ à 5° près, ce qui a paru suffisant. On a supprimé la direction du vent et noté calme toutes les fois que la vitesse du vent au moment de l'observation était inférieure à 0,5 m au Bureau météorologique et h i m k la Tour Eiffel, car en dessous de ces limites on n'est plus sûr que les girouettes obéissent au vent et s'orientent exactement. »
2° Direction du vent au Bureau météorologique et à la Tour Eiffel. — Nous donnons dans le tableau ci-contre le nombre de fois que le vent a soufflé de chaque direction dans tous les mois, et le nombre des calmes, en ne considérant, pour abréger, que les quatre quadrants N., E., S et 0., sans tenir compte des intermédiaires qui figurent en détail dans le rapport de M. Angot.
Il résulte de l'examen de ce tableau :
i"* Que le nombre des journées calmes est beaucoup plus grand à la base qu'au sommet de la Tour :15 p. 100 contre 2 p. 100;
2° Que les vents de la région du Nord et de celle du Sud sont beau- • coup plus fréquents au sommet qu'à la base.
Un tableau analogue, établi pour les cinq années suivantes, indique
la même proportion des calmes, mais une prédominance des vents du secteur Ouest par rapport aux autres.
Fréquence des différentes directions de vent en 1889 au B, C. M, et à la T. E. S,
PIBECTIONB
Sec leur Nortl (N,-E.àN.O,).
Secteur Est (N-E,àS.-E.) Secteur Sud (S.-E.àS,-0.^ Secteur Ouesï (S.^O.àN.-O.).
Calmes , , . .
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