PRESSION ATMOSPHÉRIQUE
Les moyens de mesure
Jusqu’à ce qu’Aristote (384-322 av. J.-C.) montre, en remplissant une gourde d’air, que ce dernier occupait un certain volume, on considérait que l’espace était fait de vide. Mais l’impossibilité de mettre en évidence une différence de poids entre une gourde vide et une gourde remplie d’air laissa alors penser que l’air n’avait aucun poids et ne pouvait donc exercer aucune pression.
Le baromètre à cuvette
L’idée que l’atmosphère exerce une pression date du xviie siècle. La question resurgit, lorsqu’un groupe de mathématiciens tentent d’expliquer pourquoi les pompes aspirantes des fontaines de Florence ne peuvent élever l’eau au-delà d’une hauteur d’environ 10 mètres. En 1644, en retournant un tube plein de mercure sur une cuvette remplie du même liquide, Evangelista Torricelli, mathématicien et philosophe officiel du grand-duc Ferdinand II de Toscane, constate que dans la partie supérieure du tube le mercure s’abaisse en créant du vide et se stabilise à un certain niveau (environ 760 millimètres au-dessus du niveau du mercure contenu dans la cuvette), indépendant du diamètre du tube utilisé. Il en conclut que cette colonne de mercure vient équilibrer la pression exercée par la colonne d’air qui se trouve au-dessus de la cuvette. Il montre ainsi qu’une pompe à aspiration d’une fontaine, par exemple, crée un vide et que l’eau monte alors dans le tuyau parce qu’elle y est poussée par la pression atmosphérique. Étant donné que dans les régions d’altitude proche du niveau de la mer, le poids de l’atmosphère est équivalent à celui d’une couche d’eau liquide d’environ 10 mètres de hauteur (10,3 mètres pour la pression moyenne mesurée au niveau de la mer), cette valeur représente la hauteur maximale que peut atteindre l’eau dans une pompe aspirante capable d’effectuer un vide parfait.
Evangelista Torricelli
Bettman/ Getty Images
Baromètre à cuvette
Encyclopædia Universalis France
L’invention de Torricelli est alors mise en application à Florence, vers 1657, par l’Académie del Cimento qui fabrique les premiers baromètres en dotant le tube de mercure d’une échelle graduée, suivant en cela une proposition attribuée à René Descartes.
Ce baromètre à cuvette bénéficia ensuite de nombreuses améliorations. Mis au point vers 1860, le baromètre Tonnelot y associe une échelle de mesure compensée permettant de prendre en compte la dilation du mercure avec la température.
Mais la fragilité des tubes de verre et la nocivité du mercure représentent les points faibles de tels baromètres. Le mercure a été choisi parce qu’il est très dense (masse volumique : 13 546 kg/m3). On a bien sûr envisagé de fabriquer des baromètres à cuvette avec d’autres liquides comme l’eau par exemple. Mais la faible densité de l’eau (environ 13,546 fois moins que le mercure) nécessiterait d’utiliser des tubes de plus de 10 mètres de hauteur.
Le baromètre anéroïde
Baromètre transportable de Naudet
Météo France
Le premier baromètre anéroïde a été construit en 1843 par Lucien Vidie. Il comporte une boîte métallique déformable (ou capsule) dans laquelle on fait un vide partiel et dont l’écrasement est empêché par des ressorts. Dans ses nombreuses variantes, le baromètre peut comporter plusieurs capsules de Vidie empilées les unes sur les autres. Les déformations des capsules, sous l’effet des variations de pression, peuvent alors être transmises par divers dispositifs mécaniques (bras de levier) ou électriques (capteurs de déplacement, jauges de déformation, variations de capacité d’un condensateur ou de fréquence d’un quartz…).
Mesure par télédétection
Il est aussi possible d’évaluer la pression atmosphérique à la surface du sol ou des nuages, depuis l’espace, en émettant conjointement des ondes électromagnétiques sensibles à la présence des molécules d’oxygène (bande de fréquence de 50 à 56 GHz) et d’autres qui le sont moins. Une comparaison entre les intensités reçues permet alors d’obtenir une information[...]
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Écrit par
- Jean-Pierre CHALON : ingénieur général des ponts, des eaux et des forêts honoraire
Classification
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Barographe anéroïde Jules Richard
Météo France
Evangelista Torricelli
Bettman/ Getty Images
Baromètre à cuvette
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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MESURE DE LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE
- Écrit par Danielle FAUQUE
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L'expérience du physicien et mathématicien italien Evangelista Torricelli (1608-1647), conçue en 1643, n'a aucune visée météorologique. Elle consiste seulement à montrer l'existence du poids de l'air. Pour cela, Torricelli remplit un tube de mercure qu'il retourne dans...
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AÉRONOMIE
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...planétaire peut être divisée en plusieurs régions caractérisées par un état dynamique et une distribution verticale de la pression et de la température. Une première nomenclature (moins utilisée) est fondée sur les variations de la pression atmosphérique avec l'altitude et distingue l'homosphère, l'hétérosphère... -
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...n'est plus alors que de 76 centimètres, ce qui représente le même poids que 10 mètres d'eau. Il lui faut donc admettre que ce poids est équilibré par la pression de l'air, ou pression atmosphérique. Pascal pense que, si cette explication est la bonne, la colonne de liquide doit être moins haute en... -
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On donne le nom d'anticyclone à une région de l’atmosphère où la pression est plus élevée que dans les régions avoisinantes situées à une même altitude. À l’inverse, les dépressions (ou cyclones) correspondent à des zones où la pression est minimale. Anticyclones et dépressions ont une forte influence...
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