Vent
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Origine du vent

Les causes principales des grands flux de circulation atmosphérique sont la différence de température entre l’équateur et les pôles, qui cause une différence de pression, et la rotation de la Terre qui dévie le flot d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et...) qui s'établit entre ces régions. Des différences locales de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et de températures vont quant à elle donner des circulations particulières comme les brises de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) ou les tornades sous les orages.

Cas général

Diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de...) qui montre comment les vents sont déviés pour donner une circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) anti-horaire dans l’hémisphère Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) d’une dépression. La force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au...) de gradient de pression est en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte...), celle de Coriolis en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) et le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En...) en noir.

La pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) en un point (Graphie) est le résultat du poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle...) de la colonne d’air au-dessus de ce point. Les différences de pression qu’on note sur le globe terrestre sont dues à un réchauffement différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de façon adaptative aux besoins d'un ensemble mécanique.) entre ces points. En effet, l’angle d’incidence du rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes électromagnétiques dont le spectre s'étend...) varie de l’équateur aux pôles. Dans le premier cas, il est normal à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) alors que dans le second, il est rasant. Cette variation conditionne le pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour cent ») est en réalité la sténographie pour la...) d’énergie solaire reçue en chaque point de la surface terrestre. De plus, les nuages reflètent une partie de cette énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) vers l’espace et elle est absorbée différemment selon le type de surface (mer, forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement de faible...), neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons. Puisque les...), etc.).

La différence de pression ainsi créée est la force qui déplace l’air. Si la Terre ne tournait pas sur son axe, la circulation serait donc directe entre les centres de haute et de basse pression. Cependant, cette rotation dévie l’air dans la direction perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin...) au déplacement par rapport à un observateur au sol. En fait, c’est l’observateur qui bouge mais on l’appelle quand même force de Coriolis (Dans un système de référence (référentiel) en rotation uniforme, les corps en mouvement, tels que vus par un observateur partageant le même référentiel, apparaissent sujets à une force d'inertie...). Elle est proportionnelle à la vitesse (On distingue :) de l’air déplacé mais vers la droite dans l’hémisphère Nord et à gauche dans celui du sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.).

Lorsque la somme vectorielle de ces deux forces est devenue presque égale mais opposée, la direction du déplacement de l’air se stabilise pour être perpendiculaire au gradient de vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune...). La petite différence qui subsiste laisse une accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une...) vers la plus basse pression, la direction du vent reste donc orientée un peu plus vers les basses pressions ce qui fait que le vent tourne autour des systèmes météorologiques. Aux forces de pression et de Coriolis, il faut ajouter la friction près du sol et la force centrifuge de courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est une mesure quantitative du caractère « plus ou moins courbé » de cet objet. Par exemple :) du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines...) pour correctement évaluer le vent dans le cas général.

À grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une...) dans l'hémisphère nord, les vents tournent donc dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...) horaire autour d'un anticyclone (Un anticyclone est une zone de circulation atmosphérique autour d'un centre de haute pression. Leur sens de rotation est lié à la force de Coriolis: ils tournent dans...), et anti-horaire autour des dépressions. L'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1 désigne...) est vrai pour l'hémisphère sud (L'hémisphère sud ou hémisphère austral est la moitié du globe terrestre qui s'étend entre l'équateur et le...) où la force de Coriolis est inverse. On peut déterminer notre position entre ces deux types de systèmes selon la loi de Buys-Ballot : un observateur situé dans l'hémisphère nord qui se place dos (En anatomie, chez les animaux vertébrés parmi lesquels les humains, le dos est la partie du corps consistant en les vertèbres et les côtes. Les dorsaux étaient les muscles les plus sollicités par les...) au vent a la dépression à sa gauche et l'anticyclone à sa droite. La position des zones de pressions est inversée dans l'hémisphère sud.

Cas particuliers

Vents locaux à travers le Monde (Le mot monde peut désigner :). Ces vents sont généralement créés par des échauffements de terrain ou des effets montagneux.

La force de Coriolis s’exerce sur de longues distances ; elle est nulle à l’équateur et maximale aux pôles. Dans certaines situations, le déplacement d’air ne s’exerce pas sur une distance suffisante pour que cette force ait une influence notable. Le vent est alors causé seulement par le différentiel de pression, la friction et la force centrifuge. Voici quelques cas qui se produisent lorsque la circulation générale des vents est nulle, très faible ou quand on doit tenir compte d'effets locaux:

Effets des montagnes

Effet d'ondulation avec amortissement sur un vent suite à une montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la Lune), et faisant généralement partie d'une...).

Les montagnes ont différents effets sur les vents. Le premier est l’onde orographique lorsque le vent soufflant perpendiculairement à une barrière montagneuse doit remonter la pente. Si l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...) est stable, la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave)....) d'air redescendra du côté aval de l'obstacle et entrera en oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) autour d'une hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) qui peut être largement supérieure au sommet de celui-ci. Par contre, si l'air est instable, l'air continuera de s'élever, avec ou sans oscillation. Dans ces conditions, la friction et la poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) d'Archimède doivent être prises en compte lors de la modélisation du vent, comme c'est le cas pour le foehn.

L’air froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) plus dense en haut d’une montagne y crée une pression plus forte que dans la vallée (Une vallée est une dépression géographique généralement de forme allongée et façonnée dans le relief par un cours d'eau (vallée fluviale)...) et provoque un autre effet. Le gradient de pression fait alors dévaler la pente à l’air sur une distance insuffisante pour que la force de Coriolis le dévie. Cela engendre donc un vent dit catabatique. On rencontre ce genre d’effet le plus souvent la nuit. Ils sont également très communs au front d’un glacier (Un glacier est une masse de glace plus ou moins étendue qui se forme par le tassement de couches de neige accumulées. Écrasée sous son propre poids, la neige expulse l'air qu'elle contient, se soude en une...), par exemple, sur la côte du Groenland (Le Groenland (prononcez /gʁɔɛn.lɑ̃d/, écrit Groënland dans la graphie française d'avant 1850, Grønland en danois (« terre...) et de l’Antarctique à toute heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire » employé...).

Le vent anabatique est un vent ascensionnel d'une masse d'air le long d'un relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé pour caractériser la forme de la surface de la Terre.) géographique dû au réchauffement de celui-ci et donc l'opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés lorsqu'ils sont insérés...) du vent précédent. Diverses conditions météorologiques peuvent créer un vent anabatique, mais il s'agit toujours de la formation d'une différence de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) entre les masses d’air au-dessus des vallées et celles réchauffées sur leurs pentes qui cause une circulation d’air. Il est donc aussi appelé vent de pente et se produit le plus souvent le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...).

Brises de terre/brises de mer

Brise de terre/brise de mer.

Durant le jour, près des côtes d’un lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume soit suffisant pour provoquer une stratification, une zonation, ou une...) ou de la mer, le soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de...) réchauffe plus rapidement le sol que l’eau. L’air prend donc plus d’expansion sur terre et s’élève créant une pression plus basse que sur le plan d’eau. Une fois encore cette différence de pression se crée sur une distance très faible et ne peut être contrebalancée par les forces de Coriolis. Une brise de mer (lac) s’établit donc. La même chose se produit la nuit mais en direction inverse, la brise de terre.

On observe des différences de pressions jusqu'à deux millibars et proportionnelles aux masses de terre et d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) en présence. Cette brise peut résister à un autre vent jusque de l'ordre de 15 km/h (8 nœuds) ; au-delà, elle est en général annulée ce qui ne signifiera pas un calme plat mais plutôt un système météo instable. Ceci explique également pourquoi il y a très rarement un calme plat en bord de mer mais aussi des vents plus tourmentés qu'à l'intérieur des terres ou en mer.

Effets des vallées (goulets)

Dans certaines conditions de contraintes, par exemple dans des vallées très encaissées, l’air ne peut que suivre un chemin. Si le gradient de pression devient perpendiculaire à la vallée, le vent sera généré exclusivement par la différence de pression. C'est le vent antitriptique. On trouve aussi des accélérations dans les resserrements par effet Venturi (L'effet Venturi (du nom du physicien italien Giovanni Battista Venturi) est le nom donné à un phénomène de la dynamique des fluides où les particules gazeuses ou liquides se retrouvent accélérées à cause d'un rétrécissement de leur...) qui donne un « vent de goulet » et un « courant-jet de sortie de vallée » alors que l'air descendant la vallée envahit la plaine (Une plaine est une forme particulière de relief, c'est un espace géographique caractérisé par une surface topographique plane, avec des pentes relativement...).

Effets de méso-échelle

Dans d’autres cas, la balance s’exerce entre la pression et la force centrifuge. C’est le cas des tornades et des tourbillons de poussières où le taux de rotation est trop grand et la surface de la trombe est trop petite pour que la force de Coriolis ait le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d’agir.

Finalement, dans le cas de nuages convectifs comme les orages, ce n’est pas la différence de pression mais l’instabilité de l’air qui donne les vents. La précipitation (En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des gouttelettes d'eau qui, ayant été soumis à des...) ainsi que l’injection d’air froid et sec dans les niveaux moyens amènent une poussée d'Archimède négative (vers le bas) dans le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il...). Cela donne des vents descendants qui forment des fronts de rafales localisés.

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