comme du

19. Brillouin et les théories hydrothermodynamiques. Les recherches qui viennent d'être résumées, reste bon nombre d'autres qu'il n'a pas été possible de rapporter ici avaient, on a pu le voir, été souvent fécondes, même quand elles supprimaient trop complètement tel ou tel des facteurs les plus considérables du problème. Finalement, elles s'accordaient à ramener la question sur la direction initiale marquée par Euler, en l'ornant de quelques données expérimentales nouvelles et de quelques procédés de calcul un peu plus perfectionnés et plus rapides. Mais, en somme, on en était venu à ceci ce n'est pas seulement le mouvement d'une particule d'air quelconque, supposée douée d'états hygrométriques, de température, de pression, de vitesse, variables - qu'il s'agit d'étudier; ce sont des mouvements tourbillonnaires qui sont en cause. Or, quoiqu'ils soient produits par des filets d'air participant à deux grands mouvements atmosphériques (ceux, si l'on veut, de l'alizé et du contre-alizé), ils ont, comme tourbillons, des propriétés fort intéressantes pour un physicien moderne. Maxwell nous a accoutumés à considérer les actions. électromagnétiques comme se propageant dans les milieux diélectriques par des tourbillonnements au sein de ces milieux; ces tourbillonnements sont conservateurs de leur individualité, tant que la vitesse angulaire de leurs particules est invariable, et ils manifestent leurs activités en des surfaces de séparation où les énergies sont mesurables. Le théorème d'Helmholtz nous parle de même de la propagation des actions hydrodynamiques à distance dans un milieu soumis à des mouvements tourbillonnaires: il faut donc tâcher de préciser les analogies existant certainement en première approximation entre les deux genres de phénomènes.

Beaucoup de mathématiciens ou d'électriciens s'attachèrent à cette étude et nous familiarisèrent déjà avec les idées que Bjerknes devait plus tard vulgariser plus

encore. Qu'il suffise de citer M. Brillouin : il se présente comme un continuateur des efforts faits par Helmholtz pour appliquer la théorie des tourbillons à la Météorologie. Le titre du mémoire de 1898, Vents contigus et Nuages, dit bien le but ambitionné par l'auteur: c'est un écrit qui, certes ainsi, du reste, que celui de 1891 intitulé Recherches sur diverses questions d'Hydrodynamique a mérité d'être loué par les plus hautes compétences (1) et d'être accueilli avec gratitude par les techniciens plus modestes. En fait sans dédaigner de condescendre à des applications concrètes il a ouvert une voie par laquelle on découvre, comme administrativement réalisable et assez rigoureuse, une prévision chiffrée des précipitations et des changements de temps. Son raisonnement tient compte non seulement de la rotation de la Terre, mais de toutes les conditions physiques «hydrothermodynamiques», c'est-à-dire des échanges d'énergie venant des variations de température, de vitesse, de condensations, de concentrations et des compénétrations quelconques des couches diverses et contigues. Il insiste surtout sur le rôle de la surface de séparation entre les deux flux, chaud et froid. C'est là que doit s'étudier le problème de la prévision. De la stabilité ou de l'instabilité de cette surface dépend la permanence ou la variabilité de la situation atmosphérique. Et en quelques théorèmes successifs, il montre la pente que doit avoir cette surface de séparation par rapport à l'horizon pour que la condition de stabilité soit réalisée. Peu importe, après cela, que sa formule d'inclinaison soit jugée avan

(1) Cf. Cleveland Abbe, dans l'Encyclopaedia Britannica, vol. XXX, art. Meteorology (London, Adam, Charles Black, 1902). Il y indique aussi Gould's Astronomical Journal, Runkle's Monthly et American Journal of Science comme contenant, de 1853 à 1861, les premiers travaux de W. Ferrel. Plusieurs emprunts ont été faits dans ce magnifique exposé de Cleveland Abbe, pour les §§ 18 et 19 de cet article.

tageusement remplaçable par celle que Margules proposa en 1913; peu importe même que la nomenclature des nuages employée par Brillouin puisse dérouter l'observateur astreint au vocabulaire officiel (d'ailleurs encore bien hésitant lui-même !); le professeur s'est contenté de jeter un pont entre la théorie et la pratique : les disciples pourront s'en servir pour suivre d'un peu plus près les évolutions hardies des pilotes de carrière; et nous, nous arrivons à mieux saisir le sens de la formule prononcée par M. Vincent en 1905, quand il demandait que l'on employât ses efforts à « rechercher la cause même des variations de pression, etc., marquées chaque jour sur nos cartes synoptiques ». C'était vers les surfaces de séparation du courant polaire et du courant équatorial que devait désormais se porter l'attention aussi bien des météorologistes que des mathématiciens.

Il n'y eut

20. L'école norvégienne et le front polaire. pas chose très surprenante dans le fait que le directeur d'un grand Institut de Météorologie fût un mathématicien et en particulier un géomètre. Mais c'est une bonne fortune pour la science, qu'il existe encore des dynasties, en météorologie comme en astronomie !

M. V. Bjerknes a raconté comment il a été conduit, dès 1893, à s'occuper de la théorie la plus générale des fluides, tandis qu'il travaillait à la rédaction des écrits de son père C. A. Bjerknes (sur les corps à volume variable mobiles dans un fluide homogène et incompressible, 1863-1879). On trouve donc assez naturel que lui, et son fils, soient chez eux, at home, dans les champs hydrodynamiques, aussi bien pour y étudier les lois des transformations cycloniques que pour nous en dire les réactions contre les aéroplanes.

Il a déjà été rappelé au début de cet article en quelles circonstances le dernier branle fut imprimé par le chef de l'école de Bergen à ces récents travaux. D'autre part,

la revue qui a été faite, dans les pages précédentes, des lents progrès de la Météorologie dispense ici d'un complet exposé des théories norvégiennes : elles se donnent, elles-mêmes, comme une vaste synthèse contrôlant, simplifiant, coordonnant, les acquisitions d'Espy, Ferrel, Dove, Brillouin et des autres pionniers de la Géophysique. Contentons-nous d'en recueillir quelques résultats approximatifs et globaux en expliquant le croquis ci-après emprunté au Mémoire de M. J. Bjerknes sur la Structure des cyclones en mouvement (1) et pour lequel nous avons à reconnaître la très gracieuse obligeance de la Rédaction de Ciel et Terre. Il sera bien convenu que c'est une figure schématique, idéalisée, de dépression de l'hémisphère boréal, au sujet de laquelle nous donnons quelques éclaircissements, et que les altitudes comme les distances sont plutôt indiquées pour aider l'imagination que pour fournir des évaluations précises. (Voir fig. p. 362).

Le haut et le bas du dessin sont des coupes en élévation, prises, normalement au croquis central, selon les lignes discontinues menées à environ 150 km. de part et d'autre de la trajectoire : les inscriptions Section nord et Section sud aideront à les repérer.

Occupons-nous d'abord de la partie centrale du cliché, et supposons l'image exécutée sur un papier transparent de manière à laisser voir au travers une carte géographique dressée avec la même échelle kilométrique : admettons aussi, provisoirement, que l'on connaisse à peu près la direction actuellement suivie par la dépression et sa vitesse approximative; le schéma pourra nous avertir des autres particularités à attendre successivement dans la région visible. Voici comment il suffit de faire coïncider la ligne centrale désignée comme Trajectoire du centre avec la direction qui a été indiquée; puis, parallèlement à cette direction, de déplacer le transparent sur

(1) Cf. J. Bjerknes, On the Structure of the moving cyclones (Kristiania, Grondhal, 1921).

T

70

200 Km

0 100 200 300

800 Km.

Distribution des phénomènes météorologiques de part et d'autre de la trajectoire et à différentes altitudes. (D'après BJERKNES).

Résumé donné par BALDIT. loc. cit., p. 397: « Jusqu'à l'arrivée du front chaud, baisse continue de la pression, puisque la masse d'air froid au-dessus de la station diminue; pendant le passage du secteur chaud, pression constante; à partir du front froid, hausse continue, puisque la masse d'air froid au-dessus de la station augmente... >>

(Il est donc facile de suppléer partiellement à l'absence des isobares dans le croquis ci-dessus).