La pression atmosphérique et nous

Texte extrait de l'hebdomadaire "Le Ligueur" 45 du 20 novembre 1992, corrigé.

Le ciel nous tombe sur la tête!

La couche de gaz divers qui entoure notre globe sur une hauteur de plusieurs dizaines de kilomètres pèse, et lourdement, sur tout ce qui est a sa surface. On le savait depuis longtemps suite à diverses observations et expériences physiques, notamment celle que vous avez souvent faite, étant écolier, quand vous aspirez de l'air du capuchon de votre stylo, y créant un vide suffisant pour le retenir sur vos lèvres. A l'interieur du capuchon, la chair gonflait et montait dans le tube pour combler le manque d'air, alors que, tout autour, l'air extérieur maintenant sa pression sur vos lèvres n'en modifiait pas la forme. Vous vous êtes quelquefois rendu compte avec douleur qu'il ne fallait pas pousser cette expérience trop loin sous peine de blessure et que le vide, c'est-à-dire l'absence de pression atmosphérique, était vraiment une force respectable. On savait donc que cette pression devait être puissante mais on ne l'avait pas encore évaluée.

En 1664, Torricelli, un élève de Galilée, trouve enfin le moyen de mesurer la pression exercée par le poids de l'air qui nous surplombe. II remplit de mercure un tube en verre d'environ un mètre de long, fermé d'un côté, le retourne dans une cuvette elle-même remplie de ce metal liquide. II s'aperçoit alors que le niveau du mercure descend un peu dans le tube puis s'arrête définitivement à une hauteur de 76 centimètres environ par rapport au niveau du mercure de la cuvette. II en conclut qu'à ce stade, tout est en équilibre à la surface de la cuvette: autour du tube. c'est partout le poids de l'air (pression atmosphérique) et dans le tube, c'est son équivalent dans le vide, le poids d'une colonne de mercure de 76 centimètres de hauteur. Or une telle colonne exerce sur une surface de un centimètre carré un poids de 76 x 13,6 (densité du mercure) = 1033 grammes-poids/centimètre carré. C'est le poids d'une colonne d'air de un centimètre carré de section qui traverserait verticalement toute notre atmosphère terrestre.

La valse des unités

Nous nous trouvons ainsi devant une série d'égalités physiques exprimées par des unités pratiques diverses que l'on rencontre toujours sur des tas de cadrans (1) .

En un siècle, nous sommes passés par quatre unités de pression atmosphérique: les atm, les mm_Hg, les mbar et les hPa! C'est toujours la guerre des unités qui continue depuis la nuit des temps. S'il y a, de plus en plus, de sincères efforts d'unification universelle, ils se heurtent à une ampleur toujours plus grande de leurs champs d'application géographiques, économiques et sociologiques et aux imbrications de leurs conséquences, même pour ce qui nous touche d'aussi près que notre pression artérielle qui est toujours estimée en centimètres de mercure plutôt qu'en hectopascals. Elle oscille entre 15 cm_Hg et 8 cm_Hg, soit entre 200 et 107 hPa. Pendant longtemps encore, il faudra employer les deux unités en cohabitation sous peine d'accidents psychologico-cardiaques! II en est d'ailleurs ainsi pour les autres unités de pression ou les diverses professions, disciplines ou nationalismes restent fermement attachés à leur vocabulaire habituel.

La pression atmospherique varie aussi

Elle augmente dans les anticyclones et dans l'air froid, aux pôles par exemple; lors des dépressions ou cyclones, elle diminue comme aussi dans l'air chaud plus léger de l'équateur et, évidemment, des qu'on s'élève.

En effet, l'air est de moins en moins dense au fur et à mesure que l'on monte en altitude. C'est ainsi que la pression atmosphérique est toujours exprimée par rapport au niveau de la mer, celui-ci servant de référence. Dans les couches basses, elle baisse d'environ un millimètre tous les dix mètres de hauteur. On comprend dès lors qu'un baromètre doit être réglé à l'achat pour le mettre en concordance avec l'altitude du terrain qui supporte sa maison d'accueil, en y ajoutant, éventuellement la hauteur de l'étage où il est situe. Si, à Anvers (altitude: 5 mètres) comme a Ostende (6 mètres), on peut se considérer comme étant au niveau de la mer, il n'en est pas de même à Bastogne (504 mètres), ou une correction de 50 mm_Hg doit intervenir.

Mais l'utilité d'un baromètre réside moins dans l'exactitude de sa lecture que dans l'évolution de celle-ci. Ainsi, si l'aiguille se dirige vers la droite, elle révèle l'approche d'un anticyclone (où les vents circulent dans le sens des aiguilles d'une montre) ce qui, en genéral, est signe de beau temps. Une baisse lente du baromètre indique l'approche d'une dépression. Si celle-ci continue à s'approcher, la baisse s'accentue; sinon, le baromètre ne tarde pas a remonter. Une aiguille paresseuse plaide pour une stabilité du climat existant. Le meilleur des baromètres ne fera jamais de nous des météorologues fiables. Cependant, des observabons locales concernant la direction du vent et la pression atmosphérique, en complétant les cartes météo des bulletins télévisés, peuvent, à la longue, nous apprendre a affiner nos propres prévisions régionales.

Les baromètres sont les interprètes d'un des langages inaudibles et ésoteriques de la nature. Encore faut-il faire l'effort de comprendre le langage de l'interprète. Les unités sont les clés de cette comprehension: avant-avant-hier, atm; avant-hier, mm_Hg; hier, mbar; aujourd'hui, hPa; et demain?

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Si l'air pèse sur notre anatomie d'un poids de dix à vingt tonnes, ce poids est très equitablement distribué sur toutes nos faces et même les intérieures pour autant qu'elles soient accessibles. Quant a nos tissus internes, il faut croire qu'ils se sont adaptés au cours des âges de notre évolution. Il reste cependant quelques petites failles, dont voici deux exemples.

Alvéoles adaptées?

L'adaptation de nos alvéoles pulmonaires aux pressions s'écartant de notre pression moyenne au niveau de la mer: 760 mmHg (1013 hPa). Les alvéoles en question sont très nombreuses sur le trajet de nos bronches. Ce sont de complexes mini-laboratoires où se règlent les échanges gazeux, notamment entre l'oxygène respiré qui va à notre sang et le gaz carbonique que nos poumons rejettent a l'extérieur. Lorsqu'on grimpe en altitude, la pression atmosphérique diminue: 795 hPa à 2000 mètres. C'est à partir de cette altitude plus élevée, donc de pression plus basse, que se manifeste ce qu'on appelle "le mal des montagnes". Malaise angoissant ressenti par certaines personnes dès qu'elles approchent de cette altitude, il est dû en partie à la raréfaction de l'oxygène, conséquence de la raréfacton de l'air. Cela conduit à une diminution de cet oxygène dans le sang et dans les tissus, causant des troubles neuromusculaires et des sensabons d'anéantissement et d'indifférence.

La trompe d'Eustache

La trompe d'Eustache est un fin tuyau qui relie nos fosses nasales et notre oreille moyenne. Cette derniere est fermée du côté extérieur par le tympan. Lorsque la pression atmosphérique s'abaisse où s'eleve assez brusquement de seulement 30hPa, notre trompe ne transmet pas toujours assez vite ce changement de nos fosses nasales à notre oreille moyenne. La différence de pression entre la face inteme et la face exteme du tympan cause alors des bourdonnements, des surdités passagères ou même des douleurs, éliminées par une déglutition ou un mouvement des mâchoires. Notre tympan revient alors à un equilibre de pression sur ses deux faces. Ce phenomène peut apparaître dans un ascenseur rapide, lors d'une descente en ski ou lors du décollage ou de l'atterrissage d'un avion de ligne pressurisé aux alentours de 820 hPa. Ces avions ne sont pas pressurisés a 1013 hPa de facon à minimiser la difference de pressson entre exterieur (260 hPa à 10000 metres) et intérieur, épargnant ainsi la résistance des parois et des hublots des appareils.

(1) 1 atmosphère (atm) = 760 millimètres de mercure (mm_Hg) = 1,033 kilogramme-poids par centimètre carré (kg'/cm²) = 1,013 bar (bar) = 1013 millibars (mbar) = 101300 pascals (Pa) = 1013 hectopascals (hPa).