La pression atmosphérique

L'élément météorologique le plus important : en effet, la pression atmosphérique est responsable à 80 % du temps qu'il fait ou qu'il va faire ; un cours sur la pression atmosphérique s'avérait donc important .
Ainsi je vais définir la pression atmosphérique, montrer comment on la mesure et le cas échéant la calculer .

1 ) Définition

a ) Définition simple

b ) Statique, dynamique, cisaillement 
2 ) Comment mesure-t-on la pression atmosphérique ?

a ) Le baromètre à mercure

b ) Le baromètre anéroide

c ) La boule sphérique

d ) Le barographe
3 ) Comment calculer la pression atmosphérique au niveau de la mer ( état thermodynamique de l'air, équation d'état, principe d'Archimède ) ?

4 ) La pression osmotique
5 ) Les records

 

1 ) Définition .

a ) Définition simple

La pression atmosphérique correspond au poids exercé par une colonne d'air sur une surface donnée . Nous la mesurons en météorologie en hectopascal ( hPa ) sachant que 1 hPa = 100 Pa ( 100 Pascal ) .

 

b ) Statique, dynamique, cisaillement 

La pression atmosphérique en statique et en dynamique mérite d'être traitée à part car très compliquée à décrire ( cours niveau bac +2 ) . Elle est décrite en mécanique des fluides .

 

2 ) Comment mesure-t-on la pression atmosphérique ?
Il y a 5 instruments météorologiques qui mesurent la pression atmosphérique .

 

a ) Le baromètre à mercure

Le physicien Evangelista Torricelli fut le premier à se servir du baromètre à Mercure : il consiste à mettre un tube dans un bassin de Mercure et voir si le niveau du Mercure à l'intérieur du tube monte ( Beau temps ) ou descend ( Mauvais temps ) . Evangelista Torricelli a mis en évidence, à travers cette expérience dite "expérience du vide" la notion de pression atmosphérique .

 

b ) Le baromètre anéroide

Le baromètre anéroïde est composé de 2 aiguilles : au début, les 2 aiguilles sont l'une sur l'autre ; puis quand la pression varie, seule l'aiguille noire varie ; on peut ainsi mesurer sans peine la variation de la pression atmosphérique à 2 instants de la journée .

c ) La boule sphérique

La boule sphérique est comme son nom l'indique est une boule en forme de sphère remplie à moitié d'eau colorée . l'eau monte ou descend dans le canal et seulement dans le canal en fonction de la pression exercée par la colonne d'air .

d ) Le barographe
Le barographe est un baromètre automatique qui trace un graphe sur du papier millimétré pendant une période donnée ( en fonction du papier millimétré ) . Il fonctionne grâce à un ensemble de capsules dites capsules de Vidie ( de Lucien Vidie, célèbre mécanicien français né à Nantes en 1805 et mort à Paris en 1866 qui a inventé le baromètre anéroïde ) . Ces capsules subissent la pression de l'air qui ensuite agissent sur un levier qui fait monter ou descendre la plume .

-La station météorologique

La station météorologique est composée d'une capsule de Vidie reliée à un support par l'intermédiaire d'un fil ; c'est justement la tension du fil que cherche à mesurer la station météorologique ; plus la pression de l'air sera grande, plus grande sera la tension du fil .

3 ) Comment calculer la pression atmosphérique au niveau de la mer ( état thermodynamique de l'air, équation d'état )?
Soit P la pression atmosphérique exercée sur une surface donnée . Avec le baromètre à mercure, on a :

P = pm.g.h

 

pm : masse volumique du mercure en kg.dm-3

g : intensité de pesanteur en m.s-2

h : hauteur atteinte par le mercure en m

 

Pression au niveau de la mer ( notée Pmer )

Pmer = Pexp [ (gz) / ( RaTvm )

g : norme du champ de pesanteur

z : altitude à laquelle nous nous trouvons

Ra : constante du gaz considéré dans un air sec

Tvm : température virtuelle de l'air sec 

 

Pour avoir la correspondance entre hPa et millimètre de mercure :

P(mm de mercure) =(P(hPa).760)/1013,25 

La variation de la pression atmosphérique une carte d'isobares suivant l'horizontale ou gradient horizontale de pression gradhP ( idéal pour savoir quand une perturbation va atteindre un lieu donné ) :
gradhP = dP / dl

dP : variation de pression entre deux isobares en hPa .

dl : distance entre ces deux mêmes isobares en m . 

La variation de la pression atmosphérique sur une carte d'isohypses ( même altitude ) suivant la verticale ou gradient verticale de pression gradvP ( la pression s'abaisse au fur et à mesure que l'altitude augmente ) ; cette méthode permet de déterminer la vitesse du vent en altitude qui est 1,5 fois la vitesse du vent au sol :
gradvP = dP / dl

dT : variation de la pression entre deux couches situées à 2 altitudes différentes .

dl : altitude en m .

 

Etat thermodynamique de l'air

P = pRT

 

p : densité de l'air

R : constante du gaz parfait

T : température de l'air

 

Principe d'Archimède

Un corps est plongé dans un liquide et subit une force de direction verticale, de sens vers le haut et d'intensité la masse du volume du liquide déplacé ( noté ml ) .Le corps flotte donc à la surface du liquide .

Le corps a une masse volumique pc et un volume Vc tels que :

Pc = pcVc g .

Pc : force poids du corps .

g : champ de pesanteur .

 

Soit Pair la force poids de l'air déplacé telle que :

Pair = pVair g

p : masse volumique de l'air déplacé

Vair : volume de l'air déplacé

Si p > pe, le corps s'élève dans l'air . Dans le cas contraire, le corps chute verticalement .

 

4 ) La pression osmotique

Dans le terme "osmotique", il y a le terme "osmose" comme pour signifier le transfert d'un fluide à travers une membrane sous l'action d'un gradient de quantité : il y a un flux de liquide moins dense ( eau par exemple ) vers le fluide ( plus dense ) . Si nous appliquons une pression sur le fluide, alors le flux d'eau vers le fluide se fera de moins en moins .

L'exemple le plus frappant est la montée de la sève dans l'arbre surtout en cas de sol humide .

5 ) Les records .
En France :
La plus élevée : 1050 hPa à Paris le 6 Février 1821 .
La plus basse : 947 hPa à Boulogne-sur-Mer le 25 Décembre 1821 .

Dans le monde :
La plus élevée : 1083 hPa à Agata ( Sibérie ) le 31 Décembre 1968 .
La plus basse : 870 hPa au centre du typhon Joan aux Philippines le 14 Octobre 1970 . 

La pression atmosphérique est l'élément vital pour prévoir le temps ; même si la pression atmosphérique "prévoit" le temps à 80 %, il reste 20 % consacrés aux autres éléments de la météorologie .

Voir aussi :

L'approximation de Boussinesq

 

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