Les observations météorologiques sur la tour Eiffel

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1 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 < /jphystap: >. <jpa > HAL Id: jpa Submitted on 1 Jan 1890 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

2 I69 LES OBSERVATIONS MÉTÉOROLOGIQUES SUR LA TOUR EIFFEL ; PAR M. ALFRED ANGOT. L observatoire météorologique établi au sommet de la tour Eiffel les soins du Bureau central mé- les instruments suivants : depuis le milieu de juin i 88g, par téorologique, comprend Instruments il lecture directe: baromètre à mercure; thermomètres à maxima et à minima, psychomètre ; lnstrun2ents enregistreurs ordinaires: baromètre; thermomètre; hygromètre; pluviomètre; Instr tcme~zts transmettant et ej~re~vstj ant éleclriquernent leurs indications à distance d une jnani~~j~e continue : thermomètre ; girouette; anémomètre pour la vitessc horizontale (cinémographe) ; anémomètre pour les courants verticaux. Tous les instruments enregistreurs ont été imaginés par MM. Richard frères. et construits 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 les ré- fournis ces observations. de la vitesse horizontale du vent et de la température de la tour jusqu à la fin de l année Nous indiquerons sultats les plus remarquables qu ont au sommet Article published online by EDP Sciences and available at

3 I70 L anélnomètre a été installé le 18 juin I88~ et a fourni douze journées complètes d observations en juin, 28 en j uillet, 3 i en août, 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 on t été recueillies pendant le même temps, avec un instrument iden- à au- tique, sur la tourelle du Bureau central météorologique, dessus 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 i les fg~. et 2. Vitesse du vent sur la tour Eiffel et au Bureau lnétéorologique.

4 Vitesse du vent s~cr~ la tour Eiffel et au Bureau météor~ozo~lc~zce ( suite ). I7I Ce qui frappe tout d abord dans ces nombres, c est la force tout à fait 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 deux nombres est 3,6. On savait bien que la vitesse du vent augmente avec la hauteur; car, près du sol, les mouvements de l air sont gênés par le frottement contre toutes les aspérités, collines, maisons, arbres, etc.; mais on n admettait une pas jusqu ici 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

5 I72 milieu du jour et maximum dans la nuit. Cette inversion s explique aisément et tient aux dilatations et aux contractions de l atmosphère qui accompagnent la variation diurne de la température; 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

6 I73 ~~. 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 e11 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.

7 I74 Températtcre si~r la tour Eiffel et cc,sai~2t-~iaur. La discussion de ces nombres conduit 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

8 175 observatoires de montagnes, mais ils y sont généralement moins 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 tem- est-elle extraordinairement faible. Nous donnons les pérature y valeurs de cette amplitude pour les six mois, en y ajoutant comme termes de comparaison les amplitudes observées au parc Saint- Maur 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 température à la tour Eiffel est la même en moyenne qu au même inférieure. sommet du puy de Dôme et plutôt 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 température augmente alors avec la hauteur, au lieu de diminuer; l équilibre de l air est doublement stable, puisque la pression diminue et la température s élève quand on s éloigne L excès relatif de température constaté pendant du sol. 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

9 - 2, o, I76 en 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 ne températures l indiquait. Les six premiers mois donnent en effet comme différence des - températures moyennes vraies de Saint--IVIaur et de la tour 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 au température, 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 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 pouvai t

10 indiquer cette anomalie; pendant toute cette période, le ciel a été constamment d une pureté parfaite, sans aucun nuage; un calme presque complet régnait près du sol, qui s est trouvé ainsi pendant I77 deux jours et demi surmonté d une couche froide et stagnante soufflait un d air de 2oom environ de hauteur, alors qu au-dessus 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 branches de la physique du globe. les différentes 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 un chan7p électrique iden tique) sazcf le changelnent des forces 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 forn7ule de Laplace. Voir J. BERTRA.ND, Leçons Sllr la théorie mathéinatiqite de l électricité, p. 136.