Fonctionnement d'un baromètre

Un baromètre est un instrument météorologique très répandu qui mesure la pression atmosphérique (également appelée pression atmosphérique ou pression barométrique), c'est-à-dire le poids de l'air dans l'atmosphère. C'est l'un des capteurs de base des stations météorologiques.

Il existe toute une série de types de baromètres, mais deux principaux sont utilisés en météorologie : le baromètre à mercure et le baromètre anéroïde.

Fonctionnement du baromètre à mercure classique

Le baromètre à mercure classique se présente sous la forme d'un tube de verre d'environ 1 mètre de haut dont une extrémité est ouverte et l'autre scellée. Le tube est rempli de mercure. Ce tube de verre est placé à l'envers dans un récipient, appelé réservoir, qui contient également du mercure. Le niveau de mercure dans le tube de verre diminue, créant un vide au sommet (le premier baromètre de ce type a été conçu par le physicien et mathématicien italien Evangelista Torricelli en 1643).

Le baromètre fonctionne en équilibrant le poids du mercure dans le tube de verre par rapport à la pression atmosphérique, un peu comme une balance. La pression atmosphérique est essentiellement le poids de l'air dans l'atmosphère au-dessus du réservoir, de sorte que le niveau de mercure continue à changer jusqu'à ce que le poids du mercure dans le tube de verre soit exactement égal au poids de l'air au-dessus du réservoir. Une fois que les deux ont cessé de bouger et sont en équilibre, la pression est enregistrée en "lisant" la valeur à la hauteur du mercure dans la colonne verticale.

Si le poids du mercure est inférieur à la pression atmosphérique, le niveau de mercure dans le tube de verre augmente (haute pression). Dans les zones de haute pression, l'air descend vers la surface de la terre plus rapidement qu'il ne peut s'écouler vers les zones environnantes. Comme le nombre de molécules d'air au-dessus de la surface augmente, il y a plus de molécules pour exercer une force sur cette surface. Le poids de l'air au-dessus du réservoir augmentant, le niveau de mercure s'élève.

Si le poids du mercure est supérieur à la pression atmosphérique, le niveau de mercure baisse (basse pression). Dans les zones de basse pression, l'air s'éloigne de la surface de la terre plus rapidement qu'il ne peut être remplacé par l'air provenant des zones environnantes. Comme le nombre de molécules d'air au-dessus de la zone diminue, il y a moins de molécules pour exercer une force sur cette surface. Le poids de l'air au-dessus du réservoir étant réduit, le niveau de mercure descend à un niveau plus bas.

Mercure et anéroïde

Nous avons déjà étudié le fonctionnement des baromètres à mercure. L'un des inconvénients de leur utilisation est qu'ils ne sont pas des plus sûrs (après tout, le mercure est un métal liquide très toxique).

Les baromètres anéroïdes sont plus largement utilisés comme alternative aux baromètres "liquides". Inventé en 1884 par le scientifique français Lucien Vidi, le baromètre anéroïde ressemble à une boussole ou à une horloge. Voici comment il fonctionne : À l'intérieur du baromètre anéroïde se trouve une petite boîte métallique souple. L'air ayant été pompé dans cette boîte, de petites variations de la pression atmosphérique externe provoquent une dilatation et une contraction du métal. Ces mouvements de dilatation et de contraction actionnent des leviers mécaniques à l'intérieur qui déplacent une aiguille. Ces mouvements font monter ou descendre l'aiguille autour du cadran du baromètre, ce qui permet d'afficher facilement la variation de la pression.

Les baromètres anéroïdes sont les plus couramment utilisés dans les maisons et les petits avions.

Baromètres pour téléphones portables

Que vous ayez ou non un baromètre à la maison, au bureau, sur votre bateau ou dans votre avion, il y a de fortes chances que votre iPhone, votre Android ou un autre smartphone soit équipé d'un baromètre numérique intégré! Les baromètres numériques fonctionnent comme les anéroïdes, sauf que les pièces mécaniques sont remplacées par un simple capteur de pression. Pourquoi ce capteur météorologique se trouve-t-il dans votre téléphone ? De nombreux fabricants l'intègrent pour améliorer les mesures d'altitude fournies par les services GPS de votre téléphone (la pression atmosphérique étant directement liée à l'altitude).

Si vous êtes un passionné de météo, vous avez l'avantage supplémentaire de pouvoir partager les données de pression atmosphérique avec un grand nombre d'autres utilisateurs de smartphones grâce à la connexion Internet permanente de votre téléphone et aux applications météorologiques.

Millibars, pouces de mercure et pascals

La pression barométrique peut être exprimée dans l'une des unités de mesure suivantes :

• Pouces de mercure (inHg) - Utilisé principalement aux États-Unis.
• Millibars (mb) - Utilisé par les météorologues.
• Pascals (Pa) - Unité de pression SI, utilisée dans le monde entier.
• Atmosphère (Atm) - Pression de l'air au niveau de la mer à une température de 15°C.

Pour faire la conversion entre les deux, utilisez la formule suivante : 29,92 inHg = 1,0 Atm = 101325 Pa = 1013,25 mb