Introduction
À la fois art et science de prévoir le temps, la météorologie observe la partie la plus précieuse de notre planète, la bulle d’air qui l’entoure et dont dépend la vie terrestre. Des chasseurs de la préhistoire aux informaticiens d’aujourd’hui, l’homme a toujours éprouvé le besoin de comprendre les évolutions des nuages et des vents afin de tenter de se dérober ou de s’adapter aux « caprices » des éléments.
Biot et Gay-Lussac
Le 20 août 1804 (2 fructidor an XII), à 10 heures du matin, un ballon émerge du jardin (1) du Conservatoire national des Arts et Métiers. Les cordes qui le retenaient au sol une fois coupées, il s’élève lentement et disparaît dans les nuages. Deux hommes jeunes sont à bord de l’aérostat, les physiciens Jean-Baptiste Biot (1774-1862) et Louis-Joseph Gay-Lussac (1778-1850). La nacelle présente l’aspect à la fois d’un cabinet de physique, avec ses boussoles, baromètres, thermomètres, hygromètres, piles de Volta, et d’une ménagerie où voisinent pigeons, hirondelles, grenouilles et divers reptiles, abeilles et insectes variés. Les deux explorateurs du ciel n’éprouvent pas de sensation de froid avant d’atteindre l’altitude de 2 600 mètres. Ils constatent cependant que leur pouls s’accélère : celui de Biot passe de 79 à 111 pulsations par minute, celui de Gay-Lussac de 62 à 80. À cette hauteur, ils libèrent une abeille qui s’envole sans paraître gênée. À 3 400 mètres, alors qu’ils commencent à éprouver un peu de peine à respirer, c’est au tour d’un verdier de prendre son vol et de descendre en zigzags vers le sol, puis d’un pigeon qui part d’un vol irrégulier avant de continuer sa descente les ailes étendues, en décrivant de grands cercles, en vol plané comme les oiseaux de proie.
Dans leur nacelle, après avoir observé la boussole, les savants s’affairent à mesurer l’électricité dans l’air en tendant un fil métallique de 240 pieds (un peu moins de 80 mètres) isolé d’eux et relié à un électromètre qui indique une charge d’électricité croissant avec l’altitude. Ils notent aussi que « l’hygromètre marchait constamment vers la sécheresse quand nous nous élevions et vers l’humidité au cours de la descente ». À 4 000 mètres, Biot commence à se sentir mal. Comme le ballon, débarrassé de tout son lest, semble ne pas pouvoir monter davantage, Gay-Lussac propose à son coéquipier de revenir au sol et de repartir seul une autre fois avec un équipement très réduit afin de tenter d’atteindre une altitude plus élevée. À 1 h 10 de l’après-midi, les aéronautes atterrissent près de Merville (2), à environ 80 kilomètres à vol d’oiseau au sud-est de Paris. La relation de leur exploration aérienne est lue à l’Institut le 23 août par Biot qui insiste sur leurs mesures du magnétisme terrestre.
Gay-Lussac seul
Le 16 septembre 1804 (29 fructidor an XII), à 9 h 40, Gay-Lussac s’envole seul du même endroit. À 3 031 mètres, il vérifie que l’inclinaison de l’aiguille de la boussole est de 31°, la même qu’à terre, confirmant leurs premières observations. Il ouvre un des deux ballons en verre qu’il a emportés à 6 561 mètres et le second à 6 636 mètres, afin de déterminer en laboratoire la composition de l’air qui s’y engouffre en sifflant. À 3 h 11 de l’après-midi, n’ayant presque plus de lest, Gay-Lussac décide de descendre : le thermomètre marque 9,5° au-dessous de zéro et le baromètre indique 32,88 centimètres de mercure, ce qui établit l’altitude atteinte à 7 016 mètres au-dessus du niveau de la mer. Le savant entreprend de descendre le plus lentement possible, mais il ne lui faut que 34 minutes pour toucher terre au hameau de Saint-Gourgon (3) , à 7 lieues au nord de Rouen, soit près de 115 kilomètres à vol d’oiseau de son point de départ.
Gay-Lussac a très bien supporté ce voyage : il se plaint seulement d’avoir eu froid aux mains, d’avoir éprouvé quelque difficulté à respirer, avec un pouls très rapide et un gosier tellement sec qu’il éprouvait de la peine à absorber du pain. Il a pourtant réalisé un exploit extraordinaire : le 15 avril 1875, à bord du Zénith, Crocé-Spinelli, Sivel et Tissandier battent son record et atteignent 8 000 mètres, mais seul Tissandier revient vivant, les deux autres aéronautes périssent asphyxiés.
Le 1er octobre 1804 (9 vendémiaire an XIII), c’est au tour de Gay-Lussac de lire devant l’Institut sa « Relation d’un voyage aérostatique ». Il dit notamment : « On peut conclure généralement que la constitution de l’atmosphère terrestre est la même depuis la surface de la terre jusqu’aux plus grandes hauteurs auxquelles on puisse parvenir » (4). Il discerne une décroissance de la température plus lente au voisinage du sol et une décroissance progressive dans les hautes régions pour aboutir à l’évaluation, exprimée pour la première fois, d’une élévation de 88,9 toises (173,30 mètres) pour un abaissement de la température de 1° Celsius.
Lamarck
Louis Cotte (1740-1815), curé de Montmorency, ami de Jean-Jacques Rousseau, passionné par les applications de la météorologie à la médecine et à l’agriculture, est le promoteur d’un réseau d’observations météorologiques qui se met progressivement en place sous l’égide de la Société royale de médecine dès la création de celle-ci en 1778 (5). Son Traité de météorologie, paru en 1774, fait autorité. Il le complète en 1788 par un très volumineux Mémoire sur la météorologie dans lequel il inclut un Mémoire sur les principaux phénomènes de l’atmosphère dont il écrit : « L’auteur ne se borne pas dans ce Mémoire, à l’explication de l’élévation des vapeurs, c’est une théorie complète des phénomènes de l’atmosphère les plus intéressants » (6).
L’auteur de ce Mémoire, lu à l’Académie des Sciences en 1776 mais resté inédit, est Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829), médecin et botaniste qui s’est ensuite voué à la zoologie et a élaboré une grande construction intellectuelle qui a reçu son nom, le lamarckisme, histoire de la biologie vue sous l’angle du transformisme. Cet esprit universel attache une très grande importance à la météorologie qu’il conçoit de façon à la fois théorique et pratique. À partir de 1799 et jusqu’en 1810, il publie chaque année un Annuaire météorologique à l’usage des agriculteurs, des médecins, des marins, etc., dont les douze volumes sont aujourd’hui d’une grande rareté. Cet annuaire comporte deux parties. La première indique pour chaque mois « les époques naturelles et annuelles utiles à observer », par exemple : départ des cailles, floraison du colchique, départ des hirondelles de cheminée puis de celles de fenêtres, floraison du cyclamen puis du safran, floraison du topinambour, effeuillaison du groseillier puis du noyer, passage des canards émigrant du nord, etc. La seconde partie offre, Lamarck le souligne, non pas des prédictions mais des probabilités sur le temps qu’il pourrait faire au cours de telle ou telle période.
Tout au long des différentes éditions de son Annuaire, Lamarck émet des considérations relatives à l’atmosphère qu’il divise en plusieurs couches. C’est dans la région la plus basse, épaisse de 2 lieues 1/4, soit 10 kilomètres, note-t-il, « que se forment les nuages, les vents, pluies, orages, brouillards, tempêtes, grêles, orages et tous les météores aériens et aqueux que l’on peut si communément observer » (7) . Il estime que l’atmosphère a une épaisseur de 15 à 18 lieues, soit 66 à 80 kilomètres. Les météorologistes d’aujourd’hui nomment troposphère la zone de 0 à 10 kilomètres où se déroulent les phénomènes météorologiques.
Dans l’Annuaire pour l’an XIII (septembre 1804- septembre 1805), Lamarck décrit 12 genres de nuages se divisant en plusieurs espèces, soit 20 types au total, ce qui n’a rien d’excessif puisque la météorologie actuelle distingue 10 genres de nuages et 14 espèces. En tenant compte des indications du baromètre (pression de l’air) et de l’anémomètre (vitesse du vent), Lamarck définit 8 degrés de beau temps, 5 de temps passables ou mitoyens et 12 degrés de mauvais temps. Voici le 2e degré de beau temps : « Air calme ou vent faible. Ciel clair, avec des nuages rares, petits ou médiocres, élevés, secs, se déplaçant avec lenteur » (8). Et le 12e degré de mauvais temps : « Vent violent ou tempétueux, soufflant par bouffées distinctes, renversant ou déplaçant, à la surface du globe, tout ce qui peut céder à son impétuosité. Nuages bas, séparés, très rapides, pluvieux ou non pluvieux. Baromètre très abaissé au-dessous de son terme moyen » (9).
Dans l’Annuaire pour 1807, Lamarck propose la création d’un Bureau central météorologique pour collecter et exploiter les données recueillies dans les différents observatoires et en tirer des prévisions. Ce bureau sera mis en place en France, mais en 1878 (10). Ce projet, reprenant l’entreprise ébauchée par l’Académie de médecine et disparue dans la tempête révolutionnaire, avait déjà reçu un début de réalisation dès 1801. Le chimiste Chaptal, alors ministre de l’Intérieur, l’avait soutenu et Lamarck écrit : « Il invita ses préfets à chercher quelque physicien instruit qui voulût se charger de faire, avec suite, les observations […]. L’auteur en question [Lamarck] fut chargé par le ministre de diriger les travaux de cette correspondance ; de fournir l’instruction aux observateurs des départements […]. Dès l’an X (1801) on commença à recevoir régulièrement, dans les bureaux du ministère, des observations météorologiques recueillies simultanément dans différents points choisis de la France » (11).
Napoléon et la météorologie
Lamarck poursuit : « Dès que le premier et même le deuxième numéro de l’Annuaire météorologique eurent paru, on fut étonné de la nature du projet que cet ouvrage annonçait ; mais, à Paris, on affecta bientôt de la considérer comme une entreprise vaine, présomptueuse, sans possibilité et sans moyens réels d’exécution. Le ridicule fut adroitement versé de toutes parts sur cette nouvelle production ; l’Annuaire météorologique reçut partout le nom d’“Almanach”, et les probabilités celui de “prédictions” ; en un mot, on employa toutes sortes de moyens pour décourager l’auteur… » (12).
Selon Pierre-Paul Grassé (13), Lamarck fut victime de la jalousie de l’astronome Laplace qui insinua que Lamarck n’était qu’un amateur plein d’imagination mais dépourvu de talent. En 1809, à l’occasion de la présentation des travaux des académiciens aux Tuileries, Lamarck offrait sa Philosophie zoologique à Napoléon lorsque celui-ci lui lança : « C’est votre météorologie ; c’est cet ouvrage avec lequel vous faites concurrence à Matthieu Laensbergh, cet Annuaire qui déshonore vos vieux jours » (14). Voici la version très édulcorée qu’en donne Lamarck : « Effectivement, il [l’auteur] ne fut pas longtemps sans apprendre de la bouche même de celui qui gouvernait alors, son mécontentement positif sur une entreprise qui n’avait cependant d’autre objet qu’une étude des météores. Chose étrange, l’auteur, en tout soumis aux lois, n’écrivant point sur la politique, et ne s’occupant que d’études de la nature, se vit forcé de cesser sur-le-champ toute publication de ses observations sur l’atmosphère. Accoutumé depuis longtemps à céder à la nécessité, il se soumit en silence, et continua d’observer, mais pour lui seul. Il faut avoir de la puissance pour pouvoir faire le bien et trop souvent ceux qui en possèdent l’emploient à l’empêcher » (15).
Comparable au roi de Perse Darius qui fit fouetter la mer coupable d’avoir dispersé sa flotte, Napoléon n’attachait aucune importance aux conditions météorologiques et les voulait soumises à son incommensurable orgueil. Le 20 juillet 1804, alors qu’il était au camp de Boulogne, il ordonne une revue en pleine mer malgré des vents violents de nord-est. L’amiral Bruix refuse tout net. Il est immédiatement démis de son commandement de la flottille et relégué à l’inspection générale des Côtes et l’Océan. Le contre-amiral Magon de Médine exécute l’ordre impérial et impérieux et le désastre naval a lieu : 3 bateaux de deuxième espèce, 4 péniches, 4 caïques coulent et 29 marins périssent noyés. Huit ans plus tard, dans les plaines russes, le désastre sera terrestre et bien plus terrible. Cela n’empêchera pas Hitler de commettre la même grossière erreur en 1941.
Annexe 1 : La chaise céleste
Lors de son ascension du 16 septembre 1804, Gay-
Lussac, ayant jeté tout son lest alors qu’il atteint l’altitude de 6 000 mètres, décide, afin de pouvoir s’élever encore plus haut, de se débarrasser de quelques objets sans valeur. C’est ainsi qu’il jette notamment par-dessus bord la chaise en bois de facture grossière sur laquelle il s’asseyait jusque-là. La chute du siège est amortie par une haie dans laquelle il se fiche, non loin d’une bergère qui s’enfuit terrorisée et ameute les habitants de son village. Dissimulé par les nuages, le ballon n’a été aperçu par personne. Aussi les paysans assemblés, lorsqu’ils découvrent la chaise accrochée aux aubépines, crient-ils au miracle. Les menuisiers du lieu extraient l’objet des broussailles, l’examinent et déclarent que leurs collègues du paradis sont bien peu habiles, qu’ils auraient cru le royaume des cieux meublé de façon moins rustique. Cette découverte alimente les conversations durant plusieurs jours dans la région, jusqu’à ce que la lecture des journaux relatant l’expérience de Gay-Lussac et décrivant son itinéraire mette fin au mystère.
Annexe 2 : Lavoisier visionnaire
Fondateur de la chimie moderne, découvreur de la composition de l’eau dont il réalise en 1785 la décomposition et la synthèse, Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) s’est intéressé à bien d’autres domaines et notamment à la météorologie. Il a souhaité la création d’un réseau d’observations couvrant le monde entier, s’affirmant certain que la collecte des informations permettrait de prévoir le temps quarante-huit heures à l’avance. Il souhaitait la publication d’un bulletin météorologique diffusé tous les matins et le premier quotidien français, le Journal de Paris, qui a commencé de paraître le 1er janvier 1777, comportait des informations sur le temps de la veille placées immédiatement sous le titre du journal. Cette vue de l’esprit n’était pas encore tout à fait réalisable de son temps, faute d’un moyen de transmettre et d’analyser suffisamment vite les informations : les premiers essais du télégraphe Chappe n’auront lieu que le 12 juillet 1793, et la ligne du Nord, construite pour fournir des nouvelles de la guerre, ne fonctionnera qu’à partir du 16 juillet 1794 ; or Lavoisier, coupable d’avoir été un fermier général, collecteur des impôts pour le compte de la monarchie, avait été guillotiné le 8 mai 1794.
Annexe 3 : Les époques de la météorologie
La météorologie se développe en tant que science à partir du XVIe siècle, grâce à la mise au point d’instruments tels que le thermomètre, l’anémomètre. Mais il ne s’agit encore que de mesurer et non de prévoir. Une deuxième étape est franchie lorsque des savants de plusieurs pays européens s’organisent en réseau afin d’étudier l’évolution du temps à l’échelle du continent. Le premier groupe est constitué par l’Accademia del Cimento de Florence en 1657, mais l’hostilité de l’Église catholique à cette entreprise savante amène la dissolution de l’institution dès 1667. Anglais, Français et Allemands tentent de reprendre le flambeau au cours du XVIIIe siècle. En 1784, la Société royale de médecine de Paris rassemble ainsi les données recueillies par 76 observatoires, tandis que la Societas Meteorologica Palatina, installée à Mannheim, collecte les observations de 57 institutions jusqu’en Sibérie, au Groenland et aux États-Unis d’Amérique. Lamarck appartient à cette époque de pionniers et Gay-Lussac se situe à l’aube de la troisième époque, car il utilise le premier un des deux nouveaux moyens qui vont permettre à la météorologie de saisir les mécanismes complexes de l’atmosphère pour tenter de les prévoir : le ballon, précurseur des ballons-sondes inaugurés en 1892, le télégraphe optique puis électrique, indispensable à la transmission très rapide des informations, mais qui, confisqué par l’État au profit de la police et de l’armée, ne pourra pas être utilisé par les particuliers en France avant 1851 (Lire A. Fierro, Histoire de la météorologie, Paris, Denoël, 1991, pp. 77-96).