Mesurer la hauteur des précipitations en un lieu donné est une indication si on veut rendre compte de l’état d’humidité ou de sécheresse, mais cette mesure ne tient pas compte (sauf corrections imprécises parce que trop générales), de la quantité d’eau qui s’infiltre, ni de celle qui ruisselle, ni de celle qui s’évapore.

Historique
http://medhycos.mpl.ird.fr/en/data/hyd/Drobot/2C.htm

J’ai donc pensé à un appareil de mesure (dérivé du bac Colorado), dont la coupe schématique ci-contre (Bilan 1) donne un aperçu.(cliquez sur la vignette pour agrandir l’image à sa taille réelle)

Explications

- Un bac à terre rempli ras-bord avec de la terre (T) prise dans la zone à étudier (ras-bord pour ne pas gêner le ruissellement

- Dans le fond une couche de gravier (G) (grains de 8 à 12 mm) draine l’eau infiltrée vers un puisard d’où elle est soutirée au moyen d’un tuyau en forme de siphon inversé (But: garder un certain volume d’eau dans le bac trop peu profond en regard de l’épaisseur normale de terre dans le milieu naturel) (simulation d’une nappe phréatique ?) Un trou (A) évite de siphonner toute l’eau par amorçage du siphon. Cette eau infiltrée est recueillie dans un bac pour être mesurée par une jauge graduée (J2)

- Entre la terre et le gravier une couche de tissu (N) (nylon ou fibre de verre) évite de colmater le gravier par la terre.

- Sur la terre du bac, une toile fine (F) (nylon ou fibre de verre) disperse les grosses gouttes de pluie, et, ainsi, évite la perte de terre par projections

- Une gouttière (B) faisant le tour du bac récupère l’eau qui  a ruisselé, et la conduit dans un bac pour être mesurée par une jauge graduée (J1)

- Une protection (S) comportant une ouverture (O) de la dimension du bac protège l’installation d’entrées d’eau de pluie intempestives.

Notes :  
1 / Seule la partie du dessin sur fond jaune est solidaire du système de pesée.
2/ Les bacs de récupération peuvent être placés autrement, pourvu que les eaux qu’ils doivent recevoir s’y écoulent facilement.

Utilisation

Ce bac est disposé dans un lieu découvert de façon à recevoir la pluie, et subir les ardeurs du Soleil.

Il est placé dans un système permettant sa pesée en continu, au moyen de jauges de contrainte couplées à une électronique permettant d’apprécier des variations aussi petites que le gramme. Cette même électronique autorise la mise à zéro du système au moment de l’installation.

Système de pesée  (Bilan 2)

Le bac (B) est un parallélépipède de 50 x 40 cm, soit 2000 cm², d’ouverture. Il est suspendu par des pivots (P3) dans un châssis (C) reposant sur un support (S) par les pivots (P2) et sur la balance (M) par le pivot (P4). Un contrepoids (CP) suspendu au châssis par un pivot (P1) diminue la charge permanente sur P4. Le plan des pivots (P3) est à égale distance du plan des pivots (P2) et de (P4)

Mesures

 Du fait du mode de suspension, la force exercée sur le système de pesée (M) est divisé par 2, ce qui équivaut à un pluviomètre de 1000 cm² d’ouverture.

On mesure la quantité d’eau présente dans le bac par la pesée :  1 cm de pluie induit une charge de 1Kg. Si le système de pesée permet d’apprécier le gramme, la hauteur d’eau équivalente est précise à 0,01mm

Si on a mis le système à zéro au départ, une pluie augmente le poids, mais l’évaporation l’allège. On pourra alors constater  une mesure négative

Une variante (Bilan 3) permet de mesurer l’évaporation de l’eau des lacs, mers et océans.

Le bac à terre du système précédent est remplacé par un bac (B) qu l’on remplira avec de l’eau du système à étudier. (eau de mer, si c’est le cas)

Un récipient (E) solidaire du bac par le support (S) est rempli d’eau douce. Son orifice affleure le plan d’eau du bac et maintient un niveau constant dans ce bac.(Pourquoi de l’eau douce ?  R = L’eau qui s’évapore est de l’eau pure, donc pas salée, et si on alimentait le bac en eau de mer, il s’ensuivrait une augmentation de la salinité dans le bac).

Un serpentin, dans lequel circule (par une pompe (P) ) de l’eau puisée à la nappe à étudier maintient le bac à la température de cette eau. Des flexibles (F) isolent mécaniquement la partie « pesée » (sur fond jaune) des tuyauteries d’amenée d’eau.

Le bac sera disposé dans un lieu aéré, mais sous un abri (A) pour ne pas recevoir les eaux de pluie (on mesure l’évaporation, et non la pluviométrie), et éviter un échauffement intempestif.par le soleil.

Note : Pour mesurer l’évaporation des océans, les lieux privilégiés sont les îles, plutôt que les rivages.

 

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Voici bientôt l’hiver, et son cortège d’ennuis, ou de plaisirs.
Je pense à la neige.
Si vous avez à circuler en voiture, n’attendez pas les froids pour vous équiper d’un jeu de chaînes à neige. Mais ce n’est pas parce que votre coffre contient un «jeu de chaînes» que vous devez penser être à l’abri des problèmes. En effet, il en existe différents modèles. Les uns sont plus ou moins efficaces, les autres sont des escroqueries pures et simples, dans le genre de celles représentées ci-contre (panneau de la Securité Routière !). Nous allons essayer de faire le tri.
Tout d’abord, éliminons les pneus à clous.
Cette catégorie d’ « anti-glisse » n’est efficace ( ?) que sur la glace, là où les clous peuvent se planter dans quelque chose de dur (la glace). Si on considère que environ 20 à 25 clous (les 4 pneus réunis), de 4 mm doivent retenir une voiture de 1,5 Tonne, il y a de quoi être effrayé. De plus, ces clous finissent par s’user sur la route en roulant sans neige ou glace. Ils seront complètement usés quand vous en aurez besoin, et croirez être en sécurité (relative).
Quand la neige tombe, elle est poudreuse, et forme un tapis plus ou moins épais. Les roues des véhicules, avec ou sans clous, tassent cette neige et le poids la fait fondre en partie. Quand le véhicule s’est déplacé, et n’appuie plus, la partie fondue et tassée regèle C’est ainsi que se forme la glace sur une route. (1) Lorsqu’un autre véhicule arrive sur cette partie gelée, son poids fait refondre superficiellement cette glace, le pneu se trouve sur de l’eau, donc sans aucune adhérence et c’est ce qui provoque le dérapage.
L’avantage de la chaîne est de broyer cette glace à chaque passage de véhicule. Elle ne provoque jamais de plaque de glace, et même élimine les plaques déjà formées
Les pneus à clous devraient être interdits par les Pouvoirs Publics, parce que illusoires, inefficaces et dangereux pour autrui.

Les chaînes à neige (ou à glace)
Dans les différents modèles proposés en magasins, éliminez tout ce qui est ou contient du plastique. (devient cassant au froid).
Reste ce qui est à base de vraie chaîne métallique.

La chaîne représentée ci-dessus n’est qu’un pis-aller. (photo tirée d’une publicité) En effet, cette chaîne est dangereuse Elle comporte des parties de la bande de roulement non équipées. C’est sur ces parties que le véhicule va déraper. De plus, cette chaîne est bruyante, chaque entrée de chaîne entre pneu et route provoque un choc.
La chaîne idéale doit éviter ces défauts.

La bande de roulement du pneu doit à tout moment comporter une portion de chaîne entre le pneu et la route. Elle doit laisser une trace semblable à celle représentée ici. (2) Ce type de chaîne devrait être le seul à être normalisé
On a obligé tous les véhicules à être équipés de « ceintures de sécurité », (3), (4), qui ne concernent que les occupants du véhicule.
Equiper en usine chaque véhicule d’un jeu de chaînes normalisées, à l’exemple de la roue de secours, serait beaucoup plus utile, puisqu’on éviterait les routes encombrées par des véhicules accidentés, la Police dressant alors contravention pour obstruction à la circulation. (5)
Le salage deviendrait alors inutile, et même nuisible, puisque on ne peut pas rouler avec des chaînes sur une route dégagée. Mais, comme les lobbys saliniers se font des fortunes avec le sel de salage, nos élus à leur solde ne sont pas près d’adopter une loi dans ce sens.

Les « chaînes » textiles

Un autre type d’équipement « anti-glisse » Les « chaussettes » pour pneus. Il est certain que d’enfiler des grosses chaussettes sur vos chaussures vous permettra de ne pas glisser (à pied) sur la glace.
Qu’en est-il pour les véhicules ? Quelle est la tenue à l’usure ?
En tous cas, il ne faut pas stationner sur la glace, sous peine de voir la chaussette prise par le gel se déchirer au démarrage.

(Voir un test sur http://scenicman.free.fr/OPC/autosock/index.htm )

Notes
(1) Des plaques de glace peuvent aussi être formées par de l’humidité, ou du brouillard givrant.
(2) Avec de telles chaînes, fabriquées par mes soins, j’ai roulé, (en Janvier 1966), sur de la glace, entre le col du Lautaret et Briançon, à plus de 80 Km/h, en toute sécurité
(3) les « airbags » rendent inutiles les ceintures, mais le conservatisme bureaucratique n’en tient pas compte.
(4) Elles retiennent les passagers quand la voiture brûle.
(5) On peut objecter que placer des chaînes n’est pas à la portée de tout le monde. Réponses : 1/ le montage devrait faire partie de l’examen du permis de conduire, 2/ sur la route, il se trouvera toujours une âme charitable pour donner un coup de main

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Le G. P. S. ou, Global Positioning System, grâce à 24 satellites en orbite à 20 200 km autour de la terre, permet au récepteur GPS de définir précisément sa localisation.

Comment ça marche ?
Tout d’abord, nous allons résoudre un de ces problèmes de trains qui nous ont tant fait transpirer sur les bancs de l’Ecole primaire.

Problème :

Je suis à côté d’une voie ferrée et je vois passer un train où il est marqué : « Départ du Pk 0 à 12 h. Vitesse = 100 Km/h »
Je regarde ma montre : il est 14 h. mais comme c’est la vieille montre de gousset de mon grand’père, et que j’ai mise à l’heure « au pif », il est fort possible que je n’aie pas l’heure exacte !
Un peu plus tard, à 15 h, passe un autre train en sens inverse, où je lis : « Départ du Pk 1000 à 11 h. Vitesse = 100 Km/h »

J’en déduis que ma montre retarde de 2 h et que je suis au Pk 400

Solution
D’après mes calculs, le 1° train a roulé 2 h, il a donc parcouru 200 Km
Le 2° a roulé 4 h, et parcouru 400 Km
Les deux trains ont donc parcouru ensemble 200 + 400 = 600 Km
Puisque l’un est parti du Pk 0 et l’autre du Pk 1000, j’ai une lacune de 1000 - 600 = 400 Km, soit 200 Km pour chaque train ( 2 h de trajet )

Vérification :
Si je mets ma montre à l’heure, je vois passer le 1° train à 16 h : il a parcouru 400 Km. Je vois passer le 2° train à 17 h : il a parcouru 600 Km. (400 + 600 font bien 1 000 Km)

Le GPS, c’est pareil, sauf que :
- les trains sont de ondes Radio, qui se déplacent à 300 000 Km/s
- on se trouve toujours entre deux satellites, mais pas en alignement !

Principe
Chacun de 24 satellites émet sur 2 fréquences : 1,227 Mhz et 1,575 Mhz.
- l’une émet, à intervalles réguliers, une séquence pseudo-aléatoire (1)
- l’autre indique
- le n° du satellite,
- l’heure du début de la séquence (à la seconde, suivie de beaucoup de zéros
- la position du satellite à ce moment-là ( en 3D )

Le Récepteur
C’est lui qui calcule et affiche sa position, après avoir reçu et traité les informations d’au moins 2 satellites. En supposant que le récepteur possède l’heure des satellites avec un écart de 1/millionième de seconde, l’erreur serait encore de 300 mètres ! !
Alors, on fait appel à un 3° satellite qui, par triangulation, va déterminer une zone d’erreur. Mais tout cela se passe dans le plan déterminé par les 3 satellites ! Et comme notre horloge n’a pas encore la précision nécessaire, la zone d’erreur sert de base à une colonne virtuelle perpendiculaire au plan des 3 satellites, colonne dans laquelle se situe notre récepteur, et dont la hauteur dépend de l’imprécision de notre horloge ( voir ci-dessus )
Un 4° satellite va permettre de réduire cette colonne à un volume « patatiforme ». Puis un savant calcul va enfin donner une approche de l’heure exacte.
Cependant, la précision nécessaire ne sera obtenue qu’après avoir fait la moyenne de nombreuses mesures, ce qui demande beaucoup de temps. Et, même alors, la précision du positionnement n’est pas inférieure à quelques dizaines de mètres.

La parade : Les Balises
Une Balise est composée de :
Un récepteur GPS disposé sur terre, à poste fixe, et activé en permanence
Une liaison radio avec les GPS mobiles situés à proximité.

Le rôle de la balise :
Dès sa mise en service, la balise effectue des mesures de localisation pour, à force de moyennes répétées (2), arriver à une bonne précision, tant sur sa position, que sur l’heure
Lorsqu’on le juge utile, le calcul des moyennes est stoppé. La balise a déterminé sa position en X, Y, et Z, et son horloge interne est synchronisée avec celle des satellites. Désormais, tout écart entre ces valeurs X, Y, et Z, et la position calculée d’après les satellites sera considéré comme une erreur, et transmis comme tel aux GPS mobiles, au moyen de l’émetteur associé. Le mobile et la balise effectuant simultanément la même mesure, on peut considérer que les deux mesures sont entachées de la même erreur. Le mobile rectifie donc sa mesure en fonction de cette erreur. La mise à l’heure des GPS mobiles sera, aussi, faite depuis l’horloge de la balise, en tenant compte du retard dû à la distance séparant la balise du mobile, distance parfaitement connue. ( position précise des deux appareils )
On arrive ainsi à une précision de quelques millimètres.
En outre, la balise, se déplaçant en même temps que le chantier qu'elle contrôle, permet d'éliminer les effets de la dérive des continents (2 cm/an vers le N-E, en France) si le chantier s'étend sur une période assez longue.(Exemple: Viaduc de Millau)

Utilisations
Les GPS de base, qui donnent la position en degrés de Longitude et de Latitude ne sont pas d’une utilisation commode. Alors, on leur a couplé des cartes mémorisées, et un écran pour les afficher. Le point de situation est métérialisé sur la carte.

Documentation
Le site http://www.n2yo.com/ indique, en temps réel sur une carte, la position et le suivi de tous les satellites en activité, et, en particulier, les 31 satellites GPS (NAVSTAR, du n°21 à 59)

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Notes
(1) Le récepteur GPS élabore en interne la même séquence, et les compare, en modifiant le moment du début jusqu’à les faire coïncider. Le décalage dans le temps des deux débuts permet de calculer la distance entre le satellite et le récepteur.

(2)
Calcul des moyennes.
La méthode classique consiste à ajouter toutes les valeurs, puis à diviser le total par le nombre de valeurs. Ce procédé devient vite fastidieux lorsque le nombre de valeurs dépasse la centaine.

Autre méthode
Soit M une moyenne obtenue par n’importe quelle méthode, V la nouvelle valeur à intégrer à la moyenne, et Q le nombre total de valeurs.
La formule à appliquer M + ((V-M)/Q)
( On soustrait la Moyenne de la nouvelle Valeur (V-M), on divise le résultat par le nombre Q de valeurs en course ((V-M)/Q), que l’on ajoute à la moyenne M )

Observations
(V-M)/Q peut être positif ou négatif = on ajoute ou on retranche.
Au-delà d’une certaine valeur de Q, (V-M)/Q n’a plus aucune valeur significative. Il est alors inutile de continuer à peaufiner la moyenne

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Force de Coriolis, ou canular de potache ?

Tout le monde a entendu parler de ce phénomène qui fait tourner les tourbillons d’air, les nuages, les cyclones, etc…dans le sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère Nord, et en sens inverse dans l’hémisphère Sud.(1)

Une explication en a été donnée par Gaspard CORIOLIS, ingénieur et mathématicien Français (1792-1843) en 1829 : "Toute particule en mouvement dans l'hémisphère nord est déviée vers sa droite (vers sa gauche, dans l'hémisphère sud) "

En voici une autre :

Supposons un instant le Soleil fixe au-dessus d’un point A de la Terre. Que se passe-t-il ?
1° / Au niveau du sol (nadir)
- Le point A s’échauffe beaucoup plus que les zones alentour.
- Les molécules d’air surchauffées s’élèvent en altitude, et le point A devient une zone de basse pression
- Les molécules d’air ainsi disparues sont remplacées par des molécules d’air venant des zones alentour, et de toutes les directions, qui convergent vers ce point A, en générant des vents.
Mais le Soleil se déplace (d’Est en Ouest par rapport au point A) ( vitesse > 1600 Km/h à l’équateur), entraînant avec lui le point A, et les manifestations précédemment exposées. Mais alors, les vents provenant du secteur Ouest sont rattrapés, ceux du secteur Est renforcés, ceux des secteurs Nord et Sud déviés vers l’Ouest. ( Les Alizés) (2) (3)
2° / En altitude
- Les molécules d’air ascendantes provenant du point A se sont peu à peu refroidies, ne montent plus, mais doivent laisser la place à celles qui continuent de monter. Elles vont donc diverger, puis redescendre ( dans une zone de haute pression ), formant ainsi, dans un plan vertical, une boucle continue où le sens de déplacement en altitude est inversé par rapport au sens au niveau du sol. ( Ce phénomène est mis à profit par les aéronautes pour choisir leur direction )
Les ouragans et cyclones subissent ces mêmes règles. Cette gigantesque force est suffisante pour amorcer une rotation privilégiée des tourbillons d’air.

Anomalies ?
Des photos aériennes montrent des cyclones semblant tourner en inverse de ce qui a été dit au début, i.e tournant anti-horaire dans l’hémisphère Nord, près des côtes Américaines de Floride, et, donc en contradiction avec la théorie de la FC.
Explication
(inspirée par la photo d’un cyclone au-dessus de l’Antarctique, « tournant ‘horaire’ » :
voir http://www.educnet.education.fr/meteo/bases_dt/banquise/h...
Les photos aériennes publiées sont prises au-dessus des cyclones. On n’en voit donc que la partie supérieure. Si, au niveau du sol, les molécules d’air convergent vers le centre du cyclone, au sommet de la cheminée ces molécules divergent, s’éloignent du centre en tournant.avec l’ensemble du cyclone. L’analogie avec le tourbillon créé par un récipient qui se vide (où l’eau va vers le centre) fausse notre raisonnement parce qu’ici (pour conserver l’analogie) l’eau devrait sortir pour remplir le récipient, en formant un tourbillon, ce qui est difficilement concevable. Pourtant c’est ce qui se passe au sommet des cyclones. Les molécules d’air humide (nuages) s’échappent de l’oeil et partent vers l’extérieur. Mais comme le système est en rotation, il se crée des ‘bras’ qui pointent vers la tangente. Ce phénomène peut être illustré par une roue tournant vite, et qu’on arrose. L’eau qui s’en échappe suit des tangentes orientées suivant le sens de la rotation.

Conclusion
Malgré de laborieuses recherches, aucune expérience valable n’est venue confirmer de façon péremptoire l’existence de la Force de Coriolis. Toutes les démonstrations peuvent s’expliquer par des raisonnements simples de physique élémentaire, et sans mettre en jeu une quelconque FC (4)
Toutes les démonstrations opèrent un ( ou plusieurs ) changement(s) de référentiel au cours de l’exécution, ce qui conduit à des absurdités, malgré un raisonnement mathématique délirant !
Aucune expérience décrite dans l’hémisphère Nord, n’a été reportée dans l’hémisphère Sud, pour démontrer un résultat de sens opposé, ce qui est pourtant la base de la FC

De tout cela, on peut déduire :

la Force de Mr CORIOLIS n’a jamais existé que dans l’imagination de son auteur.

Et maintenant, si vous voulez rire, faites une recherche sur Internet avec le mot-clé « force coriolis » et vous verrez des professeurs et ingénieurs s’enferrer dans des démonstrations où le bon sens fait totalement défaut. Ce qui est plus grave, c’est que ces gens-là ont à charge d’enseigner ! ! ! Pauvre Education Nationale ! ! !

Notes

(1) pour alléger le texte, la Force de Coriolis sera désignée par ses initiales : FC
(2) voir : http://www.meteo.org/phenomen/vent.htm
(3) voir : http://planeteterre.midiblogs.com/archive/2007/06/24/les-...
(4) voir : http://villemin.gerard.free.fr/Scienmod/Coriolis.htm
où l’auteur fait une démonstration concernant les Alizés, et non la FC
http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Climats/...
à la ligne 12, l’ERREUR ! ! ! !
"Changer de référentiel ne change pas la nature du problème"
Justement SI !!
Plus loin, en bas de page :
"Ainsi, la force de Coriolis n'est pas une force liée à une interaction physique mais juste une astuce de calcul"
Alors pourquoi tant de démonstrations quand on avoue que la FC n’existe pas

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Lire la suite: Coriolis II

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