Les observations météorologiques sur la tour Eiffel

Les observations météorologiques sur la tour Eiffel
Alfred Angot
To cite this version:
Alfred Angot. Les observations météorologiques sur la tour Eiffel. J. Phys. Theor. Appl.,
1890, 9 (1), pp.169-177. <10.1051/jphystap:018900090016900>. <jpa-00239064>
HAL Id: jpa-00239064
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Submitted on 1 Jan 1890
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I69
LES OBSERVATIONS
MÉTÉOROLOGIQUES
SUR LA TOUR
EIFFEL ;
PAR M. ALFRED ANGOT.
L’observatoire météorologique établi au sommet de la tour Eiffel
depuis le milieu de juin i 88g, par les soins du Bureau central météorologique, comprend les instruments suivants :
Instruments il lecture directe: baromètre à mercure; thermomètres à maxima et à minima, psychomètre ;
enregistreurs ordinaires: baromètre; thermomètre; hygromètre; pluviomètre;
Instr°tcme~zts transmettant et ej~re~vstj°ant éleclriquernent
lnstrun2ents
leurs indications à distance d’une jnani~~j~e continue : thermoanémomètre pour la vitessc horizontale (cinémoanémomètre
graphe) ;
pour les courants verticaux.
mètre ; girouette;
Tous les instruments enregistreurs ont été imaginés et construits
par MM. Richard frères.
Une fois par semaine au moins, et plus souvent quand cela est
possible, on monte au sommet de la tour faire les observations
directes qui doivent servir de contrôle pour les enregistreurs. Sauf
le baromètre, tous ces instruments sont disposés sur la petite
plate-forme circulaire de 1 m, 6o de diamètre qui termine la tour et
dont l’altitude est exactement de 3oo- au-dessus du sol ( 336’ll audessus du niveau de la Iner). Les baromètres à lecture directe et enregistreur sont installés dans une des pièces qui sont au-dessus
de la troisième plate-forme, à 280~ du sol. Enfin trois autres séries
de thermomètres enregistreurs et à lecture directe sont disposés
près du sol (pilier est), à la deuxième plate-forme (115’u) et au
plancher intermédiaire entre la deuxième et la troisième plateforme (1 g5m).
Les indications des instruments enregistreurs, corrigées par la
comparaison avec les observations directes, seront relevées heure
par heure. Ce travail considérable est terminé pourles observations
de la vitesse horizontale du vent et de la température au sommet
de la tour jusqu’à la fin de l’année 1880. Nous indiquerons les résultats les plus remarquables qu’ont fournis ces observations.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018900090016900
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été installé le 18 juin I88~ et a fourni douze
d’observations
en juin, 28 en j uillet, 3 i en août,
journées complètes
3o en septembre, 31 en octobre, 26 en novembre est 25 en décembre, soit en tout ~ç~3 journées, qui se divisent en deux périodes
bien nettes, l’une qui correspond à la saison chaude, jusqu’au
3 o septembre (101 journées) et l’autre qui correspond à la saison
froide et comprend les trois derniers mois de l’année (g2 journées).
Nous considérerons séparément ces deux périodes, en rapprochant
les observations obtenues au sommet de la tour de celles qui ontt
été recueillies pendant le même temps, avec un instrument identique, sur la tourelle du Bureau central météorologique, à 21111 audessus du sol, et à 5oom environ de distance horizontale de la tour
Eiffel. Nous donnons dans le Tableau suivant les moyennes
horaires de la vitesse du vent en mètres par seconde dans les deux
stations et leur rapport; ces nombres sont de plus représentés graphiquement dans les fg~. i et 2.
L’anélnomètre
Vitesse du vent
a
sur
la tour
Eiffel
et au
Bureau
lnétéorologique.
I7I
Vitesse du
vent s~cr~
la tour
Eiffel
et au
Bureau
météor~oZo~LC~zce ( suite ).
qui frappe tout d’abord dans ces nombres, c’est la force tout
imprévue que le vent possède à 3oo- de hauteur dans l’air
libre. La moyennes des 193 journées d’observations de 1889 donne
au somrnet de la tour une vitesse
moyenne de ~B5c), tandis qu’au
Bureau météorologique on n’a obtenu que 2,1l1, 13; le rapport de ces
Ce
à fait
bien que la vitesse du vent augdu sol, les mouvements de l’air
sont gênés par le frottement contre toutes les aspérités, collines,
maisons, arbres, etc.; mais on n’admettait pas jusqu’ici une variation aussi rapide.
Un fait encore plus imprévu est la loi de la variation diurne de
la vitesse du vent au sommet de la tour Eiffel.
Au Bureau météorologique, dans les deux périodes considérées,
la vitesse du vent est maximum vers 1 hdu soir et minimum dans
la nuit, entre 3h et 511 du matin, comme on le voit par l’examen
des nombres donnés plus haut et par celui des courbes inférieures
(B.-C.-1~I.) des fig~. i et 2 ; c’est du reste ce que l’on a observé
dans toutes les stations ordinaires. La variation diurne de la vitesse du vent suit donc sensiblement la même loi que la variation
diurne de la température; on remarque même que l’amplitude de
la variation diurne de la vitesse du vent est plus grande pendant
les mois chauds (~~’. i) que pendant les mois froids (fig. 2),
exactement comme pour la température. Les raisons de cette similitude sont connues.
Sur les hautes montagnes, la vitesse du vent présente une variation diurne sensiblement inverse; elle est minimum vers le
deux nombres
mente avec la
3,6. On savait
hauteur; car, près
est
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milieu du jour
plique aisément
mosphère
maximum dans la nuit. Cette inversion s’extient aux dilatations et aux contractions de l’atqui accompagnent la variation diurne de la température;
et
et
Fig.
1.
Fig. 2.
Variation diurne de la vitesse du vent au sommet de la tour Eiffel
et au Bureau central météorologique.
mais elle n’avait été signalée jusqu’à ce jour que dans les stations
de montagnes les plus élevées (puy de Dôme, pic du Midi,
Santis, etc.). Il est très curieux de la retrouver presque complète
à la tour Eiffel.; dans les mois chauds (courbe supérieure de la
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~~. i), le maximum diurne s’y produit en effet vers 11 h du soir et
le minimum vers 10h du matin; dans les mois froids (courbe supérieure de la fig. 2 ~, il y a deux maxima presque égaux vers 8h
du soir et 6e du matin, séparés par un minimum peu important à
2h du matin, de sorte que la vitesse du vent reste grande pendant
toute la nuit et présente au contraire un minimum très marqué de
1 1hdu matin à 3h du soir. L’amplitude totale est, du reste, moins
grande dans la saison froide que dans la saison chaude, comme
celle de la température.
Cette inversion dans la marche diurne de la vitesse d u vent en
haut de la tour et près du sol est encore mise plus nettement en
évidence par les courbes ponctuées des ~~~. i et 2, qui représentent la variation diurne du rapport des vitesses dans les deux stations. Aussi bien dans les mois chauds que dans les mois froids,
le rapport des deux vitesses est maximum vers 3h du matin et minimum au 111111e11 du jour.
C’est certainement la première fois que l’on signale une variation diurne semblable à une hauteur aussi faible dans l’aumosphère ; le régime du vent constaté sur les hautes montagnes existe
donc déjà à moins de 3oo- de terre, à condition d’observer réellement dans l’air libre.
La discussion des observations de la température conduit à des
conclusions analogues.
Nous avons pris comme
terme de comparaison l’observatoire
du parc Saint-Maur, qui est bien situé, en pleine campagne, et ,
donne la température exacte de la région de Paris. Un point situé
dans Paris même, plus près de la tour, n’aurait pas convenu,
parce que la température de Paris n’existe pas, à proprement parler;
elle est absolument artificielle et peut varier de plusieurs degrés
suivant l’emplacement et l’exposition des instruments, l’état du
ciel, la direction du vent, etc.
En admettant, comme d’ordinaire, une décroissance moyenne
de 1° pour I Sonl, la température devrait être constamment plus
basse de io,59 au sommet de la tour qu’au parc Saint-Nlaur. Nous
donnons dans le Tableau ci-dessous les différences observées réellement dans les températures moyennes vraies (moyennes des vingtquatre heures) et aussi dans les moyennes des minima et des
maxima de chaque jour.
I74
Températtcre
La discussion de
si~r
ces
la tour
Eiffel
et cc
nombres conduit
,Sai~2t-~Iaur.
aux
résultats suivants :
Dans tous les mois sans exception, la température maximum
diurne au sommet de la tour est plus basse qu’au pied; dans les
mois froids de novembre et décembre, la différence ne s’écarte pas
beaucoup de la normale, - 10, 59; mais elle est beaucoup plus
grande pendant les mois chauds; elle atteint - 40,47 en juillet.
Les journées sont donc relativement froides au sommet. Par contre,
les nuits y sont très chaudes; non seulement la différence entre le
sommet et la base n’atteint i°, 5g dans aucun mois, mais dans
quatre mois sur six elle est positive : la température est plus
élevée au somme t.
La cause principale de ces différences est la faiblesse des pouvoirs absorbant et émissif de l’air, qui s’échaufl’e très peu directement pendant le jour et se refroidit aussi très peu pendant la
nuit. La variation diurne de la température doit donc être petite à
une certaine hauteur dans l’air libre; elle est grande au contraire
dans les couches inférieures de l’atmosphère, auxquelles se colnmuniquent par contact les variations de température considérables
que subit le sol. Dans les 200 ou 3oo premiers mètres d’air à partir
du sol, la décroissance de la température doit être ainsi très rapide
pendant le jour et très lente pendant la nuit, où même il fait normalement plus chaud à une certaine hauteur que près du sol,
quand le temps est calme et beau.
Les mêmes phénomènes ont été signalés fréquement dans les
175
moins
observatoires de montagnes, mais ils y sont généralement
remarquables. C’est que, dans ces stations, la masse de la montagne exerce encore une influence considérable sur les variations
de température de l’air, tandis qu’à la tour Eiffel on est réellement
dans l’air libre. Aussi l’amplitude diurne de l’oscillation de la température y est-elle extraordinairement faible. Nous donnons les
valeurs de cette amplitude pour les six mois, en y ajoutant comme
termes de comparaison les amplitudes observées au parc SaintMaur et au sommet du puy de Dôme (altitude 1 £70~~).
Amplitude
de la variation diurne de la
ten2~érature.
On voit que l’amplitude de la variation diurne de la tempéraà la tour Eiffel est la même en moyenne qu’au sommet du
Dôme et plutôt même inférieure.
de
puy
Il est facile de se rendre compte qu’il n’y a pas compensation
rigoureuse entre le refroidissement relatif pendant le jour et le réchauffement apparent pendant la nuit que procure au sommet
de la tour sa position isolée dans l’atmosphère. Dans le jour, en
effet, l’air est agité dans les couches inférieures - des courants
ascendants prennent naissance et amènent fréquemment à un
niveau donné de l’air provenant des régions plus basses et plus
chaudes. Pendant la nuit, au contraire, surtout si le temps est
calme et beau, le refroidissement par rayonnement est considérable à la surface du sol et dans les couches inférieures; la tem-
ture
alors avec la hauteur, au lieu de diminuer;
de
l’air
est doublement stable, puisque la pression
l’équilibre
diminue et la température s’élève quand on s’éloigne du sol.
L’excès relatif de température constaté pendant la nuit à un certain niveau dans l’air libre doit donc surpasser la différence inverse que l’on observe pendant le jour. C’est ce que l’on remarque
pérature augmente
I76
Effet dans les nombres que nous avons publiés. La différence
moyenne des maxima de Saint-Maur et de la tour est de - 2°, g~
au lieu de 1 °, 5c~ ; les maxima de la tour sont donc trop bas de
1 °, 38 ; par contre, la différence moyenne des minima étant -{-o~,85,
ceux-ci sont trop hauts de 2°,41’
Il résulte de ce défaut de compensation entre le jour et la nuit
que la température moyenne de la tour Eiffel doit être plus élevée
que la loi de décroissance ordinaire des températures ne l’indiquait. Les six premiers mois donnent en effet comme différence des
températures moyennes vraies de Saint--IVIaur et de la tour o°, 69,
au lieu de - 1 °, 59; l’excès moyen de
température de la tour est
de o°, g. Le mois de juillet est le seul qui présente la décroissance
de température normale ; dans tous les autres, la décroissance est
beaucoup moins rapide, et même la température moyenne du mois
de novembre a été plus haute en valeur absolue au sommet de la
tour qu’à Saint-Maur. Cette dernière anomalie, extrêmement
curieuse, tient à ce que souvent le régime atmosphérique peut
être entièrement différent à 300m de hauteur de celui que nous
observons près du sol : c’est justement ce qui s’est produit en
novembre dernier dans des conditions très remarquables.
Du 1 o au 24 novembre a régné sur nos régions une période de
hautes pressions, avec calme ou vents très faibles venant généralement de l’est, et température basse, surtout dans les derniers
jours; on a noté à Saint-Maur les températures minima de - 1~,2
le 21, - 3°,1 le 22 et - 1 °, 8 le 23 ; c’est seulement dans la
journée du 24 que le vent passe au sud-sud-ouest et devient fort;
la température remonte, le ciel se couvre et le mauvais temps
commencer. Or à la tour la température était encore basse lue 2 avec
vent faible du sud-est, lorsque, vers 6h du soir, le vent prend de la
force, tourne au sud, puis se fixe au sl1d-sud-ouest; en méme
temps, la température, au lieu de baisser comme elle aurait dû le
faire normalement pendant la nuit, remonte de plus de 8° et arrive
à + 10°, à 2h du mauin, le 2~, alors qu’à Saint-Maur on notait
2°, 5. Depuis ce moment, les conditions n’ont pas changé au
sommet eu la température y est restée haute, de sorte que, dans
tout l’intervalle compris entre le soir du 21 et le matin du 24, il
a fait constamment
beaucoup plus chaud à 300m que près du sol.
Ce du’il y a de plus remarquable, c’est que rien en bas ne pouvaitt
en
-
-
I77
’
anomalie; pendant
période, le ciel a été
indiquer
d’une
sans
aucun
constamment
nuage; un calme
pureté parfaite,
presque complet régnait près du sol, qui s’est trouvé ainsi pendant
deux jours et demi surmonté d’une couche froide et stagnante
d’air de 2oom environ de hauteur, alors qu’au-dessus soufflait un
vent chaud du sud-sud-ouest animé d’une vitesse de 6m à 8- par
seconde.
Les observations de température, aussi bien que celles de la
vitesse du vent, montrent ainsi, d’une manière tout à fait imprévue,
à quel point les conditions météorologiques à 3oom seulenienu de
hauteur peuvent diflérer de celles que l’on observe près du sol.
La station météorologique de la tour Eiffel est la première qui
nous donne des observations faites dans l’air libre : c’est surtout à
ce titre que, malgré son altitude relativement faible, elle nous
promet des résultats des plus intéressants pour les différentes
branches de la physique du globe.
cette
toute cette
SUR UNE LOI
ÉLÉMENTAIRE
DE L’INDUCTION
ÉLECTROMAGNÉTIQUE;
PAR M. R. BLONDLOT.
En cherchan t à déterminer, par le calcul, les phénomènes d’induction produits dans un circui t non fermé par la variation de
l’aimantation d’un aimant, j’ai été conduit à formuler la loi élén-ientaire suivante :
La variation de l’azjnantczttorz cl’zc~2 élément cczz~zctnté produit
chan7p électrique iden tique) sazcf le changelnent des forces
un
magnétiques en forces électriques) ait chalnp 117agnétiqlle que
produirait) d’ccprès la fo~mtcZe de Biot et ~’ccvai~t ~ ~ ~, zcaz élément de courant occupant la place de l’élétî-iet2t ain7anté) et
dont l’intensité serait égale à la déj°ivée par rapport ait telnps
,lu monient magnétique de cet éZén2er2t.
( ~) Dite à
tort
mathéinatiqite
forn7ule de Laplace. Voir
l’électricité, p. 136.
de
J.
BERTRA.ND, Leçons
Sllr
la théorie