Le baromètre est un instrument qui mesure la pression atmosphérique, c’est-à-dire la force par unité de surface qu’exerce le poids de la colonne d’air surplombant le point de mesure. Cette pression s’exprime en hectopascals (hPa) et vaut en moyenne 1013 hPa au niveau de la mer.
Observer expérimentalement le baromètre
Avec l’application FizziQ, le capteur de pression du smartphone permet de suivre en direct les variations de la pression atmosphérique, qu’elles soient d’origine météorologique ou liées à un changement d’altitude.
Étapes :
- Ouvrir FizziQ et sélectionner l’instrument “Baromètre”. Vérifier au préalable que l’instrument apparaît : tous les smartphones n’embarquent pas de capteur de pression.
- Poser l’appareil sur une table et observer la valeur affichée, en hectopascals. La comparer à la pression relevée par une station météo locale.
- Lancer un enregistrement sur plusieurs heures ou plusieurs jours pour visualiser la lente dérive de la pression, et corréler une baisse marquée avec l’arrivée d’une perturbation.
- Déplacer le smartphone verticalement d’un ou deux étages : constater qu’une montée fait baisser la pression d’environ 0,12 hPa par mètre gravi.
- Distinguer deux qualités de mesure : la résolution (le capteur détecte de très petites variations, de l’ordre de 0,01 à 0,1 hPa) et la justesse absolue (la valeur affichée peut être décalée de plusieurs hPa par rapport à la pression réelle, sans étalonnage).
Activités scientifiques sur ce thème
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Prolongements possibles avec FizziQ : tenir un journal météo sur une semaine et anticiper les changements de temps, ou dresser le profil altimétrique d’une randonnée à partir des variations de pression. Voir la section baromètre du guide des capteurs.
En savoir plus
Comment ça marche :
Le capteur de pression d’un smartphone est un composant miniaturisé de technologie MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). Une membrane de silicium, exposée à l’air ambiant, se déforme légèrement sous l’effet de la pression. Cette déformation modifie une grandeur électrique (capacité ou résistance d’une jauge de contrainte) que l’électronique convertit en une valeur de pression. Le même principe équipe les baromètres à membrane (baromètres anéroïdes), tandis que le baromètre historique de Torricelli mesurait la hauteur d’une colonne de mercure soutenue par la pression atmosphérique.
Disponibilité : tous les smartphones ne possèdent pas de baromètre. Le capteur équipe la plupart des modèles de milieu et de haut de gamme, mais il est absent de nombreux téléphones d’entrée de gamme et de la majorité des tablettes. Sans capteur, l’instrument “Baromètre” n’apparaît pas dans FizziQ et la mesure est impossible.
Résolution relative vs justesse absolue : un baromètre de smartphone détecte des variations très fines (résolution de l’ordre de 0,01 à 0,1 hPa, soit quelques dizaines de centimètres d’altitude), mais sa justesse absolue est bien plus modeste (décalage typique de ± 1 hPa, voire davantage, sans étalonnage). Il est donc excellent pour mesurer des différences de pression, et médiocre pour donner une pression absolue de référence.
Ordres de grandeur :
- Pression moyenne au niveau de la mer : 1013 hPa (soit 101 325 Pa).
- Gradient de pression près du sol : environ 0,12 hPa par mètre (12 Pa/m).
- Amplitude des variations météorologiques : de l’ordre de 970 à 1040 hPa aux latitudes tempérées.
- Résolution d’un capteur de smartphone : 0,01 à 0,1 hPa (soit 0,1 à 1 m d’altitude).
- Justesse absolue typique sans étalonnage : ± 1 hPa (soit environ ± 8 m).
Formule
La conversion d’une différence de pression en différence d’altitude découle du gradient de pression près du sol :
Δh ≈ (P₁ - P₂) × 8,3
où :
- Δh : différence d’altitude (m)
- P₁, P₂ : pressions mesurées aux deux points (hPa)
- le facteur 8,3 m/hPa est l’inverse du gradient 0,12 hPa/m
Cette relation n’est valable que pour de faibles dénivelées près du sol et suppose que la pression météorologique ne varie pas pendant la mesure. Pour une plage d’altitude plus étendue, on emploie la formule barométrique en atmosphère isotherme :
h = H × ln(P₀/P), avec H ≈ 8400 m à 15 °C
où H = RT/(Mg) est la hauteur d’échelle, qui dépend de la température (environ 8000 m à 0 °C) ; P₀ est la pression de référence au niveau h = 0.
Exemples d’application
- Suivi météorologique : une baisse rapide de la pression annonce souvent l’arrivée d’une dépression et d’un temps perturbé.
- Altimétrie : estimer la hauteur d’un bâtiment ou d’une tour à partir de l’écart de pression entre le pied et le sommet.
- Aviation : l’altimètre d’un avion est un baromètre calé sur une pression de référence (réglage QNH ou QNE).
- Randonnée : les montres et GPS de sport utilisent un baromètre pour afficher le dénivelé.
- Navigation en intérieur : les smartphones exploitent le baromètre pour détecter le changement d’étage, là où le GPS est inopérant.
- Prévision domestique : un baromètre de salon permet d’observer la tendance (hausse ou baisse) sur quelques heures.
FAQ
Q : Mon smartphone possède-t-il un baromètre ? R : Pas nécessairement. Le capteur équipe surtout les modèles de milieu et de haut de gamme. Le plus simple est de vérifier si l’instrument “Baromètre” apparaît dans FizziQ ; s’il est absent, l’appareil n’en dispose pas.
Q : Pourquoi la valeur affichée diffère-t-elle de la pression annoncée par la météo ? R : Les stations météo ramènent leur mesure au niveau de la mer, alors que le baromètre affiche la pression réelle à votre altitude. S’y ajoute la justesse absolue limitée du capteur (± 1 hPa environ). Le baromètre reste néanmoins fiable pour mesurer des variations.
Q : Peut-on mesurer une altitude avec le baromètre ? R : Oui, via l’altimétrie barométrique. La mesure de différences d’altitude est très précise (jusqu’à environ 1 m), car elle repose sur la résolution du capteur. L’altitude absolue est en revanche moins fiable, car elle dépend de la pression de référence et de la météo.
Q : Faut-il étalonner le baromètre ? R : Pour des mesures relatives (variations de pression, dénivelés), non : la résolution suffit. Pour une pression ou une altitude absolue, un étalonnage sur une valeur de référence connue (QNH local) est nécessaire.
Concepts liés
Pression atmosphérique - Altimétrie barométrique - Altitude - Capteur MEMS - Géolocalisation GPS