L'atmosphère
Météo
Météorologie (Belliard-Salomon 1960)
MÉTÉOROLOGIE.
La météorologie étudie l'atmosphère et tous ses phénomènes internes. Son but principal est la prévision du temps. Les services météorologiques sont chargés de subvenir à tous les besoins de la nation dans ce domaine.
AÉROLOGIE.
L'aérologie étudie les phénomènes atmosphériques locaux, à faible échelle. Elle intéresse particulièrement lé vol à voile, car elle est chargée, entre autres, de l'étude des mouvements verticaux de l'atmosphère.
ATMOSPHÈRE.
Définition. — L'atmosphère est !a couche gazeuse qui entoure le globe terrestre. On peut penser que cette atmosphère a une forme d'ellipsoïde aplati, due :
a) à la force centrifuge ;
b) à la différence des températures existant entre le pôle et l'équateur, et créant une dilatation considérable de la masse atmosphérique dans la zone équatoriale (fîg. 1).
L'air est le gaz qui constitue l'atmosphère.
Fig. 1 — Une conception théorique de l'atmosphère.
MOUVEMENT DES MOLÉCULES.
Nous savons que l'air qui nous entoure est composé de molécules. Les méthodes les plus diverses, qui dépassent le cadre de cet ouvrage, ont permis de faire un recensement de ces molécules. (Le principe d'une des méthodes est basé sur le mouvement brownien.)
On estime, par cm³ d'air, à 0° C, sous une pression normale, leur nombre à : 27 X 1018 environ.
Ces molécules, à peu près toutes identiques, se déplacent à une vitesse de l'ordre de 500 m/s, en s'entrechoquant sans cesse, même dans l'air le plus calme.
Ce «grouillement» indescriptible est possible, grâce à l'espace relativement grand qui sépare deux molécules, par rapport à leur diamètre. Le nombre des chocs (5 X 109 environ par seconde), explique que chacune d'elle change 5 milliards de fois de direction par seconde.
Robert Browrt (1773-1858) découvrit ce grouillement auquel on donna le nom de mouvement brownien, bien que Brown ne soit pas parvenu à en comprendre la raison. Georges Gouy, Einstein, Jean Pétrin éclaircirent le mystère au début de notre siècle.
Ces rebondissements successifs, dûs aux heurts entre molécules (fig. 2) obéissent à des lois physiques précises. De cette conception statistique est née la théorie de la cinétique des gaz qui a permis de vérifier, par le calcul, des découvertes dues à l'expérience (Loi de Mariotte, par exemple).
Fig. 2. — Dans le vide usuel, les chocs ont lieu entre les molécules (1). Dans le vide moléculaire (libre parcours supérieur à. 6 cm), les chocs entre molécules ga2eusts sont rates. Les rebondissements se font surtout d'une paroi à l'autre. (2)
COMPOSITION CHIMIQUE DE L'AIR
1° AU SOL
La composition de l'air établie par Lavoisier :
20,81 % d'oxygène, 79,19 %
d'azote,
admise jusqu'en 1882 fut complétée par Lord Rayleigh et Sir William
Ramsay.
Actuellement, la composition de l'air s'établit comme suit :
100 litres d'air contiennent :
78,09 litres d'azote, 20,95 litres d'oxygène, 0,93 litre d'argon,
Une trace de: Néon, Hélium, Krypton, Hydrogène, Xénon
Ce mélange contient, en outre, en proportions très variables, certains éléments, qui jouent un rôle fondamental :
a) Des particules en suspension: poussières, bactéries, cristaux de sel marin,... Ces impuretés, réparties par les courants, sur l'ensemble du globe, modifient la visibilité et ont une influence sur les phénomènes de condensation.
b) De l'ozone, en simple trace au sol, mais relativement abondant à la hauteur de 30 km (fig. 20). Il rend la vie possible sur notre planète en absorbant les radiations solaires ultraviolettes de très courtes longueurs d'ondes qui détruisent tout organisme vivant.
c) Du gaz carbonique qui, tout en étant un régulateur thermique, est un produit essentiel des échanges vitaux.
d) De l'eau qui peut se présenter sous ses trois états : solide, liquide ou gazeux. L'eau joue un rôle considérable dans le bilan énergétique de l'atmosphère, car son changement d'état absorbe ou libère une forte quantité de chaleur.
2° EN ALTITUDE.
On pourrait croire que la composition de l'air varie avec l'altitude, les gaz les plus lourds stationnant dans les basses couches. Or les sondages effectués dans les hautes altitudes ne décèlent pratiquement pas de variations jusqu'à une soixantaine de km. Cette homogénéité est due aux brassages verticaux incessants de l'atmosphère.
LIMITES DE L'ATMOSPHÈRE.
Contrairement aux liquides, limités en hauteur par une surface, l'atmosphère ne se sépare du vide absolu qu'insensiblement. On ne peut donc parier avec précision d'une limite de l'atmosphère.
PRESSION ATMOSPHÉRIQUE.
Voir aussi : La pression atmosphérique La pression atmosphérique réduite
Définition: L'air atmosphérique exerce, perpendiculairement à toute paroi solide qui y est plongée, une pression que l'on appelle : Pression atmosphérique.
INTERPRÉTATION DE LA PRESSION.
Les molécules d'air, en état permanent d'agitation, viennent heurter la surface des corps solides qu'elles rencontrent. Chacun des chocs n'a qu'une minime importance, mais ils sont si nombreux qu'ils déterminent une pression de l'ordre de 1 kg/cm².
La vitesse des molécules reste constante tant que la température ne varie pas, mais, si l'on diminue de moitié, par exemple, le volume offert à ces molécules, le nombre de celles-ci, par unité de volume, va doubler. Les chocs conservent la même valeur, mais sont deux fois plus fréquents : la pression est doublée. Un gaz est d'autant plus comprimé que ses molécules sont plus voisines.
Lorsque la température de l'air augmente, la vitesse de déplacement des molécules croît et c'est sous forme de chaleur que nous percevons cette variation de vitesse. Pour donner un ordre de grandeur, nous dirons que ce qui nous fait différencier l'été de l'hiver, l'équateur du pôle, c'est 50 mètres par seconde en plus ou en moins.
EXPÉRIENCE DE TORRICELLI.
La mise en évidence de la pression atmosphérique par l'expérience de Torricelli (1643) est connue de tous les maîtres. Il nous semble inutile de développer ce paragraphe.
UNITÉS DE PRESSION ATMOSPHÉRIQUE.
Dans le système C.G.S., l'unité de pression (la barye) est la pression exercée par l'unité de force (la dyne) sur l'unité de surface (le cm2). Rappelons que la dyne est la force qui, en 1 seconde, communique à une masse de I gramme une accélération de 1 cm/s/s.
Le millibar vaut 1000 baryes. Il tend de plus en plus à remplacer le mm de mercure qui définissait auparavant l'unité de pression.
Le millibar vaut à peu près 3/4 de mm de mercure.
En effet :
Poids de la colonne de mercure
de 1 cm² de section et de 760 mm de hauteur (densité du mercure 13,6) :
13,6
X 76 = 1033,6 grammes.
Nous savons que le gramme-poids vaut g dynes (g = 981), évaluons en dynes le poids de cette colonne de mercure de 1 cm² de section :
981 x 1033,6 = 1013961 dynes ; Pression exercée par cm2 : 1 X 1013961 - 1013961 baryes.
Soit 1013,9 millibars.
Cette valeur 1013,9 est à peu près égale à 760 X 3/4
On mesure la pression atmosphérique à l'aide d'un baromètre.
DIFFÉRENTS TYPES DE BAROMÈTRES
1 ° BAROMÈTRE A MERCURE.
Son principe repose sur l'expérience de Torricelli. De nos jours, on construit des baromètres à mercure qui permettent d'apprécier la hauteur du mercure à 1/20 de mm près, (fig 3)
Fig. 3. — Pour lire correctementle baromètre, !a base du curseur, le sommet du ménisque (Ménisque : surface convexe qui se forme à l'extrémité supérieure de la colonne de mercure.) et l'œil de l'observateur doivent se trouver sur un même plan horizontal.
Fig. 3 bis. — Principe du baromètre de Vidi
L'organe de cet appareil sensible aux variations de pression est une boîte métallique (en maîllechort), dans laquelle on a fait un vide assez poussé.
La partie supérieure de cette coquille barométrique est mince et présente des cannelures pour lui permettre de se déformer sous l'action de la pression atmosphérique.
Les déformations sont amplifiées par un système de leviers B et transmises à une aiguille mobile A qui se déplace le long d'un cadran gradué par comparaison avec un baromètre a mercure.
Pour éviter l'écrasement de la capsule sous l'action de la pression atmosphérique, il est nécessaire de placer un ressort à l'intérieur ou à l'extérieur de cette capsule. Ce ressort s'infléchit plus ou moins, suivant la valeur de la pression atmosphérique,
3° BAROMÈTRES ENREGISTREURS OU BAROGRAPHES (fig. 4).
Fig. 4 Baromètre enregistreur.
Le principe de fonctionnement est le même que pour les baromètres anéroïdes. Plusieurs capsules superposées additionnent les déformations, et l'extrémité de l'aiguille mobile porte une plume encrée qui inscrit sur un diagramme enroulé autour d un cylindre, animé d'un mouvement de rotation uniforme, les variations de la pression atmosphérique.
VARIATIONS DE LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE.
1°) EN UN MÊME LIEU.
a) Variations quotidiennes faibles et régulières. — Ces variations de pression semblent être dues à une sorte de marée atmosphérique, peu sensible dans nos régions (1 millibar), plus marquée dans les régions tropicales (quelques millibars) (fig. 5).
fig 5, —Variations quotidiennes dft'ta pression atmosphérique en un même lieu.
b) Variations irrégulières. — Elles sont fréquentes dans nos régions et proviennent des perturbations atmosphériques.
2°) EN ALTITUDE.
La répartition en altitude des molécules d'air dépend de deux facteurs :
a) du poids de ces molécules
qui les entraîne vers le sol où elles s'entassent ;
b) de leur agitation qui
tend à les disperser à travers l'espace interplanétaire.
De ces deux facteurs, aux effets opposés, naît un état d'équilibre qui se traduit par un raréfaction de l'air avec l'altitude.
Pour des altitudes croissant de 5 en 5 km, le nombre des molécules décroît, à peu près, de la moitié de leur valeur, par unité de volume (fig. 6 et 7) Cette diminution du nombre des molécules avec l'altitude détermine, suivant une loi logarithmique, une diminution de pression.
Fis. 6. — Variation de la pression atmosphérique en altitude.
À mesure que l'on s'élève, le nombre de molécules' d'oxygène par exemple (petite sphères blanches dans les cubes) diminue et la pression de ce gaz faiblit.
Fig. 7. — L'air se détend à mesure que l'on s'élève. Un volume au sol devient 2 V à 5000 m, 4V à 10000 m, 5V aux environs de I 1000 m.
D'autre part, à mesure que l'air s'élève dans l'atmosphère, le poids de la colonne d'air qui se trouve au-dessous de l'observateur n'agit plus sur le baromètre.
La loi de décroissance de la pression atmosphérique n'est pas simple, car l'air étant compressible, la pression diminue plus rapidement dans les basses couches que dans les couches élevées. C'est Laplace qui a établi pour !a première fois la loi de décroissance compte tenu de la compressibilité de l'air.
MESURE DES ALTITUDES : ALTIMÈTRES — BAROGRAPHES.
La loi de décroissance de la pression avec l'altitude sur une même verticale ayant été démontrée, il est facile de mesurer des altitudes à l'aide d'un baromètre.
Le principe de l'altimètre (fig. 8) est le même que celui du baromètre anéroïde. On a remplacé la graduation de pression par une graduation d'altitudes. Le cadran des altitudes est mobile par rapport à l'ensemble pour permettre les corrections nécessaires.
TEMPÉRATURE
NOTION DE TEMPÉRATURE.
Nous savons que l'agitation moléculaire s'accroît si la température augmente et qu'elle décroît si la température diminue. Ce qui est vrai pour l'air est également vrai pour tous les corps solides, liquides ou gazeux.
Nous dirons que la chaleur est de l'énergie absorbée sous forme de mouvement. Si l'agitation cesse, le corps ne contient plus aucune énergie calorifique ; sa température égale le 0° absolu, soit -273° C.
PROPAGATION DE LA CHALEUR.
Conduction (Cd sur la fig. 9): Lorsqu'un corps s'échauffe localement, le mouvement des molécules situées dans la partie soumise à l'accroissement de température gagne de proche en proche, pour atteindre des parties de plus en plus éloignées. Ce transport de chaleur s'opère par transfert moléculaire. Les gaz sont très mauvais conducteurs. Ce mode de propagation a des effets pratiquement négligeables dans l'économie thermique de l'atmosphère.
Convection (Cv sur la fig. 9): La chaleur peut se propager par déplacement du fluide provenant des parties chauffées par suite des variations de leur densité.
Fig- 9. — Modes de propagation de la chaleur.
Lorsqu'un corps s'échauffe localement, le mouvement des molécules situées dans la partie soumise à l'accroissement de température gagne de proche en proche, pour atteindre des parties de plus en plus éloignées. Ce transport de chaleur s'opère par transfert moléculaire. Les gaz sont très mauvais conducteurs. Ce mode de propagation a des effets pratiquement négligeables dans l'économie thermique de l'atmosphère.
Convection: La chaleur peut se propager par déplacement du fluide provenant des parties chauffées par suite des variations de leur densité.
Les molécules d'air en contact avec un poêle s'échauffent, deviennent plus légères, s'élèvent et sont remplacées par des molécules plus froides. Ainsi s'établit un courant de convection. Le même phénomène s'observe à l'air libre. La particule d'air en contact avec un sol chaud s'échauffe.
Il se forme ce que l'on appelle la couche limite thermique chaude qui émet des ascendances que nous étudierons dans la section Mouvements Atmosphériques A Faible Échelle (fig 9 bis)
Fig. 9 bis, — Convection thermique sur un sol chaud.
Rayonnement (Rc. et Ro sur la fig. 9): Les corps chauds émettent clans l'espace, presque instantanément, des rayons dits calorifiques qui se propagent en ligne droite dans le vide, dans les gaz et à travers certains corps. C'est le phénomène du rayonnement.
Ces rayons calorifiques ne différent des rayons lumineux que par leur longueur d'onde plus grande. Remarquons que le rayonnement émis par un corps possède une longueur d'onde d'autant plus grande que sa température est plus basse.
THERMOMÈTRES.
On repère la température de l'air avec un thermomètre.
Le thermomètre indiquant obligatoirement sa propre température (température de son réservoir) il faut le soustraire à tout apport de chaleur rayonnée, si l'on veut avoir la température de l'air ambiant.
Tous les instruments de météorologie sont groupés dans un abri orienté face au nord et laissant l'air circuler librement (fig. 10 et 11).
Fig. 10. — Abri météo. Voir Aussi : Construis ta Station Météo
Fig. 11. — Instruments de mesure dans l'abri météo.
1 et 2. Thermomètres - 3. Psychromètre - 4, Barographe - 5. Thermographe
Les principaux thermomètres utilisés en météorologie sont :
Thermomètre à mercure. — II est gradué de — 30° à + 50°. Si l'on ne dispose pas d'un abri et qu'on veuille connaître la température de l'air ambiant, on emploie le thermomètre fronde (fig. 12). C'est un thermomètre ordinaire que l'on fait tourner vivement pendant une minute à l'extrémité d'une ficelle. Ceci est exécuté à l'ombre et face au vent.
Fig. 11 bis. — Lecture du
thermomètre à mercure :
1 et 3. Mauvaises lectures (rayon visuel oblique) ;
2. Bonne lecture. Remarquer que l'observateur tient un écran à la main pour ne
pas souffler sur le thermomètre.
Fis. 12. — Thermomètre fronde
Thermomètre à maxima (fig. 13). — Comme son nom l'indique, il repère la température la plus élevée subie par le thermomètre. Il comporte un étranglement. Le mercure, sous l'effet d'une élévation de température, se dilate et passe par l'étranglement.
Quand la température décroît, le mercure ne peut refluer dans le réservoir, car son propre poids ne peut lui faire franchir l'étranglement. L'instrument est remis en état de marche par de petites secousses qui font redescendre le mercure.
fig. 13 Thermomètre à maxima
Thermomètre à minima (fig. 14).—C'est le thermomètre à alcool qui est utilisé. Dans le tube capillaire est placé un petit index en émail (I). Lorsque !a température diminue, l'index est entraîné par le ménisque qui limite la partie supérieure de la colonne d'alcool. Si la température augmente, l'index reste en place. Sa partie supérieure indique la température minimum.
Fig. 14. — Thermomètre à minima
Thermomètre enregistreur (fig. 15).
Une lame bimétallique ou un tube (T) en métal élastique, aplati et légèrement courbe, sert d'organe sensible aux variations de température. Le tube est rempli d'un liquide, comme l'alcool, qui peut se dilater. Les variations de volume du liquide modifient la courbure du tube, dont l'extrémité libre" se déplace.
Le mouvement, amplifié par des leviers coudés, est transmis à un style muni d'une plume. Ce style se déplace sur un cylindre animé d'un mouvement de rotation uniforme R. Le cylindre fait un tour par semaine. Tous les lundis, la feuille sur laquelle sont inscrits les diagrammes est changée.
VARIATIONS DE LA
TEMPÉRATURE EN UN MÊME LIEU
Les positions relatives de la terre et du soleil déterminent :
a) Des variations de température diurnes régulières. Le minimum se produit peu après le lever du soleil et le maximum au début de l'après-midi (fig. 16) ;
Fig. 16. — Variations diurnes moyennes de la température.
b) Des variations annuelles : l'hiver, les rayons du soleil arrivent plus obliquement sur la terre que l'été ;
c) Des variations irrégulières dues aux changements de temps.
VARIATIONS DE LA TEMPÉRATURE AVEC L'ALTITUDE.
La couche atmosphérique au sein de laquelle la température décroît avec l'altitude a reçu le nom de troposphère (fig. 17). Cette région contient les 3/4 de la masse atmosphérique totale ; elle reste encore actuellement le domaine de l'utilisation pratique en aviation.
Fig. 17 — Variations schématiques de la température avec l'altitude
Elle est le siège de perturbations (pluie, neige, givre, cyclones...) et les nuages s'y trouvent presque tous concentrés. Notons encore que dans cette région de l'atmosphère, la régularité de la décroissance de température est assez souvent troublée par des croissances momentanées accidentelles, appelées inversions de température.
Celles-ci n'intéressent, en général, que d'assez faibles épaisseurs. La couche surmontant la troposphère et dans laquelle la température reste constante en altitude est la stratosphère. La surface idéale séparant la troposphère de la stratosphère porte le nom de tropopause.
Celle-ci n'a, ni la même altitude, ni la même température en tous les points du globe. Notons ce phénomène curieux que dans la stratosphère, les pôles sont plus chauds que l'équateur (fig. 18).
Fig. 18. — Variations de la température avec l'altitude : 1. à l'Équateur - 2. à nos latitudes - 3. aux pâtes.
La hauteur et la température de la tropopause varient ainsi en un même lieu au hasard des conditions météorologiques du moment (fjg. 19).
Fig 19 — Variations d'altitude de la tropopause à Paris (mois de juin).
En 1951, à l'Assemblée de l'Union de géodésie et géophysique internationale, des limites supérieures à la stratosphère furent proposées {fig. 20).
Fig. 20. — Division de l'atmosphère basée sur les variations de température.
Dans la figure, nous distinguons au-dessus de la stratosphère :
a) La MÉSOSPHÈRE. — Dans cette région moyenne, séparée de la stratosphère par la stratopause, on observe un réchauffement de la température pendant les 20 premiers kilomètres, puis un refroidissement dans les 20 derniers.
b) La THERMOSPHÈRE, séparée de la mésosphère par la mésopause. La courbe des températures indique un réchauffement régulier dans cette « couche » de l'atmosphère.
c) L'EXOSPHÈRE. — Au-delà d'une certaine altitude, les molécules ne sont plus soumises à l'attraction terrestre et l'atmosphère cesse. La température perd alors son sens comme toutes les grandeurs physiques. La thermosphère est remplacée par l'exosphère.
Cette division de l'atmosphère est basée sur des variations de température. Une autre division peut être fondée sur des considérations électriques : nous ne l'envisagerons pas dans cet ouvrage.
HUMIDITÉ
L'eau peut exister dans l'air sous ses trois états ; solide (nuages de glace, neige, grêle), liquide (brouillards, pluie, nuages), gazeux (vapeur d'eau). L'air le plus limpide contient toujours une certaine quantité de vapeur d'eau invisible.
PHÉNOMÈNES RELATIFS AUX CHANGEMENTS D'ÉTATS DE L'EAU ATMOSPHÉRIQUE.
SATURATION. — Rappelons simplement que, pour une température et une pression données, un certain volume d'air ne peut contenir qu'un poids maximum, bien déterminé, de vapeur. Cet état limite s'appelle état de saturation.
La vapeur d'eau est alors dite saturante. Cette quantité maximum de vapeur d'eau que peut contenir un volume d'air donné croît avec la température et décroît légèrement avec la pression (fig. 21).
Fig. 21. — Quantité maximum de vapeur d'eau que peut contenir 1m³ d'air (ordonnées) en fonction de la température (abscisses).
Nous constatons que celle quantité maximum croît avec la température. Chaque point M a deux coordonnées.
Quand M est en M0 la pression du la vapeur réellement contenue dans l'air est maximum : la vapeur est saturante.
Quand M est. en M1 au-dessous de la courbe, la prèssiion de la vapeur d'eau est inférieure à la pression .saturante : la vapeur est sèche.
Quand M est en M2. au-dessus de la courbe, la pression de la vapeur est supérieure à la pression saturante: la vapeur en excédent se condense.
Supposons une masse d'air à une température de 30° contenant de la vapeur d'eau sous 13 mm de pression (ce qui correspond environ à 13 g par m³).
À 15°, l'humidité devient saturante.
À 5° l'air ne contient plus que 6,8 g de vapeur d'eau par m³. La différence, 6,2 g s'est condensée en gouttelettes liquides.
CONDENSATION, —Si la température d'une masse d'air sec diminue progressivement, le niveau de saturation, ou point de rosée, peut être atteint et entraîner la condensation.
ÉVAPORATION. — L'air, dont la température s'élève, peut contenir une plus grande quantité de vapeur d'eau. Les gouttelettes d'eau qu'il contient se vaporisent. La disparition rapide de certains nuages ou brouillards s'explique par ce phénomène.
CONDENSATION SOLIDE (Phénomène inverse de la sublimation). — Phénomène qui se produit lorsque de la vapeur d'eau passe directement de l'état gazeux à l'état solide, sans connaître l'état liquide intermédiaire.
HUMIDITÉ ABSOLUE
L'humidité absolue est le nombre de grammes de vapeur d'eau contenue dans 1 m³ d'air.
HUMIDITÉ RELATIVE
La sensation physiologique d humidité ou de sècheresse ne dépend pas de la quantité variable de vapeur d'eau contenue dans l'air, mais du rapprochement ou de l'éloignement de l'état de saturation.
Il est donc important de chiffrer l'éloignement du point de saturation. L'état hygrométrique ou humidité relative est le rapport entre la quantité f de vapeur d'eau existant réellement dans l'air (humidité absolue) et la quantité F qui permettrait d'atteindre l'état de saturation dans les mêmes conditions de température et de pression. Ce rapport est multiplié par 100 pour avoir un pourcentage.
h en % = 100f / F
APPAREILS DE MESURE
1° HYGROMÈTRE ENREGISTREUR A CHEVEUX (fig. 22).— Une mèche de cheveux M a la propriété de s'allonger dans l'air humide et de se raccourcir dans l'air sec. Cette propriété est utilisée pour mesurer l'humidité de l'air. L'hygromètre transmet les variations de longueur de la mèche de cheveux à un style se déplaçant sur un cylindre R en mouvement uniforme de rotation. Il existe aussi l'hygromètre à cheveux à lecture directe.
Fig. 22. — Hygromètre enregistreur à mèche de cheveux.
2° PSYCHROMÈTRE (fig. 23). — Le psychromètre est composé de deux thermomètres ordinaires, dont l'un a son réservoir entouré d'une, mousseline maintenue humide grâce à un petit récipient rempli d'eau.
Fig. 23 — Psychromètre.
Voir aussi :
L'hygromètre
L'évaporation de l'eau sur le réservoir du thermomètre est d'autant plus rapide que l'air est plus sec ; comme l'évaporation de l'eau nécessite l'apport de 600 calories par gramme, cette quantité de chaleur est prise sur le réservoir, lequel se refroidit.
La différence de température h entre les deux thermomètres permet, grâce à des tables établies par Rignault, de calculer l'humidité relative (voir partie pédagogique).
VARIATIONS DE L'HUMIDITÉ.
a) RÉGULIÈRES. — L'humidité relative est basse dans la journée et élevée au moment du minimum de température.
b) IRRÉGULIÈRES. — Ces variations irrégulières sont dues au renouvellement des masses d'air en un même lieu.
SONDAGE - RADIOSONDAGE
Pour connaître la direction et la vitesse du vent en altitude, on lâche un ballon gonflé à l'hydrogène, de force ascensionnelle connue (200 mètres par minute). Le ballon a une vitesse ascensionnelle de 200m par minute lorsque, supportant un poids de 150 g. il reste en équilibre indifférent dans un air calme.
En considérant que la vitesse de ce ballon reste a peu près constante pendant son ascension, son altitude peut être obtenue à tout moment par un chronomètre. Si ce ballon est suivi dans l'espace avec la lunette d'un théodolite (fîg. 24); on peut noter à intervalles réguliers les inclinaisons sur le limbe vertical et les azimuts sur le limbe horizontal.
Fig. 24.—Théodolite : mesure de
la position du ballon B
(In : inclinaison - Az : azimut).
Connaissant h1, h2 (fig.
25) et i1, i2, en résolvant !es triangles on calcule d1 (triangle AOA') d2
(triangle BOB'). Si ces valeurs obtenues sont reportées à une échelle quelconque
sur un graphique avec l'azimut correspondant Az1, Az2 (fig, 26), on obtient
ainsi les diverses projections du ballon à des temps déterminés t1, t2. On peut
en déduire la vitesse du vent aux altitudes considérées.
Fig, 25. — A et
B, deux visées d'un ballon
Fig. 26 — Report des visées A et B sut un graphique de dépouillement.
RADIOTHÉOLODITE
Par temps couvert, on emploie le radiotliéolodite. Aux États-Unis, a été nus au point un radiothéolodite permettant de mesurer au 1/10 de degré l'azimut de l'inclinaison d'un émetteur emporté par un ballon-sonde.
RADIOSONDAGE
Le radiosondage est un procédé de sondage de l'atmosphère par ballon libre. La radio-sonde (fig. 27) emporte dans une nacelle son baromètre, son thermomètre et son hygromètre (fig. 28), Les indications fournies par ces appareils sont transmises automatiquement sous forme de signaux, par un émetteur radioélectrique.
Un récepteur au sol enregistre automatiquement les signaux. Quand le ballon explose, la nacelle ne descend que lentement grâce à un parachute et l'émission continue.
Fig. 27. — Radiosonde et ballon au cours d'une ascension.
Fig.28. — Radiosonde. On distingue dans la partie gauche : la capsule barométrique le en haut et le thermomètre en bas. L''hygromètre n'est pratiquement pas visible.
Fig, 28. — Radio météorographe. Le moteur M, alimenté par la pile P, fait mouvoir un balai B qui vient frotter successivement sur les bras explorateurs b1 (Hygromètre), b2 (thermomètre), b3 (baromètre). Les bras explorateurs changent de position lorsque l'humidité, la température et la pression varient. Ces chargements de positions s'inscrivent dans les transmissions radios de l'émetteur E.
UTILISATION DU RADAR EN MÉTÉOROLOGIE
La météorologie utilise le radar, soit pour la détection des nuages et précipitations, soit pour la mesure du vent en altitude.
DÉTECTION DES NUAGES ET PRÉCIPITATIONS. - Les ondes utilisées (10 à 3 cm), en frappant des gouttes d'eau d'une dimension suffisante ou des particules de glace, sont capable de fournir un écho. La portée de détection varie de 20 à 150 km.
MESURE DU VENT. — Il s'agit de rendre solidaire du ballon-sonde ou de l'équipage de radiosondage un système permettant de réfléchir les ondes. Le radar, en suivant le ballon, donne à tout instant la distance du ballon, son azimut et son inclinaison.
On emploie, soit un filet spécial de nylon, imprégné de peinture métallique, soit un miroir constitué par des panneaux métalliques, soit un système d'antennes dipôles accordées sur la longueur d'onde à réfléchir.
APPLICATIONS PÉDAGOGIQUES
ATMOSPHÈRE
BUTS DE CETTE SECTION :
— Donner à l'enfant les
possibilités de bien concevoir l'atmosphère ;
— Lui rendre familier l'« Océan
aérien » en tant que substance réelle ;
— Le familiariser avec les appareils
de mesure ;
— L'habituer au report des données sur graphiques.
COMMENT Y PARVENIR :
— Suggestions d'observations, d'expériences, de sujets d'exercices et de réflexions, ainsi que de discussions.
MÉTÉOROLOGIE - AÉROLOGIE
DISCUSSIONS :
- De l'utilité pratique que
présente la connaissance des données météorologiques dans la vie courante.
-
De l'influence du temps sur le comportement des êtres humains.
- De la
nécessité de la connaissance des données météorologiques pour la circulation
aérienne et maritime.
- De l'utilité de la connaissance des conditions météorologiques : Pour la circulation routière ; Pour la prévision (par extrapolation) de sinistres possibles et de mesures préventives dans les cas :
- d'inondations, d'incendies de
forêts ;
- de détériorations des bâtiments ;
- d'accidents de personnes ;
- de marchandises périssables avariées en cours de transport ;
- de retards
dans l'exécution de certains travaux ;
Dans certaines expertises ;
Dans l'établissement de projets de construction de réservoirs, de barrages, d'égouts, de systèmes de drainage...
— L'activité humaine est souvent dépendante des saisons ou des conditions météorologiques.
— On dit souvent : « Le temps, c'est de l'argent », Que penser de la modification amusante de ce proverbe : « Connaître le temps, c'est gagner de l'argent » ?
— Un grand nombre de
professions dépendent plus ou moins des conditions météorologiques :
—
Aviation, bâtiment, ponts et chaussées ;
— Agriculture, pêche côtière ;
—
Industries hôtelières et touristiques ;
— Activités artisanales telles que :
Couture, Mode, Fourrures, Chapellerie, Parapluies, Imperméables ...
— Des relations entre îa météorologie et la médecine.
— De la responsabilité morale du météorologiste.
— De l'influence des conditions météorologiques sur la densité et le degré de civilisation de la population de certaines régions du globe.
— Des relations entre la connaissance de plus en plus approfondie des « faits météorologiques » et le progrès dans certains domaines de la science.
— Des raisons qui peuvent conduire un jeune homme à choisir la profession de météorologiste.
ATMOSPHÈRE MATÉRIEL
Carafe - Cuvette - Feuille de papier - Parapluie - Ballons en baudruche - Baguette d'environ 1 m de longueur - Ficelle fine - Balance - Roue de voiture - Pompe à bicyclette avec « raccord » - Papier millimétré (facultatif) - Bouteille - Bouchon - Entonnoir en verre.
EXPÉRIENCES
— Retourner une carafe dans une cuvette d'eau ; l'air contenu dans la carafe empêche l'eau de monter. Pencher la carafe. Des bulles d'air s'en échappent et l'eau prend la place de l'air.
— Fermer une bouteille avec un bouchon traversé par la partie effilée d'un entonnoir en verre. Remplir, en une seule fois, d'eau colorée, l'entonnoir. L'eau ne peut entrer dans la bouteille qu'au fur et à mesure que l'air s'en échappe, sous forme de bulles qui traversent le liquide contenu dans l'entonnoir.
Conclusion. — Le vrai vide n'existe pas autour de nous. L'air invisible occupe toute place Vide.
— On sent l'air quand on se déplace rapidement, sans protection contre lui.
— Agiter une feuille de papier : on éprouve sa résistance.
— Retenir un parapluie ouvert par grand vent : on se rend compte de sa force.
Conclusion, — L'air existe toujours et partout. L'air nous entoure de toutes parts.
— Gonfler généreusement et également deux ballons (identiques) en baudruche. Attacher en équilibre les ballons aux extrémités d'une baguette suspendue à un fil par son milieu. Libérer l'air d'un des ballons : équilibre détruit.
— Peser une roue de voiture équipée d'un pneumatique non gonflé. Gonfler le pneumatique au-dessus de la pression normale. Peser à nouveau.
Conclusion. — Lair est pesant.
EXERCICES
— Le maître pourra compléter sa
leçon sur la composition de l'air en faisant chercher les différents éléments :
— solides : poussières, microbes, spores, pollen, sels en suspension (petites
particules),
— liquides : humidité,
— gazeux : fumées, odeurs, vapeurs,
qui peuvent se trouver dans l'atmosphère.
— Établir une liste des différents
gaz qui peuvent se répandre dans l'atmosphère :
— fumées des feux : cigarettes
(!), maisons, camps, usines, trains ; .- gaz des automobiles, des motocyclettes,
des avions ;
— gaz des bouteilles d'eaux minérales (!) ;
— gaz des marais
;
— gaz provenant de la décomposition des matières vivantes ...
— tracé des caractéristiques du relief et de l'atmosphère à différents niveaux (Mont Everest, troposphère, stratosphère).
ENQUÊTES
— Réunir le plus de renseignements possibles sur les altitudes de croisière des avions modernes (avions commerciaux, lignes régulières, avions militaires et civils).
— Remarquer qu'actuellement la majorité des vols sont effectués dans les basses couches de l'atmosphère, où l'air est le plus dense (moteurs à combustion).
— Rechercher des renseignements intéressants sur les vols stratosphériques.
— Se renseigner sur lés principaux problèmes et difficultés soulevés par le vol en haute altitude. Essayer de les analyser et d'en chercher les causes (moindre densité, quantité moindre d'oxygène, diminution progressive de température et de pression).
DISCUSSIONS
— Discuter cette idée : l'atmosphère est comme un « empilement de couches horizontales ».
— Dans l'immense « océan aérien », nous ressemblons à de minuscules êtres, vivant dans la vase des grands fonds.
— Rechercher les raisons pour lesquelles l'homme veut voler en haute altitude et surtout dans ta stratosphère.
— Raisons pour lesquelles on peut se permettre d'établir des pistes d'atterrissage et de décollage plus courtes sur des aérodromes côtiers que sur des terrains de montagne.
— Nécessité, pour les avions stratosphériques, de posséder une cabine étanche.
PRESSION ATMOSPHÉRIQUE
MATÉRIEL
Ballon en baudruche - Verre - Boîte à conserve - Seau - Bouteille à large goulot (genre bouteille à lait) et bouchon correspondant - Feuille de caoutchouc très mince - Baromètre-Une pile de 100 cahiers - Feuille de papier - Morceau de coton - Pistolet d'enfant à air comprimé et fléchette à ventouse.
EXPÉRIENCES.
1°) Se reporter à l'expérience des deux ballons (expérience sur le poids de l'air). L'air exerce une pression qui dilate la baudruche.
2°) Réaliser l'expérience bien connue du verre plein d'eau recouvert d'une feuille de papier et que l'on retourne. L'eau ne tombe pas si l'on a pris la précaution d'appuyer sur le papier pour chasser entièrement l'air.
3°) Obtenir un vide relatif dans une bouteille à large goulot en y jetant un petit morceau de coton enflammé. Couvrir rapidement avec une feuille de caoutchouc léger, humide.
Une dépression se produit vers l'intérieur. Pourquoi ?
4°) Passer pendant une ou deux minutes la bouteille à large goulot à la vapeur d'eau. Fermer avec un bouchon hermétique. Laisser refroidir. Le bouchon deviendra difficile à enlever. Pourquoi ?
5°) Avec un pistolet d'enfant, envoyer sur le mur une fléchette à ventouse en caoutchouc. La ventouse reste collée au mur. Pourquoi ?
Conclusion. — L'air exerce une pression.
1 °) Relever l'indication de pression atmosphérique donnée au sol par un baromètre. Transporter l'instrument au sommet d'une colline ou au dernier étage d'un immeuble élevé : on constatera une diminution notable de pression (1 mm pour 11 m).
2°) Prendre une boîte à conserve percée de trois trous à des hauteurs diverses. La remplir d'eau. Constater la trajectoire différente des trois jets. Transposer en prenant pour sujet l'atmosphère.
3°) La pression exercée par une pile de 100 cahiers, posée sur la main à plat, est deux fois plus forte que lorsque la main supporte seulement une pile de 50 cahiers.
La pression des cahiers est due au poids des cahiers.
La pression de l'air est due au
poids de la masse d'air située au-dessus du point considéré :
- au sol,
sensiblement égale à 1 kg/cm2 ;
- à 5000 m environ, sensiblement égale à 500
g/cm².
Conclusion. — La pression de l'air diminue avec l'altitude.
OBSERVATIONS
— Relever la pression atmosphérique donnée par le baromètre de ia classe à 8h30 et 13h30 par exemple, pendant plusieurs jours de suite.
(Nous nous empressons de préciser que, pour mesurer les variations de pression dans le temps, rien ne vaut le baromètre de Torricelîi ; mais hélas, !e mercure est très cher à l'achat. Tous les soi-disant baromètres élémentaires que l'on peut construire n'offrent pas assez de précision).
Conclusion. — La pression atmosphérique Varie en un même Heu.
— Emprunter un barographe et le faire observer pendant une semaine. Remarquer comment est enregistrée la pression atmosphérique sur le graphique du rouleau.
Observer les rapports entre les montées et les descentes de ia ligne et les changements du temps.
— Se procurer, si possible, un altimètre : remarquer qu'il donne une indication d'altitude en fonction de la pression atmosphérique.
Remarquer également que l'indication donnée est l'altitude au-dessus du niveau de la mer, ou au-dessus d'un lieu quelconque sur lequel l'appareil a été réglé, mais qu'il ne donne pas nécessairement l'altitude au-dessus du sol survolé par l'avion.
EXERCICES
— Construire un baromètre à mercure toutes les fois que cela est possible.
— Calculer la valeur de la pression atmosphérique.
— Calculer la pression
atmosphérique que supporte le corps humain au niveau de la mer (sensiblement 1
kg/cm²).
La surface totale du corps est de l'ordre de 3 m², soit : 1 kg x
30000 = 30000 kg ou 30 tp
— Évaluer approximativement la hauteur d'une colline à l'aide d'un baromètre anéroïde.
— Se procurer des graphiques de pressions atmosphériques dont l'enregistrement aura été fait :
1 ° pendant une certaine période d'hiver ;
2° pendant une période égale de beau temps d'été.
Comparer:
— Relever la pression atmosphérique, deux fois par jour, à 8h30 et à 13h30. Reporter les résultats sur un graphique (voir fig. 29).
Fig. 29. Trait pointillé : pressions relevées à 8h30. Trait plein : pressions relevées à 13h30.
Les pressions relevées le matin seront indiquées en noir et celles relevées le soir en rouge, par exemple.
— Calculer la pression moyenne pour chaque journée ; faire un graphique des pressions moyennes, pour une période donnée.
— Le millibar vaut 3/4 de mm de mercure.
Calculer, en millibars, la pression moyenne, pour chaque jour d'une semaine par exemple. Faire le graphique correspondant en portant les millibars en ordonnées au lieu de millimètres.
ENQUÊTES
TRAVAIL DE GROUPE. — Faire une enquête dans le voisinage pour savoir si de nombreuses personnes possèdent un baromètre. Leur demander si elles sont d'avis que les variations de pression indiquées par leur instrument sont en liaison avec les variations du temps. En tirer un pourcentage.
DISCUSSIONS
— Comment se fait-il que nous ne soyons pas écrasés par la terrible pression atmosphérique que le corps humain supporte (environ 30 tonnes pour un adulte) ?
— Des rapports entre les variations de la pression atmosphérique et les changements d'état du ciel.
— Serait-il possible de fabriquer un baromètre à eau ?
Chercher les raisons qui font que, pour cet instrument, on emploie le mercure de préférence à l'eau ou à l'alcool.
— Comparer (avantages et inconvénients) ; le baromètre anéroïde et le baromètre à mercure.
RELATIONS INTER-ÉCOLES.
— S'entraider ; se prêter des instruments ou des graphiques ; se communiquer des résultats pour une période convenue à l'avance de manière à provoquer des comparaisons et des discussions intéressantes.
VISITES
Organiser une visite à la station météorologique la plus proche.
Entre autres, observer attentivement les instruments servant à indiquer la pression atmosphérique.
Si possible observer un météorologiste relevant les indications de pression atmosphérique.
TEMPÉRATURE MATÉRIEL
Deux thermomètres de forme et de volume différents - Ficelle solide - Papier millimétré (si possible) - Graphiques de températures d'hiver et graphiques de températures d'été. - Eau chaude - Eau froide - Eau tiède - Feuille de carton - Torche électrique - Feuille de papier blanc.
EXPÉRIENCES
— Exposer au soleil deux thermomètres très différents de forme et de volume. Constater qu'ils n'indiquent pas la même température.
Les remettre en harmonie en les transportant à l'ombre et en les utilisant en thermomètres! frondes (voir fig. n° 12 dans le cours).
Conclusion. — Un thermomètre n'indique réellement la température de l'air que si la température de son réservoir est en équilibre avec la température de l'air.
— Noter les températures prises d'heure en heure dans la cour de l'école (thermomètre à l'ombre, éloigné du mur, bien aéré).
Conclusion. — La température varie en un même lieu.
— Mettre une main dans l'eau chaude, l'autre dans l'eau froide, puis plonger en même temps les deux mains dans l'eau tiède. Sensation de température différente à la main droite et à la gauche.
Conclusion. — Nos sens nous trompent d'où la nécessité de posséder un instrument précis pour les mesures de température.
— Faire un trou carré, de 5 cm de côté à peu près, dans une feuille de carton. Assombrir la pièce le plus possible.
Tenir le carton à une distance de 25 cm d'une feuille de papier blanc. Prendre une torche électrique et la tenir à 25 cm de la feuille de carton, à la verticale du trou (position du soleil au solstice d'été).
Marquer au crayon la surface illuminée. Ensuite déplacer simplement la torche éclectique de façon que ses rayons arrivent obliquement, par rapport à la surface blanche. Marquer la nouvelle surface illuminée (fig. 30).
Fig. 30. — Surface illuminée plus grande en 2 qu'en 1.
Conclusion. — II en est de même pour les rayons du soleil : quand ils arrivent obliquement par rapport à la surface de la terre, la même quantité d'énergie rayonnante se répand sur une surface plus grande et chaque unité de surface en reçoit moins.
OBSERVATIONS.
— Observer des photographies se rapportant aux faits suivants :
- Il fait plus froid au sommet des montagnes que dans les vallées.
- Sur les très hauts sommets il existe des neiges éternelles.
- Les aviateurs qui volent en altitude s'habillent d'une manière chaude et confortable. Conclusion. — La température varie avec l'altitude.
— Observer que l'Esquimau et le noir d'Afrique équatoriale ne se vêtent pas de la même façon.
Observer que nous qui sommes dans des régions situées à peu près à mi-chemin du pôle et de l'équateur, nous nous habillons de vêtements qui sont sensiblement le juste milieu entre les deux (gravures).
Conclusion. — La température varie avec la latitude.
— Se procurer un thermomètre-enregistreur, un thermomètre à minima et un thermomètre à maxima.
Observer le fonctionnement des instruments, pendant deux ou trois jours.
EXERCICES
— Utiliser un thermomètre-fronde.
C'est un thermomètre ordinaire, muni d'un petit anneau en haut. On l'attache à l'extrémité d'une ficelle et on îe fait tourner rapidement pendant une minute environ (voir croquis dans le cours, fig. 12).
— S'exercer à placer un thermomètre de façon qu'il soit soustrait à tout apport de chaleur rayonnée : 1,80 m environ au-dessus du sol, dans un endroit bien aéré, à l'ombre, et éloigné des murs.
— Apprendre à lire correctement un thermomètre (œil à l'horizontale du haut de la colonne de mercure ou d'alcool).
— Noter les températures à 8h30 et à 13h30 pendant une période donnée.
— Reporter les résultats sur un graphique.
— Faire le diagramme des températures moyennes journalières pour cette période sur papier millimétré.
— Calculer la température moyenne pour un mois, par exemple pour le mois de novembre. Calculer de même la température moyenne pour le mois de juin suivant. Comparer.
— Noter les températures à une certaine heure (ou la température moyenne) relevées le 1er et le 15 de chaque mois, pendant un trimestre. En dresser un graphique. Faire des comparaisons.
— Se procurer des graphiques de températures enregistrées à différentes périodes de l'année. Comparer.
ENQUÊTES
— Facultativement travail individuel ou par groupes.
Se transformer, pour une semaine, en météorologistes et, sur le cahier d'enquêtes, présenter le tableau suivant, dûment rempli :
DISCUSSIONS
— Le verre du réservoir du thermomètre est mince, celui de la tige épais. Pourquoi ?
— L'atmosphère n'est pas chauffée directement par le soleil mais par contact avec la surface de la terre.
— Cas dans lesquels on préfère le thermomètre à alcool au thermomètre à mercure et vi ce-versa.
— Des causes qui font que la température varie avec la latitude :
- obliquité des rayons solaires
;
- épaisseur de l'atmosphère.
— Des causes qui font que la température est moins élevée le matin et le soir que dans le milieu de la journée.
— Des raisons pour lesquelles la température est plus élevée en été qu'en hiver.
RELATIONS INTER-ÉCOLES
Échanges de résultats d'observations, de graphiques et de diagrammes « locaux ».
VISITES
Lors d'une visite à la station météorologique la plus proche :
— Observer les thermomètres en
usage, ainsi que l'endroit où ils sont installés ;
— Remarquer les
précautions prises par le spécialiste pour faire le relevé des indications ;
— Remarquer à quelles heures de la journée se font ces observations.
HUMIDITÉ
Bien insister sur le fait que la vapeur d'eau existe dans l'air en permanence, mais qu'elle est invisible. La buée qui s'échappe d'une marmite n'est pas de la vapeur d'eau, mais est formée de fines gouttelettes d'eau.
MATÉRIEL
Casserole - Pelotes de laine - Longs cheveux - Réglette - Bocal en verre avec fermeture - Chiffon - Bec Bunsen ou lampe à alcool - Papier millimétré - Sel - Linge mouillé.
CONSTRUCTION D'APPAREILS :
a) Indicateur mécanique d'humidité de Léonard de Vinci : de simples pelotes de laine que l'on pèse à intervalles réguliers.
b) Psychromètre (voir fig. 23).
c) Hygromètre à cheveux (fig.
31) : Voir aussi :
L'hygromètre
n mèche de cheveux,
r
réglette graduée de 0 à 100.
Fig. 31. — Hygromètre à cheveux.
Remarque. — Les divisions de 0 à 100 étant inégales, on doit, pour étalonner l'appareil, se reporter aux données d'un instrument contrôlé.
EXPÉRIENCES.
— Faire sécher du linge.
— Faire bouillir de l'eau pendant un certain temps. L'eau semble disparaître. Où va-t-elle ? Conclusion. — L'eau se mêle à l'air par évaporation.
— Chauffer un bocal en verre en le trempant dans de l'eau chaude. L'essuyer. Le tenir retourné au-dessus d'une casserole d'eau bouillante en veillant à ce que le bocal ait été assez chauffé auparavant pour qu'il ne se forme aucune condensation. Le fermer soigneusement. Le refroidir par courant d'eau et surveiller.
Au moment où une buée légère se forme sur la paroi intérieure, le point de rosée (saturation) est atteint.
Chauffer le Local à nouveau : la buée disparaît.
Conclusion. — La quantité de vapeur d'eau contenue dans une masse d'air dépend de sa température.
— Jeter petit à petit du sel dans de l'eau. Il arrive un moment où le liquide ne peut en dissoudre davantage, même en agitant : le sel s'accumule au fond du récipient. La solution est dite saturée.
Conclusion. — Le même phénomène se produit dans l'atmosphère ; à une température et à une pression données, un certain volume d'air ne peut contenir qu'un poids maximum bien déterminé de vapeur.
OBSERVATIONS
— Notion d'humidité relative :
À l'extérieur, certains jours, à 0° l'air paraît très humide. Le même air, dans une pièce à 18°, semble très sec. Un m³ d'air extérieur et d'air de la pièce contiennent la même quantité de vapeur d'eau, mais l'air à 18° demanderait beaucoup plus de vapeur d'eau que de l'air à 0° pour arriver à son point de saturation.
Conclusion. — Un air paraît d'autant plus sec qu'il est plus éloigné de son point de rosée.
— Observer qu'il y a de la brume quand l'état hygrométrique de l'air est supérieur à 60 %.
— Observer que le brouillard crée un état hygrométrique sensiblement égal à 100 %.
— Observer des photographies représentant des instruments de mesure d'humidité atmosphérique employés en météorologie.
— Se procurer un graphique d'hydrographe. L'observer.
EXERCICES
— Relevé régulier des indications données par les instruments de mesure d'humidité de la classe.
— Report des relevés sur graphique pour une période donnée, un mois par exemple :
- mettre les quantièmes du mois
en abscisses ;
- mettre les graduations en ordonnées (0 à 100).
— Calcul du degré hygrométrique moyen pour cette période.
— Chercher des rapports de cause à effet entre tes variations de l'état hygrométrique de l'air et les conditions atmosphériques telles que : temps clair, pluie, nuages,... après observations régulières de l'hygromètre de la classe.
— Apprendre que l'humidité relative est le rapport entre la quantité d'humidité contenue dans l'air et la quantité nécessaire pour arriver au point de saturation, à une température donnée.
— Calculer l'humidité relative en partant de la différence de température donnée par le psychromètre (se servir de la table ci-dessous).
ENQUÊTES
— Se transformer en météorologiste pour une semaine et faire le tableau suivant sur le cahier d'enquêtes, d'après observations personnelles :
DISCUSSIONS
— Importance pour le pilote de connaître l'état d'humidité de l'atmosphère qu'il traverse.
— Les données concernant ]a relation entre les baisses de température et la condensation sont intimement liées à l'humidité absolue.
— Des raisons qui produisent d'abondantes pluies dans les régions équatoriales :
- air chauffé qui s'élève ;
évaporation abondante ;
- air humide qui se rafraîchit dans les hautes
couches de l'atmosphère, d'où condensation et pluies.
— De l'influence de l'humidité sur les conditions de vie.
— Lorsqu'on se trouve dans le désert, la peau est sèche et non pas chaude et visqueuse de transpiration. Raisons.
— Nécessité de maintenir un pourcentage minimum d'humidité de l'air dans les habitations et lieux de travail (air conditionné).
— Supposition : si tout l'air de la classe était abaissé jusqu'au point de rosée, qu'arriverait-il ? (Brume visible dans certaines conditions : poussières en suspension, par exemple).
— De quelques relations entre le degré d'humidité de l'air et l'état général de l'individu.
— De quelques relations entre le degré d'humidité de l'air et la culture.
— De quelques relations entre le degré d'humidité et la conservation :
- des vêtements,
- des
bâtiments,
- des vivres et denrées périssables.
— De l'endroit le plus favorable pour installer les appareils de mesure déjà étudiés (dans l'école ou aux alentours immédiats des bâtiments).
RELATIONS INTER ÉCOLES
Par exemple, entre une école côtière et une école de montagne.
— Se mettre d'accord sur la période à considérer et échanger des résultats. Faire des comparaisons.
— Échanger des cartes postales, montrant des différences de genre de vie et de cultures entre une région sèche et une région humide.
— Échanger des documents illustrant les différences d'industries ou d'artisanats entre une région sèche et une autre beaucoup plus humide.
VISITES
— À la station météorologique la plus proche de l'école, observer les instruments servant à mesurer le degré d'humidité atmosphérique.
— Faire l'étalonnage de l'hygromètre à cheveux, construit en classe.
— Les enfants étant déjà familiarisés avec les divers instruments de mesure de la température, de la pression atmosphérique et de l'humidité, on peut se permettre de leur faire examiner en détail un abri météo.
Remarquer :
- que l'abri météo est toujours
orienté au Nord ;
- que les instruments sont soustraits de façon parfaite au
rayonnement solaire et au rayonnement du sol;
- que l'air circule librement,
grâce à des persiennes ;
- les instruments qui y sont installés :
thermomètres à maxima et à
mmima,
psychromètre,
barographe,
thermographe (thermomètre
enregistreur).
SONDAGE - RADIOSONDAGE
Du point de vue pédagogique cette partie du cours sera forcément très courte ; cependant on peut tout de même donner aux enfants la notion de sondages de l'atmosphère.
MATÉRIEL
Ballons en baudruche (gonflés au gaz d'éclairage), tarés différemment. (Faire très attention au danger d'explosion.)
EXPÉRIENCES
1 ° Lâcher les ballonnets dans la pièce et constater qu'ils ne s'élèvent pas à la même vitesse. Conclusion. — Il est possible de contrôler la vitesse ascensionnelle d'un ballon.
2° Lâcher les ballons l'un après l'autre dans des endroits différents. Observer que lors-qu ils sont pris dans un courant la direction et la vitesse changent.
Conclusion. — 11 est possible de se renseigner sur la vitesse et la direction du vent en altitude.
VISITES
— À la station météorologique, observation du lâcher d'un ballon-sonde. Observer les mouvements du ballon.
Observer aussi le météorologue qui suit le ballon-sonde au théodolite.
DISCUSSIONS
— Des possibilités pour l'homme de se renseigner sur les conditions atmosphériques dans les hautes couches de l'atmosphère, sans y pénétrer lui-même.
