La pression atmosphérique.

Voici le début d'une nouvelle dimension de ce blog : expliquer quelques notions de base de météorologie! On commence tout doucement, avec une notion simple, mais essentielle.


Vous n'êtes pas sans savoir que la Terre est enveloppée d'un cocktail de gaz qui nous permet entre autre de vivre, qu'on appelle communément "l'Atmosphère" (lire l'article sur l'atmosphère). N'importe quel gaz, comme tout corps physique, a une masse déterminée. Et si nos tables sont fermement plaquées au sol, si tout ce qui nous échappe des mains se précipite avidement vers le bas, c'est parce qu'ils baignent dans un champ de pesanteur. Toute la surface de la planète est plongée sous l'influence de la gravité (qu'on note "g" en physique). Son action se manifeste par une force célèbre qui concerne tout objet physique doté d'une masse quelconque : le poids.
Attention à bien discerner le sens courant du sens physique du poids : quand on parle de son poids du genre "je pèse 82 kilogrammes", on parle en fait de sa masse, en considérant le sens physique strict du terme. La masse s'exprime en grammes et est une caractéristique d'un objet physique, tandis que le poids est une force et s'exprime en Newtons ("N"). Il représente la force provoquée par la gravité sur un objet de masse "m".
Ainsi, la relation qui relie poids, masse et gravité est :

P = m x g

Revenons à notre Atmosphère. Les gaz qui la constituent ont une masse et n'échappent donc pas à l'action de la gravité. L'air a ainsi un poids. Donc, quand on est au sol, nous sommes constamment sous l'influence du poids de la colonne d'air qui se situe au-dessus de nous, bien qu'on y soit accoutumé : l'air pèse environ 1,293g par litre au-dessus de la mer. Au sol, la masse de la colonne d'air atteint alors au moins 10 tonnes!

La pression atmosphérique est ainsi le poids de l'air par unité de surface.

Plusieurs unités peuvent être utilisées pour la pression atmosphérique.
  Torricelli (à gauche), au XVIIème siècle, mettait en évidence l'existence de la pression atmosphérique avec un tube gradué rempli de mercure, dont le niveau variait en fonction de la pression de l'atmosphère. C'était alors le premier baromètre. La toute première unité utilisée fut ainsi le millimètre de mercure. La pression moyenne à la surface était de 760 mm de mercure.
  Il laissa ensuite place au millibar ( 1 millibar = 3/4 de mm de mercure, 1000 millibar = 750 mm de mercure), plus facile à manipuler pour l'application à l'atmosphère. La pression moyenne au niveau de la mer est donc 1013 millibars.
  Le 19 septembre 1648, Blaise Pascal, bien que malade, est déterminé à réaliser une expérience pour mesurer la variation de la pression atmosphérique avec l'altitude. C'est son beau-frère Perrier qui se chargera de réaliser l'expérience du Puy-de-Dôme : il transporte un tube de Torricelli du pied jusqu'au sommet du Puy-de-Dôme. La différence de pression constatée entre le sommet et à Clermont-Ferrand valide ses hypothèses et marque ainsi un moment fort de la météorologie. En son honneur, l'unité officielle dans le Système International de la pression atmosphérique est le Pascal (qui correspond donc à un Newton par m²), ou "Pa". En météo, on utilise couramment l'hectoPascal (= 100 Pa. 1 millibar = 1 hPa).


Petite pause ascenseur, avec une application de l'expérience du Puy-de-Dôme à la tour Montparnasse!




Comme l'a démontré Pascal, la pression atmosphérique diminue avec l'altitude. En fait, comme l'atmosphère est un fluide, cette décroissance n'est pas linéaire, régulière, mais plutôt exponentielle. Plus les molécules de gaz sont proches du sol, plus l'action de la gravité est importante et plus elles s'en rapproche. L'air est ainsi en quelque sorte "plaqué au sol" : la moitié du poids de l'atmosphère est contenue dans les premiers kilomètres depuis la surface.
Encore une fois, l'air étant un fluide, il circule autour de la planète. On observe par conséquent à certains endroits des "accumulations d'air". Les molécules sont plus nombreuses, et la pression atmosphérique est alors augmentée : il s'agit d'un anticyclone.
Inversement, à certains endroits l'air devient plus rare, se disperse. Il y a moins de molécules, la pression est alors diminuée : il s'agit d'une dépression.


La dynamique des fluides dépend énormément de la répartition des pressions. C'est pourquoi l'analyse de la pression atmosphérique est déterminante pour expliquer le temps actuel et le temps à venir. Mais c'est encore toute une histoire! Je vous laisse digérer ça tranquillement, on s'attaquera à ça un peu plus tard =).