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Les unités de mesure de la pression

L'unité de pression du système international (S.I.) est le pascal (Pa), qui correspond à une force d'1 newton exercée sur une surface d'1 mètre carré (1 Pa = 1 N/m²). Le pascal étant une unité très petite par rapport aux pressions mesurées à la surface du globe - la pression atmosphérique moyenne enregistrée au niveau de la mer vaut en effet 101 325 Pa -, les météorologistes et les climatologues préfèrent utiliser l'hectopascal (1 hPa = 10 ² Pa).

D'autres unités ont été préalablement utilisées en météorologie, par exemple le millimètre de mercure (mmHg ou Torr), le millibar (mbar) et l'atmosphère normale (atm).

Le millimètre de mercure correspond à la pression exercée à 0 ⁰C par une colonne de mercure d'1 millimètre de hauteur (1 mmHg = 133,322 Pa = 1,333 22 hPa). Le millibar vaut 10 ⁻³ bars ou 1 000 baryes, une unité de mesure du système CGS (centimètre, gramme, seconde) qui fut utilisée en science jusqu'au milieu du xx e siècle (1 mbar = 10 ² Pa = 1 hPa). L'atmosphère normale correspond à la pression atmosphérique moyenne mesurée au niveau moyen de la mer à la latitude de Paris (1 atm = 101 325 Pa = 1 013,25 hPa = 1 013,25 mbar = 760 mmHg).

Autres références

" PRESSION ATMOSPHÉRIQUE " est également traité dans :

L'expérience du physicien et mathématicien italien Evangelista Torricelli (1608-1647), conçue en 1643, n'a aucune visée météorologique. Elle consiste seulement à montrer l'existence du poids de l'air. Pour cela, Torricelli remplit un tube de mercure qu'il ret [...] Lire la suite ☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mesure-de-la-pression-atmospherique/#i_2982

On donne le nom d'anticyclone à une région de l'atmosphère où la pression est plus élevée que dans les régions avoisinantes situées à une même altitude. À l'inverse, les dépressions (ou cyclones) correspondent à des zones où la pression est minimale. Anticyclones et dépressions ont une forte influence sur le vent et les perturbations météorologiqu [...] Lire la suite ☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/anticyclones/#i_2982

Le Hollandais Christophorus Henricus Didericus Buys-Ballot (1817-1890) publie en 1857 une Note sur le rapport de l'intensité de la direction du vent avec les écarts simultanés du baromètre dans laquelle il énonce la fameuse loi qui porte son nom : le vent laisse les basses pressions atmosphériques sur sa gauche dans l'hémisphère Nord et l'intensit [...] Lire la suite ☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/loi-de-buys-ballot/#i_2982

En météorologie, une dépression (ou cyclone) est une région de l'atmosphère caractérisée par une pression atmosphérique plus basse que celle de l'ensemble des régions adjacentes situées à la même altitude. Les dépressions sont généralement accompagnées de mauvais temps : vents forts et précipitations. Leur étendue horizontale s'étend sur une large [...] Lire la suite ☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/depression-meteorologie/#i_2982

Physicien allemand, né à Magdeburg et mort à Hambourg. Otto de Guericke, bourgmestre de Magdeburg, se signale à l'attention du monde savant, peu après 1650, par ses expériences sur le vide et sur l'électricité, bien antérieures à celles de C. Huygens, de D. Papin et de C. F. Du Fay. Dès 1632, il cherche à établir le vide dans un récipient rempli d' [...] Lire la suite ☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/otto-von-guericke/#i_2982

Physicien et mathématicien italien, né à Faenza et mort à Florence, inventeur du baromètre. Les écrits de Galilée inspirèrent à Torricelli un traité de mécanique, De motu ( Du mouvement ), qui devait à son tour influencer Galilée. Invité à Florence en 1641, Torricelli assure les fonctions de secrétaire et d'assistant auprès de Galilée, durant les [...] Lire la suite ☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/evangelista-torricelli/#i_2982

L' échauffement de la Terre par le rayonnement solaire est très irrégulier. Le mécanisme, simplifié à l'extrême, est le suivant : l'air au contact des sols ensoleillés s'échauffe ; cet air chaud, donc plus léger, exerce à la surface du sol une pression inférieure à la moyenne. C'est ainsi que se créent des zones de basses pressions, ou dépression [...] Lire la suite ☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vents/#i_2982

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L'unité de pression du système international (S.I.) est le pascal (Pa), qui correspond à une force d'1 newton exercée sur une surface d'1 mètre carré (1 Pa = 1 N/m²).

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Pression de l'air p en fonction de l'altitude h.
Formule du nivellement barométrique : .

En noir : variation diurne de la pression atmosphérique mesurée en Allemagne en septembre 2004.

La pression atmosphérique est la pression de l' air (sur Terre) ou plus généralement du mélange gazeux constituant l' atmosphère considérée. Cette pression se traduit par une force exercée sur toute surface en contact avec elle, perpendiculaire à la surface et d'intensité proportionnelle à son aire.

C'est la gravité qui comprime l'atmosphère, de telle sorte qu'à chaque niveau la pression locale supporte le poids de la colonne d'air sus-jacente. Cette pression dépend donc de l' altitude, mais elle dépend aussi des conditions atmosphériques (circulation atmosphérique globale et vents locaux) en accord avec le théorème de Bernoulli. La pression atmosphérique au niveau de la mer est en moyenne de 1,013 25 × 10 ⁵ (ou 1 013,25 hPa), soit 1,013 25 ou par définition de cette dernière unité.

La pression atmosphérique se mesure à l'aide d'un baromètre, d'un hypsomètre ou d'un altimètre. Elle a été longtemps exprimée en mmHg ( millimètres de mercure) en raison de l'emploi courant du baromètre à colonne de mercure.

Depuis l'adoption du pascal dans le Système international d'unités (SI) comme unité de la pression, les météorologues utilisent un multiple de cette unité, l' hectopascal ( hPa), qui a l'avantage de correspondre exactement au millibar utilisé auparavant : 1 mbar.

Schéma de l'expérience de Torricelli[1] .

En 1638, Galilée écrit Discours et démonstrations mathématiques concernant deux nouvelles sciences, où il décrit diverses expériences, dont une conçue par Aristote qui permet de mettre en évidence le poids de l'air grâce à une bouteille contenant l'air comprimé. Dans son ouvrage, le savant rapporte une observation que les fontainiers de Florence lui ont soumise sur l'impuissance où se trouvent les pompes aspirantes des fontaines à soulever l'eau au-dessus de 10 mètres. Galilée attribue cette impuissance à une cause intrinsèque, l'horreur limitée du vide, en reprenant l'idée aristotélicienne fausse de l' horror vacui (" la nature a horreur du vide "). En 1643, Torricelli, ami et disciple de Galilée, réalise une expérience qui lui permet d'attribuer l'élévation de l'eau à une cause extérieure, la pression atmosphérique, et de mesurer précisément le poids de l'atmosphère. Les expériences des hémisphères de Magdebourg réalisées par Otto von Guericke à partir de 1654 montrent que la pression atmosphérique pousse les deux demi-boules l'une contre l'autre à raison de dix tonnes par mètre carré.

Pression atmosphérique normale

La pression atmosphérique réellement mesurée varie autour de la pression atmosphérique normale fixée, par définition, comme étant, au " niveau de la mer " (niveau moyen), à la température de 15 °C, de :

Dans les anciennes unités du Système CGS, la pression atmosphérique normale vaut :

Par définition du millimètre de mercure (mmHg) et du torr (Torr) qui lui est égal, la pression atmosphérique normale vaut exactement 760 = 760 .

Enfin la pression atmosphérique normale permet elle-même de définir une unité de pression : = 101 325 Pa.

À 20 °C, la vitesse moyenne des molécules d'air à pression atmosphérique normale est d'environ 500 m/s (1 800 km/h) ; à 100 °C, cette vitesse d'agitation atteint 560 m/s (2 016 km/h). Mais à 20 °C et à la pression atmosphérique, la distance moyenne entre les molécules est de l'ordre de dix fois le diamètre de ces molécules et le libre parcours moyen de l'ordre de cent fois ce diamètre. Les molécules s'entrechoquent très souvent (chacune subit en moyenne une collision toutes les 10 −10 s), elles ne gardent cette vitesse que sur de très courtes distances).

La pression atmosphérique diminue quand l' altitude augmente, car la masse -- et donc le poids -- de l'air sus-jacent diminue nécessairement avec la hauteur, comprimant l'air de moins en moins. La pression diminue, exponentiellement, d'un facteur 10 chaque fois que l'on s'élève de 16 km (ou de moitié à 5 500 m). Il est ainsi possible d'utiliser la pression pour mesurer la hauteur, ce qui est le principe de base de l' altimètre utilisé en aéronautique et en alpinisme.

En météorologie appliquée, la pression est souvent utilisée directement comme coordonnée verticale. On parlera par exemple de la température à (une " hauteur " de) 700 hPa. Cette approche a des avantages techniques et elle simplifie certaines équations utilisées en météorologie.

Stabilité et instabilité

En règle générale, la pression atmosphérique diminue de moitié à environ 5 500 mètres et la température moyenne de l'atmosphère diminue de 9,7 °C par 1 000 mètres. Cependant, ce taux n'est valable que pour une atmosphère normalisée et varie en fait selon le contenu en vapeur d'eau et l'altitude. Ces propriétés peuvent être démontrées rigoureusement si l'on fait l'hypothèse que l'atmosphère est en équilibre (bien que cela demeure une excellente approximation, cela n'est pas tout à fait vrai en pratique).

Lorsque le sol est chauffé par le Soleil, par convection, les basses couches de l'atmosphère sont réchauffées et comme l'air chaud est moins dense, l'air réchauffé va avoir tendance à s'élever grâce à la poussée d'Archimède. Si la poche d'air chaud se refroidit moins vite que l'air environnant, cette parcelle d'air va accélérer vers le haut. On est alors en présence d'une masse d'air instable. Dans le cas contraire, l'air en ascension devient plus froid que l'air environnant, le mouvement ascendant va s'interrompre et l'atmosphère est alors stable.

Le taux de refroidissement de la masse d'air en ascension peut être calculé théoriquement, ou sur un diagramme thermodynamique, par rapport à la température de l'environnement donnée par un radiosondage. Ce calcul repose sur l'hypothèse qu'il n'y a pas d'échange calorique avec l'air extérieur et que le taux de changement de température est différent si l'air est saturé ou pas. Dans le premier cas, la vapeur d'eau condensée est retirée de la masse en ascension.

Pression moyenne au niveau de la mer autour de la Terre en décembre, janvier et février montrant les centres d'action (A et D).

Pression moyenne au niveau de la mer autour de la Terre en juin, juillet et août montrant les centres d'action (A et D).

Les météorologues analysent les variations horizontales de la pression atmosphérique pour localiser et suivre les systèmes météorologiques : cela permet de définir les zones de dépressions (D) (pression généralement inférieure à 1 013 hPa, 760 mmHg), les zones anticycloniques (A) (pression généralement supérieure à 1 013 hPa, 760 mmHg) et les isobares. Les dépressions et les creux barométriques sont généralement associés au mauvais temps. Les anticyclones et les crêtes barométriques sont quant à eux favorables au beau temps.

La différence de pression entre deux points de même altitude (ou gradient horizontal de pression) est également la plus importante force motrice du vent : des valeurs de 5 hPa/km ont été observées dans les cyclones tropicaux les plus violents.

Afin d'utiliser la pression pour suivre les systèmes météo et estimer la force du vent, il est nécessaire de faire concorder des mesures de pression qui ont été prises à différentes altitudes : en mer, dans les vallées, en montagne. Pour ce faire, on soumet les mesures brutes de pression à un ajustement standardisé. La valeur résultant de cet ajustement est appelée pression au niveau de la mer, ou PNM. Si l'on prend par exemple le cas d'une station située à 100 mètres au-dessus du niveau de la mer, l'ajustement sera effectué en estimant la pression au fond d'un trou fictif, de 100 mètres de profondeur, qu'on aurait creusé à la station. Plus précisément, la valeur de la PNM est fonction de la pression mesurée à la station et de la température assignée à la colonne d'air fictive. Pour cette dernière on utilise la moyenne de la température actuelle à la station et de celle mesurée douze heures auparavant. La PNM est une approximation d'une grande utilité, mais il faut se garder de lui donner toute la valeur d'une mesure physique exacte, particulièrement en terrain montagneux. La pression atmosphérique mesurée au niveau de la mer varie autour d'une valeur moyenne de 1 013 hPa.

La pression mesurée au sol est utilisée pour l'étalonnage et la validation des données en provenance d'instruments météorologiques de mesure à distance. Des mesures précises de pression sont ainsi un fondement nécessaire pour l'observation de la Terre et du climat.

Ouragan de classe 5 : pression au centre inférieure à 920 hPa

Ouragan de classe 4 : pression au centre comprise entre 920 et 944 hPa

Ouragan de classe 3 : pression au centre comprise entre 945 et 964 hPa

Ouragan de classe 2 : pression au centre comprise entre 965 et 980 hPa

Ouragan de classe 1 : pression au centre supérieure à 980 hPa

PNM maximum :

pour une station à plus de 750 mètres d'altitude : 1 086,8 hPa, à Tosontsengel (Mongolie), le (mais l'Organisation météorologique mondiale ne reconnaît encore que 1 084,8 hPa au même endroit le ). Cette valeur est obtenue tenant compte de la réduction au niveau de la mer de la pression avec une hypothétique colonne d'air très importante sous la station ;

pour une station sous 750 mètres d'altitude : 1 083,8 hPa, Agata, Evenhiyskiy, Russie ;

PNM minimum :

870 hPa, au large des Philippines, près du centre du typhon Tip, le ;

des pressions plus basses encore ont été enregistrées au sein de violentes tornades, mais ces mesures demeurent non officielles ;

selon une analyse des données d'un satellite météorologique, la pression minimale de 868,5 hPa a été estimée le à UTC au centre du cyclone Monica, lorsqu'il a frappé au nord de Maningrida, en Australie. Cette mesure est basée sur une variante améliorée de la technique de Dvorak et non une mesure directe, ce qui la rend impossible à prouver. En 2010, Stephen Durden, du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, a révisé les données sur le cyclone et a publié un article montrant que la pression centrale ne devait pas avoir été plus basse que 900 à 920 hPa.

Observations et expériences

Expérience du verre retourné

Expérience du " verre retourné ".

L'expérience du " verre retourné " ou " verre inversable " consiste à remplir un verre de liquide non gazeux, recouvrir son ouverture d'une feuille de papier cartonné (ou un support équivalent), retourner délicatement le verre puis retirer la main qui maintient le papier. Le liquide reste dans le verre. Cette observation contre-intuitive s'explique de la manière suivante : la pression atmosphérique (environ 1 kg/cm ²) et, dans une moindre mesure la tension superficielle, exercent une force verticale ascendante plus importante que le poids du liquide contenu dans le verre et la pression de l'air au fond du verre. Si le support est retiré, le liquide s'échappe bien que la pression atmosphérique exerce la même force ascendante : les forces gravitationnelles (déstabilisantes) prennent le pas sur les forces de tension superficielle (stabilisantes) et déclenchent l' instabilité de Rayleigh-Taylor.

Un corollaire de cette expérience est l'ouverture d'un bocal de confiture, de conserve en verre ou de pot de bébé, rendue difficile par la pression atmosphérique supérieure à la pression de l'air extrêmement faible sous le couvercle. Un autre corollaire est " l'eau bouillant sans feu " avec l'ouverture d'un verre sans pied recouvert d'un mouchoir enfoncé dans l'intérieur de façon qu'il soit en contact avec la surface liquide et rabattu extérieurement autour du verre. Une fois le verre renversé, ramener avec une main le mouchoir jusqu'à ce qu'il se trouve bien tendu sur l'ouverture. On entend alors un bouillonnement et on observe de grosses bulles s'élever à travers l'eau agitée comme si elle bouillait. En tendant le mouchoir, on produit un " vide partiel " à l'intérieur du verre, ce qui entraîne l'air extérieur à traverser les pores du tissu et de l'eau pour combler ce " vide ".

Expérience de l'ascension de l'eau dans une enceinte où un combustible a brûlé

Expérience de combustion d'une allumette.

La combustion d'une allumette ou d'une bougie qui repose sur le fond d'un récipient empli d'eau (assiette, cristallisoir ...) et qui est placée sous une enceinte (typiquement un verre), met en évidence la pression atmosphérique. La consommation partielle d'oxygène due à la combustion de la cire de paraffine produit du dioxyde de carbone CO ₂ et de l'eau H ₂O, deux produits de réaction qui sont sous forme gazeuse. Le refroidissement du gaz résiduel ( contraction thermique) et la condensation de la vapeur d'eau (observable par la formation de buée sur les parois internes de l'enceinte) entraînent une diminution de la pression interne qui devient inférieure à la pression atmosphérique externe. Contrairement aux idées reçues parfois enseignées, c'est principalement ce phénomène qui explique que l'eau est poussée vers l'intérieur du verre par la pression atmosphérique,.

Notes et références

1. En ↑ hydrostatique, le poids de la colonne de mercure (P=mHgg) est équilibré par le poids de l'air qui appuie sur la totalité de la surface libre du mercure dans la cuve. En rapportant ces deux forces à une même unité de surface, on peut écrire que la pression qui s'exerce sur la surface du mercure contenu dans la cuve (PA = Patm = Pa car le point A est au contact de l'air ambiant) est égale à la pression dans le mercure au niveau de l'ouverture du tube (PB). Dans le tube de Torricelli plongeant dans un bain de mercure (de symbole Hg et de masse volumique ρ), la colonne est surmontée de vide (appelée vide de Torricelli), ou plus précisément de vapeur de mercure à la pression de vapeur saturante (à 20°C, p*(Hg) = 0,16012 Pa). Cette valeur étant négligeable au regard de la pression atmosphérique, on peut admettre que PC ≈ 0. La différence de pression entre deux points B et C (situés à une hauteur telle que hB - hC = h) et hC, situés respectivement à une profondeur hB et hC est donnée par la loi fondamentale de l'hydrostatique pour un fluide incompressible entre différents points :

Pour le mercure, Patm = 101 325 Pa, ρ = 13 600 kg/m³, 9,81 m/s², d'où h = 760 mm Hg. Pour l'eau ρ = 1 000 kg/m³ et h = 10,3 m H ₂ O. Cf Physique chimie, Bordas, , p. 251

2. ↑ (en)Schéma de l'expérience de Galilée

3. ↑ (en) Howard Margolis, It Started with Copernicus: How Turning the World Inside Out Led to the Scientific Revolution, McGraw-Hill, , p. 174

4. ↑ Pression atmosphérique normale, Météo-France

5. ↑ Idées & Notions en Sciences de la matière, Encyclopaedia Universalis, , p. 77-78.

6. Georges Bruhat, ↑ Thermodynamique, Masson, , p. 477 .

7. ↑ (en) Kshudiram Saha, The Earth's Atmosphere : Its Physics and Dynamics, Berlin, Springer-Verlag, , 367 p. (ISBN 978-3-540-78426-5 ), p. 31

8. ↑ Les différentes classes de cyclones.

9. " ↑ Record absolu de pression en Mongolie ", sur La Chaîne Météo, (consulté le ).

10. ↑ (en) Organisation météorologique mondiale, " World: Highest Sea Level Air Pressure Above 750 meters ", sur Université d'Arizona (consulté le ) .

11. ↑ (en) Organisation météorologique mondiale, " World: Highest Sea Level Air Pressure Below 750 meters ", sur Université d'Arizona (consulté le ) .

12. ↑ (en) Organisation météorologique mondiale, " World: Lowest Sea Level Air Pressure (excluding tornadoes) ", sur Université d'Arizona (consulté le ) .

13. ↑ (en) " Advanced Dvorak Technique Intensity listing for Cyclone Monica (Maningrida, Australie) ", CIMSS (consulté le ).

14. ↑ (en) Stephen L. Durden, " Remote Sensing and Modeling of Cyclone Monica near Peak Intensity ", Atmosphere , Multidisciplinary Digital Publishing Institute, vol. 1, no 1,‎ , p. 15-33 (ISSN 2073-4433, DOI 10.3390/atmos1010015, lire en ligne, consulté le ) .

15. Feuille de papier cartonnée (carte de visite, carte postale), essuie-tout... L'expérience marche aussi avec une gaze, une toile métallique ou une passoire qui font intervenir plus intensément un autre phénomène physique, la ↑ tension superficielle, laquelle explique que l'expérience ne " marche " pas avec du papier plastifié ou graissé avec un peu d'huile.

16. Jean-Michel Courty et Édouard Kierlik, " ↑ Des fluides sens dessus dessous ", Pour la science, no 467,‎ , p. 89-91 (lire en ligne)

17. Raoul Marquis, ↑ 100 expériences physiques, A.-L. Guyot, , p. 30-31

18. Cette expérience ↑ remonte à Philon d'Alexandrie. Cf, Francisco Vera, op. cit., p. 882.

19. L'extinction progressive de la flamme n'est pas due à la disparition de l'oxygène mais au dégagement de CO↑ ₂ qui entre en contact avec le verre, se refroidit et " tombe " sur la flamme qui est étouffée (atmosphère appauvrie en oxygène rendant toute combustion impossible). Cette propriété explique la recommandation, lors d'un incendie, de ramper au sol sous les fumées pour y capter l'air frais moins étouffé par le CO₂. Cf [vidéo] Scilabus, Une expérience de bougie démythifiée sur YouTube, , (en) James P. Birk & Anton E. Lawson, " The Persistence of the Candle-and-Cylinder Misconception ", J. Chem. Educ. , vol. 76, no 7,‎ , p. 914 (DOI 10.1021/ed076p914)

20. La vapeur de cire qui réagit avec l'oxygène donne la réaction suivante : C↑ nH2n+2 (s) + (1.5n + 0.5) O₂ (g) → CO₂ (g) + (n+1) H₂O (g)

21. L'expérience de l'↑ œuf dur ou du ballon de baudruche " aspiré " à travers le goulot d'une bouteille ou d'un flacon chauffés (rincée à l'eau chaude, allumettes enflammées et plongées dans le récipient) puis refroidie, repose également sur le principe de la contraction qui crée une dépression à l'intérieur de la bouteille.

22. ↑ (en) Harold R. Hunt, Toby F. Block, George M. McKelvy, Laboratory Experiments for General Chemistry, Brooks/Cole-Thomson Learning, , p. 146-149

23. ↑ (en) Francisco Vera, Rodrigo Rivera, César Núñez Ramírez, " Burning a Candle in a Vessel, a Simple Experiment with a Long History ", Science & Education , vol. 20, no 9,‎ , p. 881-893 (DOI 10.1007/s11191-011-9337-4)

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La pression atmosphérique est la pression de l' air (sur Terre) ou plus généralement du mélange gazeux constituant l' atmosphère considérée. Cette pression se traduit par une force exercée sur toute surface en contact avec elle, perpendiculaire à la surface et d'intensité proportionnelle à son aire.

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Définition et unités de mesure

Le poids de l'air exerce à la surface de la Terre une force, c'est la pression atmosphérique. Ainsi, une colonne d'air de section 1 m2, du sol jusqu'au sommet de l'atmosphère, a une masse de 10 000 kg soit la masse d'environ huit automobiles. C'est un peu comme si, à chaque instant, nous avions l'équivalent de 10 mètres d'eau sur nos épaules !

L'unité de pression utilisée en météorologie est l'hectopascal (hPa). Autrefois, on employait le millibar (mb) ou encore le millimètre de mercure (mmHg).

Le saviez-vous ?

Avant le XVII e siècle, on considérait que parmi les quatre éléments, seuls l'eau et la terre avaient un poids. Les scientifiques estimaient que le feu et l'air étaient dépourvus de masse. Ce sont les expériences d'Evangelista Torricelli (1608-1647) puis celles de Pascal (1623-1662) qui ont révélé au monde l'existence du vide et de la pesanteur de l'air.
Torricelli, en 1643-1644, a retourné dans une cuvette de mercure des tubes de diamètres différents remplis du même liquide pour constater que le niveau de mercure obtenu était toujours le même quel que soit le diamètre des tubes : 760 millimètres. Le poids de la colonne de mercure venant équilibrer celui de la colonne d'air au-dessus de la cuvette : c'est le premier baromètre !
En 1648, Pascal a démontré, en faisant gravir au tube de Torricelli le Puy de Dôme, que la pression diminue avec l'altitude et que le bout du tube est rempli de... vide !

L'expérience de Torricelli en image

Mesurer la pression en météorologie

L'instrument de mesure de la pression atmosphérique est le baromètre.
Les météorologistes appliquent des normes définies par l'Organisation météorologique mondiale pour pouvoir comparer les mesures de pression entre elles. Elles sont ainsi ramenées au niveau de la mer et les baromètres sont calés pour indiquer la pression au niveau de la mer.
Cette correction revient à ajouter le poids de la colonne d'air manquante entre l'altitude du point de mesure et le niveau de la mer (ou cas rare, à le retrancher pour un point de mesure situé sous la surface de la mer).

Un baromètre doit donc toujours indiquer la pression au niveau de la mer. Si vous le déplacez, n'oubliez pas de le régler à nouveau.

Il existe plusieurs types de baromètres :

- le baromètre à mercure - de plus en plus rare du fait de la législation sur le mercure - indique la pression exacte du lieu. Il faut corriger cette pression de l'altitude pour obtenir la pression au niveau de la mer,
- le baromètre anéroïde contient une ou plusieurs capsules à vide (capsule de Vidie) qui s'écrase plus ou moins en fonction de la pression. Cette variation est amplifiée par un mécanisme déplaçant une aiguille sur un cadran.

Pour les baromètres à affichage numérique, le principe est le même, mais c'est le courant électrique qui est modifié.

Le barographe est un baromètre affichant, sur écran ou sur papier millimétré pour les anciens modèles, la courbe de la pression en fonction du temps.

Les baromètres utilisés par Météo-France sont des baromètres numériques compensés en température. En effet, le capteur étant sujet à dilatation en fonction de la température, la mesure de pression est corrigée grâce à un capteur de température.

En météorologie, on mesure aussi la variation de la pression avec l'altitude avec un capteur placé sous un ballon : c'est le radiosondage. C'est la connaissance fine des variations horizontales et verticales de la pression atmosphérique qui permet de déterminer les mouvements de l'atmosphère.

Variation verticale de la pression atmosphérique

Plus on s'élève en altitude, moins il y a d'air au-dessus de nos têtes et donc plus la pression baisse. En moyenne, la pression atmosphérique diminue de 1 hPa tous les 8 mètres.
Pression moyenne à 1 500 m d'altitude : 850 hPa
Pression moyenne à 3 000 m : 700 hPa
Pression moyenne à 5 500 m : 500 hPa.
Il y a autant d'air entre 0 et 5 000 m qu'entre 5 000 m et l'espace.

Variation horizontale de la pression atmosphérique

Au niveau de la mer, la pression moyenne est de 1 013,25 hPa.

1 013,25 hPa = 1013,25 mb = 760 mmHg.

En tout point de la surface du globe, la pression ramenée au niveau de la mer varie au cours du temps. En météorologie, on appelle dépression un centre de basse pression et anticyclone un centre de haute pression. Un marais barométrique est une zone géographique étendue où la pression au niveau de la mer varie très peu.
Les pressions au niveau de la mer relevées sur le globe oscillent entre 870 hPa (au large des Philippines, au centre du typhon Tip le 12 octobre 1979) et près de 1 087 hPa (Tosontsengel en Mongolie) le 20 janvier 2010 (record non encore officialisé par l'Organisation météorologique mondiale).
En France métropolitaine, entre 1951 et 2012, on a relevé 951,8 hPa le 25 février 1989 à la Pointe de La Hague (Manche) et 1048,9 hPa à la pointe de Chemoulin (Loire-Atlantique) le 3 mars 1990.

Beau temps ou mauvais temps ?

Le plus souvent, le temps est à la pluie lorsque la pression est basse.
Lorsqu'elle diminue rapidement, le vent et le mauvais temps menacent.
À l'inverse, une pression atmosphérique élevée est synonyme de temps calme mais pas forcément beau. Ainsi, en été, hautes pressions et beau temps vont de pair, mais en hiver, elles sont souvent accompagnées de brouillards et de nuages bas qui peuvent durer toute la journée.

Sur une carte d'observation ou de prévision du temps figurent des lignes d'égale pression appelées " isobares " en météorologie. En France, on trace les isobares de 5 en 5 hPa en surlignant l'isobare de référence 1 015 hPa (le plus proche de la valeur moyenne de 1 013 ,25 hPa). Le tracé obtenu permet aux météorologues de suivre les systèmes.

La différence de pression entre deux points de la carte, ou gradient horizontal de pression, permet de déterminer l'intensité du vent : plus le gradient (la pente) est élevé, plus le vent sera fort. Ainsi, plus les isobares sont serrées, plus le vent est fort (comme les lignes de niveau sur un relief d'une carte géographique).
Dans l'hémisphère nord, les vents tournent dans le sens des aiguilles d'une montre autour des anticyclones et dans le sens contraire autour des dépressions (inversement dans l'hémisphère sud).

La marée barométrique

L'air comme l'eau est un fluide. Comme l'océan, l'atmosphère est soumise à l'attraction des astres. La pression atmosphérique en un point oscille, présentant deux maximums et deux minimums par jour. C'est la marée barométrique. L'amplitude de cette variation dépend de la latitude : négligeable aux pôles, elle peut atteint plusieurs hectopascals aux tropiques. Aux latitudes tempérées, la marée barométrique est difficile à observer car souvent masquée par les variations de pression liées aux perturbations atmosphériques.

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Le poids de l'air exerce à la surface de la Terre une force, c'est la pression atmosphérique. Ainsi, une colonne d'air de section 1 m2, du sol jusqu'au sommet de l'atmosphère, a une masse de 10 000 kg soit la masse d'environ huit automobiles.

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Nous avons pu mettre les conseils de M.Druelle en synthèse que nous avons rencontrer il y a quelques jours. Nous avons pu appeler le club de plongée de Vitry-le-François pour avoir rendez-vous le 22 janvier et passer le baptême de plongée.

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Nous avons regardé une vidéo "C'est pas sorcier" sur l'ascension du Mont Blanc. La vidéo donne de nombreuses informations sur l'adaptation du corps avec la hausse de l'altitude et  la diminution de la pression. De plus, nous avons écrit des questions à poser à M.Druelle pour notre rendez-vous qui se passera dans la semaine. Nous nous sommes aidés du livre "la plongée" (rubrique bibliographie). Nos questions ont été mis sur le padlet dans la rubrique brouillon ( pour les voir il faut les télécharger).

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Nous avons pu trouver trois magazines très intéressant pour la suite de notre tpe: ils sont plus centré sur la pression sous l'eau et la plongée. Nous sommes en train de trouver un point de convergence entre la pression sous l'eau et l'altitude qui ont des conséquences sur l'organisme. Nous avons aussi trouvé un article que nous avons mis dans la bibliographie qui nous explique comment bien réussir son tpe devant le jury. Nous commençons à réfléchir à l'expérience qu'on développera avec M.Druelle.

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kilian jornet

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03 25 56 37 54

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centrenautique52@vert-marine.com
03.25.55.04.04

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Nous avons décider de parler de la pression sous l'eau et des effets ressentis lorsque qu'on pratique la plongée sous marine. Nous allons rencontré monsieur Druelle et peut etre contacter le club de plongée de saint dizier

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Nous avons trouvé d'autres documents permettant de travailler avec
Nous avons cherché quelle expérience pourrait correspondre à notre sujet

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Une vidéo montre ses incroyables données de performance lors de son impressionnante ascension du mont Ventoux en 2013.

Malgré le numéro de voltigeur de son leader dans la première étape de montagne, l'ambiance n'est pas vraiment à la fête au sein de l'équipe Sky. La formation britannique est très agacée par la circulation sur Internet de fichiers informatiques contenant les données " SRM " de son leader Chris Froome. Le " SRM ", c'est ce petit capteur placé dans le pédalier du vélo. Utilisé par une grande partie du peloton, il permet de mesurer nombre de paramètres en course et livre force détails sur les performances des coureurs : fréquence de pédalage, vitesse, pulsations, puissance.

Lundi 13 juillet, lors de la journée de repos à Pau, Dave Brailsford, le manageur de Sky, a déploré un " piratage " des données du maillot jaune, alors qu'il était interrogé sur les suspicions de dopage qui ne manqueraient pas de naître en cas de grosses performances de son coureur dans les étapes de montagne. Sir Dave Brailsford estime que la manœuvre cherche à démontrer que les performances de Chris Froome sont anormales. Il a fait les gros yeux et expliqué que les avocats de l'équipe s'étaient saisis de l'affaire : " Ethiquement et moralement, si vous accusez quelqu'un de dopage, vous ne volez pas [pour le faire]. "

allez bye http://t.co/xVTncA52lH
- philousports (@philippe)

Cela n'a pas empêché qu'une vidéo soit publiée quelques heures plus tard sur Twitter et sur YouTube. Il s'agit de l'impressionnante ascension du mont Ventoux par Chris Froome lors du Tour de France 2013. Le Britannique avait avalé les 15,9 km à 8,6 % de pente moyenne en quarante-huit minutes et trente-cinq secondes, soit à deux petites secondes du record de Lance Armstrong établi en 2000 avec Marco Pantani à ses basques. Sur la vidéo, en même temps que le démarrage foudroyant du maillot jaune qui laisse sur place ses adversaires, on peut voir défiler les données contenues dans son SRM : l'infernale fréquence de pédalage autour de 100 tours par minute, la vitesse qui passe de 19 km/h à 31 km/h en quatre secondes et la puissance qui a atteint 1 028 watts au paroxysme de l'accélération, et le rythme cardiaque qui reste relativement stable, entre 160 et 165 pulsations par minute.

" Manque de transparence  "

L'ancien préparateur de l'équipe Festina, Antoine Vayer, mesure et analyse pour Le Monde depuis plusieurs années les puissances développées par les coureurs du Tour en montagne. En 2013, ses " radars " avaient flashé Froome dans le mont Ventoux à 418 watts de moyenne, soit 4 watts de plus que le duo Armstrong-Pantani.
Lire aussi : notre analyse de l'ascension du mont Ventoux en 2013
Le spécialiste de la performance a relayé ladite vidéo et les données SRM de Froome sur les réseaux sociaux. Selon lui, si les informations sur le leader de Sky sont sorties, il ne s'agit pas d'un " piratage ", mais d'une " fuite ". " Le problème, c'est que le vélo souffre d'un immense manque de transparence, estime Antoine Vayer. Or, la publication de ce type de données serait un moyen de rendre le vélo crédible. Pour expliquer qu'un sprinteur court le 100 mètres en 9 secondes, on ne peut pas se contenter de dire qu'il est juste exceptionnel. " Alors que d'autres coureurs ne la cachent pas, Froome refuse, par exemple, de communiquer son VO ₂ max (volume d'oxygène maximal ou consommation maximale d'oxygène), facteur déterminant dans les sports d'endurance.

Mardi 14 juillet, la vidéo a été retirée de la plate-forme YouTube et le compte Twitter à l'origine de sa publication a été fermé, mais elle a réapparu sur d'autres plates-formes. De nouvelles données ont été publiées mercredi sur le site Chronos Watts.

Il s'agit cette fois d'une vidéo d'une attaque de Chris Froome lors de la 16 e étape du dernier Tour d'Espagne.

Avant le Tour, Froome avait traité de " clowns " ceux qui interprètent les indicateurs de puissance pour démasquer les tricheurs en l'absence de contrôles positifs. Interrogé mardi sur cette vidéo, il s'est borné à répondre que " ce sont des données de 2013 ". Et d'ajouter, en guise de fin de non-recevoir : " Nous sommes concentrés sur la course, rien ne va nous en détourner. "

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Tour de France : la vidéo qui fait peur au clan Froome

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Une vidéo montre ses incroyables données de performance lors de son impressionnante ascension du mont Ventoux en 2013. Malgré le numéro de voltigeur de son leader dans la première étape de montagne, l'ambiance n'est pas vraiment à la fête au sein de l'équipe Sky.

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Si à faible altitude les effets sont imperceptibles, le manque d'oxygène est un facteur à prendre en considération pour les plus haut cols. Chaque personne aura une réaction différente à l'altitude en fonction de ses caractères génétiques et son habitude de l'altitude.

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L'activité sportive en montagne : les conseils d'ERGYSPORT

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La montagne est l'eldorado des sportifs : l'altitude favorise la synthèse d'EPO et améliore les performances à condition de respecter quelques précautions.

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Quels sont les effets de l'altitude sur l'organisme ? Champion ou non, peut-on tirer un bénéfice d'un séjour en altitude pour améliorer ses performances ? Les vertus - controversées - de l'altitude est-ce de l'info ou de l'intox ?
Avec l'altitude, la densité de l'air diminue, la teneur en eau de l'air (l'hygrométrie) diminue aussi et la teneur en oxygèneégalement. La baisse de la densité de l'air ne présente qu'un faible intérêt pour le coureur de fond. Elle favorise la pénétration du corps dans l'air, et ce sont en revanche les performances des sprinters qui s'en trouvent améliorées. La baisse de l'hygrométrie favorisant l'évaporation et donc la déshydratation, il est impératif de bien s'hydrater lors des séjours et entraînements en altitude.

La baisse de la teneur en oxygène de l'air crée un manque d'oxygène (hypoxie) qui va induire au niveau du rein la sécrétion d'une hormone (l'érythropoïétine ou EPO) qui stimulera la fabrication par la moelle osseuse d'une plus grande quantité de globules rouges (érythrocytes) afin de compenser le manque d'O ₂ apporté aux tissus. Or, c'est bien cet effet majeur qui est recherché par les sportifs afin de pouvoir fournir plus d'oxygène aux muscles lorsque l'organisme redescend à l'altitude habituelle.

Ces modifications physiologiques sont observées à partir de 1800, 2 000 m. Plus l'altitude est élevée au-dessus de 2 000 m plus la réaction d'activation de l'EPO est sensible. Le pic de sécrétion est obtenu en 48 heures puis décroît progressivement sur 3 semaines. L'effet maximal est donc obtenu en 3 semaines, et le nombre de globules rouges n'augmente plus après ce délai, même si le séjour en altitude se prolonge. Et si le taux d'hématocrite (rapport du nombre des cellules sanguines sur le volume sanguin) augmente légèrement au-dessus de 50 % (52 à 54 %) il n'atteint jamais les pourcentages que peuvent entraîner les injections d'EPO effectuées au titre du dopage (supérieurs à 60 %).

Lors du retour à des altitudes inférieures les modifications physiologiques induites par un séjour au-dessus de 1800 m ne persistent que 10 à 15 jours. Ce qui permet néanmoins d'en tirer un bénéfice en vue d'une compétition bien programmée. Ce qu'il faut comprendre c'est que l'entraînement en altitude, plus difficile, renforce les capacités de l'organisme et sa musculature. Il s'intègre alors très bien dans un plan d'entraînement spécifique en améliorant la préparation générale. D'autre part, les effets physiologiques vont permettre d'améliorer son entraînement lors du retour à l'altitude habituelle.

Mais comme l'altitude impose des contraintes climatiques et d'hypoxie à l'organisme, les capacités physiques doivent être normales. Un examen médical à la recherche de toute pathologie cardiopulmonaire, mais aussi neurologique pour les séjours en très haute altitude (au-dessus de 3000 m) est donc nécessaire. L'altitude en elle-même et plus encore l'entraînement risquent de révéler une pathologie jusque-là silencieuse, car équilibrée dans des conditions d'altitude " normale ".

Les entraînements en altitude doivent-ils être intensifs ? Plus pénibles, ils risquent d'affecter la musculature et imposent un travail cardiaque supplémentaire en raison de l'hypoxie et de l'augmentation de la viscosité sanguine. L'endurance sera donc privilégiée. L'idéal semble être de séjourner en altitude et de descendre s'entraîner plus bas. Réalisable pour des athlètes de haut niveau cette possibilité l'est beaucoup moins pour la majorité des coureurs.

Finalement, deux situations peuvent se présenter : inclure un séjour en altitude en vue d'en tirer un maximum d'intérêt le jour de la compétition ou inclure un séjour en altitude en vue d'optimiser son plan d'entraînement pour une compétition. Dans le premier cas, les effets bénéfiques obtenus n'étant que de courte durée, ce séjour ne devra pas être programmé plus de 15 jours avant la compétition choisie pour établir sa performance. Il peut même ne se clore que 2 ou 3 jours avant la compétition, car aucune adaptation particulière n'est requise pour un retour à une altitude inférieure. Dans le second cas, un séjour d'au moins une semaine aura des effets positifs sur la préparation d'une compétition courue dans les deux ou trois mois suivants.

En conclusion, la programmation d'un séjour en altitude dans la préparation d'une compétition est toujours bénéfique, à condition d'avoir fait vérifier sa condition physique. Un tel séjour est en effet salutaire car il stimule les capacités d'adaptation de l'organisme à l'altitude, le soustraie à la pollution et lui vaut de bénéficier d'un environnement naturel attrayant.

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S'entraîner en altitude - Jogging International

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Quels sont les effets de l'altitude sur l'organisme ? Champion ou non, peut-on tirer un bénéfice d'un séjour en altitude pour améliorer ses performances ? Les vertus - controversées - de l'altitude est-ce de l'info ou de l'intox ? Avec l'altitude, la densité de l'air diminue, la teneur en eau de l'air (l'hygrométrie) diminue aussi et la teneur en oxygèneégalement.

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Séance en salle doré où nous avons élaboré notre plan et chercher de nombreuses information pour nous permettre de rédiger notre production écrite

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Comment mon corps s'adapte et réagit à la pression?

I) La pression

1) en altitude
2) sous l'eau

II) Les effets de la pression en haute altitude

III)  Les effets de la pression sous l'eau

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Séance en salle doré où nous avons pu étudier les livres que nous sommes allés chercher au CDI. Nous avons mis leur lien en bibliographie ainsi que la photo de couverture des magazines.
Cyprien a trouvé les livres sur le site du Cdi (e-sidoc) et Ilyès est allé chercher les magazines au CDI.
Antoine a pu étudier les magazines pendant que nous remplissions le Padlet
Nous avons notamment prévu de s'appuyer sur le magazine 2170

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Le point sur les causes du phénomène de fonte musculaire observé chez les sportifs en haute altitude : le désagrément de l'altitude sur l'organisme (une perte de poids liée à une détérioration de l'alimentation, une chute des réserves de fer chez les sportifs déjà carencés, la déshydratation, une perte d'appétit) ; les théories pour expliquer la fonte musculaire en altitude (la diminution de l'intensité des efforts, un processus d'adaptation de l'organisme qui "sacrifie" de la masse musculaire pour réduire ses besoins en oxygène) ; explication du phénomène d'autophagie mitochondriale.

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sujet : Mon corps face à la pression des gaz et des liquides

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sujet : Mon corps face à la pression des gaz et des liquides

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matière et forme

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modifications des apports en oxyène...

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Séance en groupe au CDI où nous avons étudier le contenu du livre ci-dessous
Abandon possible du sujet prédéfini
Nous avons essayer de trouver des pistes à développer sur les blessures d'un sportif. Nous avons centraliser notre thème sur la blessure des ligaments croisés du genou.
Puis après réflexion, nous avons décidé d'abandonner ce thème par manque d’expérience potentielles à réaliser
Nous avons donc défini un nouveau thème : la pratique du sport dans des lieux insolites
organisation du travail de la séance:

Ilyès: a cherché les images en rapport avec le TPE
Cyprien: A contribué à la découverte du sujet et à la construction du padlet.
Antoine: recherche les expériences possibles à réaliser pour notre TPE

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Séance au CDI avec une documentaliste
Nous avons ensuite recherché des livres pouvant correspondre à notre sujet

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Nous avons chercher nos centres d’intérêts communs autour du sport pour trouver notre sujet

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-composition de l'atmoshpère ambiant
-la pression atmosphérique
-les forces

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Antoine était seul
Visionnage d'un diaporama expliquant le fonctionnement des TPE
l'objectif était de commencer à avoir des idées sur un sujet

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checklist du matériel essentiel à la plongée

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Checklist du matériel essentiel à la plongée

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Vous pratiquez la plongée et avez décidé d'acquérir votre propre équipement ? Subea a répertorié pour vous le matériel indispensable à la pratique de la plongée !

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Le point sur les causes du phénomène de fonte musculaire observé chez les sportifs en haute altitude : le désagrément de l'altitude sur l'organisme (une perte de poids liée à une détérioration de l'alimentation, une chute des réserves de fer chez les sportifs déjà carencés, la déshydratation, une perte d'appétit) ; les théories pour expliquer la fonte musculaire en altitude (la diminution de l'intensité des efforts, un processus d'adaptation de l'organisme qui "sacrifie" de la masse musculaire pour réduire ses besoins en oxygène) ; explication du phénomène d'autophagie mitochondriale.

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C'est pas sorcier - Bol d'air dans le grand bleu, la plongée sous-marine

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Dossier consacré à un nouveau mode d'entraînement appelé SITH (Sprint interval training hypoxie) qui combine séances à très haute intensité et altitude. Rappel des différents types d'entraînement possibles en altitude. Expérimentations menées lors de séances intensives en hypoxie : les bienfaits sur le plan musculaire et de la performance sportive, explications physiologiques.

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Plongée sous-marine : La notion de pression

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La densité de l'eau douce est 1, c'est-à-dire qu'un litre d'eau douce pèse 1 kg. Pour faire l'expérience de Torricelli avec de l'eau il aurait fallu utiliser une éprouvette d'au moins 10,33 m !

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Si à faible altitude les effets sont imperceptibles, le manque d'oxygène est un facteur à prendre en considération pour les plus haut cols. Chaque personne aura une réaction différente à l'altitude en fonction de ses caractères génétiques et son habitude de l'altitude.

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Du fer dans les épinards ?

La question a longtemps été : l'altitude est elle bénéfique pour la santé en générale et la performance physique en particulier.

Cette étude a malheureusement influencé pendant presque 30 ans la pensée et la recherche des physiologistes. D'autres études ont par la suite confirmé ces résultats et l'idée que l'altitude était, en soi, bonne pour l'organisme se répandait dans les esprits petit à petit. Le doute commença à percer en 1987 ( Banchero 1987) lorsque Banchero arriva à des conclusions différentes et mis en doute la méthode d'investigation.

A l'occasion d'une expédition à l'Himalaya H. Hoppeler ( Hoppeler 1990) observa, en autre, une diminution de la masse musculaire des alpinistes de retour de très haute altitude. D'autres études ont confirmé par la suite ces observations. Il est maintenant acquis que l'augmentation de densité de capillaires remarquée en 1962 est due à une diminution de la masse musculaire. Le même nombre de capillaire dans un muscle gravement atrophié donnaient la fausse impression d'une augmentation de leur nombre. On sait maintenant qu'a haute altitude (au-delà de 5500m ) l'organisme ne s'acclimate jamais mais au contraire se détériore lentement. Cette constatation a amené les alpinistes à modifier leur technique d'approche, de sorte à diminuer au maximum le temps en très haute altitude.

Malheureusement comme pour le fer dans les épinards l'idée que la haute altitude est bonne pour l'organisme demeure bien présente. Les choses ne sont pas si simples.

Les stages d'altitude

Après le JO de Mexico les effets de l'altitude sur la performance sportive intéressa beaucoup de monde. De là est née l'idée des stages d'altitude. Ce fut une ruée ver l'or. L'espoir était que l'altitude allait élever le taux d'hématocrite et soumettre l'organisme à un stresse bénéfique.

Les résultats furent très vite controversés. Ceci s'explique d'une part par le fait que pour augmenter le nombre de globule rouge, et pas seulement le taux d'hématocrite, il faut de nombreuses semaines, deux trois semaines ne suffisent pas. D'autre part, rares sont ceux qui savent qu'en altitude il faut diminuer la charge de travail mais augmenter le temps d'exercice.

Une étude scientifique ( Billat et Gazeau 2003) a récemment montré que le temps limite augmente en même temps que diminue la puissance maximale anaérobie. Il y a donc risque de tomber dans le sur entraînement. Finalement presque tous s'accordent à dire que les stages d'altitude classiques n'ont pas été à la hauteur des espérances.

Et l'EPO recombinante arriva...

La recherche de l'augmentation de la performance par l'augmentation des globules rouge pris des chemins de travers.

Ce fut d'abord l'auto-transfusion. Le sportif se prélevait quelques mois avant les grands rendez-vous du sang qui était conservé et dont les globules rouges lui étaient injectés peu de temps avant la compétition. Les résultats furent magnifiques : Un plus grand nombre de transporteurs de l'oxygène amenait une plus grande disponibilité de l'oxygène au muscle d'où une endurance augmentée.

Cette méthode dangereuse ( taux d'hématocrite élevé) fut interdite par le CIO. Mais le débat ne se termina pas pour autant et lorsqu l'EPOr fut disponible sur le marché elle fut utilisée massivement par les sportifs. Les effets d'une augmentation de l'hématocrite sur la performance ne font de doute pour personne. Les graves dangers sont par contre moins connus. La lutte contre le dopage et en particulier contre l'usage de l'EPOr remporta des succès remarquables lorsqu'il fut possible de détecter l'EPOr dans un organisme.

L'altitude de nuit

Les stages d'altitude ayants montré leurs limites certains s'intéressèrent à l'altitude pour les périodes de repos uniquement, essentiellement la nuit.

Ce sont les chambres à hypoxie ( hypoxie signifie moins d'oxygène), ou maisons finnoises, utilisées tout d'abord dans les pays nordiques et les pays de l'est. L'idée est de passer 8 à 10 heures en altitude simulée pour augmenter le taux d'EPO naturel, tout en maintenant une activité normale la journée en plaine. C'est le protocole " sleeping high- training low " Pour que la méthode soit réellement efficace il faut suivre le régime pendant de nombreuses semaines. On sait que quatre semaines ne suffisent pas à augmenter le nombre de globules rouges.

Beaucoup de gens se leurrent en parlant du taux d'hématocrite, qui n'est qu'un rapport de la masse solide sur la quantité de liquide. Or en montagne on a tendance à perdre de son eau. On assiste donc à une hémoconcentration qui fait apparaître une augmentation du taux d'hématocrite, mais qui n'est pas significatif d'une augmentation du nombre de globule rouge.

Toutes les études qui ont utilisé la méthode du CO rebreathing ( qui compte le nombre de globules rouge dans l'organisme) ont montré que l'augmentation du nombre de globules rouges était soit nulle soit non significative jusqu'à 28 jours de ce régime. Ceci n'empêche pas certains à persister à penser que deux ou trois semaines de stage avec ce protocole présente un avantage pour les sportifs.

L'hypoxie intermittente au repos

L'idée vient de l'ex URSS, elle consiste à soumettre l'organisme à une hypoxie intense ( 6000m d'altitude) pendant quelques minutes, à revenir en plaine quelques minutes et a recommencer plusieurs fois la manoeuvre. En dehors des publications russes il y a peu d'étude scientifique sur la question.

Des protocoles du même genre proposent de rester au repos de 60 à 75 minutes à une altitude de 5500m. Il s'agit toujours d'hypoxie intense, de courte durée et au repos. Les mécanismes physiologiques sont probablement liés aux hypoxia-inductible factor 1 HIF1, comme pour l'hypoxie actives (voir plus bas), Toutefois les études manquent pour vraiment se faire une idée sur la réalité des effets allégués.

Une nouvelle approche : l'hypoxie active, la méthode AltiTrainer

En 1990 N Terrados ( Terrados 1990) émet l'hypothèse que l'hypoxie à l'exercice est un double stimuli pour les enzymes oxydatives et la myoglobine, plus efficace que la simple adition des deux effets. Une expérience originale faisant travailler dans un premier temps une jambe en hypoxie et dans un deuxième temps l'autre en normoxie ouvre la voie à une nouvelle approche. D'autres études suivront (N Terrados 1992, Desplanche et Hoppeler 1993, Dufour 2006) qui montreront une augmentation nette de la performance et des paramètres physiologiques, VO2max augmentée, temps limite amélioré, sans modification des paramètres sanguins.

La biologie moléculaire permet aujourd'hui de mieux cerner ces mécanismes (Ponsot 2006). et en particulier le rôle majeur des hypoxiainductible factor 1 HIF-1. (Zoll 2006). On sait que les HIF-1 sont rapidement dégradés en normoxie, mais que par contre l'hypoxie les protèges ce qui leurs permet de déployer tout leurs effets : Augmentation de la myoglobine intramusculaire, des vascular endothelial growth factor VEGF, des enzymes glycolytiques comme la phosphofructokinase PFK, augmentation également de la vascularisation capillaire, de la densité mitochondriale. (Hoppeler H, Vogt M 2001.)

Il a été clairement démontré que l'exercice lié à l'hypoxie avait des effets que ni l'hypoxie seule, ni l'exercice seul ne pouvait atteindre. C'est l'association des deux facteurs, altitude plus effort physique, qui donne ces résultats très intéressant ( H. Hoppler 2001)

C'est ce fondement scientifique qui explique la supériorité de l'hypoxie active sur toutes les autres formes d'utilisation de l'hypoxie en terme d'augmentation de performance.

On peut dire que lorsque l'organisme est soumis au double stresse de l'exercice et de l'hypoxie il va mettre en place des mécanismes compensatoires pour augmenter la disponibilité de l'oxygène aux muscles en particulier. Ces mécanismes compensatoires continuent à déployer leurs effets au retour en plaine, d'où l'augmentation de la disponibilité de l'oxygène et l'amélioration de la performance. Ces mécanismes demeurent efficaces au moins trois semaines après l'arrêt de l'entraînement, mais ne sont plus vraiment perceptibles après trois mois.

Un protocole simple et fiable

La méthode AltiTrainer consiste à produire un exercice en altitude pendant un temps limité, à récupérer en plaine et effectuer le reste de son entraînement en plaine. Concrètement il s'agit d'effectuer un exercice à environ 2500m d'altitude, au seuil anaérobie ( seuil des lactates) pendant 30 à 40 minutes, une à deux fois par semaine pendant huit semaines. Et les résultats sont très rapides, après deux à trois semaine déjà il faut élever la charge de travail car le seuil anaérobie s'est déplacé. On a observé chez des sportifs de haut niveau en phase finale de préparation des augmentations de VO2max de 8%, des allongements des temps limites de 35%.

Un équipement : AltiTrainer

AltiTrainer est une nouveauté qui commence à se faire connaître au niveau international. AltiTrainer permet de pratiquer un entraînement en hypoxie sur un tapis roulant ou un vélo fixe en toute simplicité. AltiTrainer est conçu pour délivrer les grandes quantités d'air hypoxique nécessaire à un sportif de haut niveau en plein effort ( jusqu'à 200 litres par minute) L'altitude de travail peut être librement choisie et contrôlée grâce à un microprocesseur associé à une sonde à oxygène. AltiTrainer associe fiabilité, efficacité, simplicité et économie.
Bibliographie

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La question a longtemps été : l'altitude est elle bénéfique pour la santé en générale et la performance physique en particulier. Cette étude a malheureusement influencé pendant presque 30 ans la pensée et la recherche des physiologistes.

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C'est pas sorcier- L'ascension du Mont-Blanc

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Pourquoi la pression diminue en altitude ? - C'est pas sorcier

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Quelques repères utiles à savoir

Plusieurs membres de ce groupe Facebook, skieurs alpinistes, vont partir réaliser leur premier stage d'altitude à Tignes.
Avant d'enchaîner les milliers de mètres de D+ quelques rappels sur les effets de l'altitude sur l'organisme.

Monter à Tignes début Novembre pour son premier stage d'altitude en ski alpinisme et d'entrée de jeu s'enfiler deux séances par jour en accumulant un gros D+ pendant que les copains faute de disponibilité reste en plaine sur leurs skis à roulette est très tentant...mais sans un minimum de précaution c'est aussi un risque sérieux pour voir débouler quelques semaines plus tard une fatigue anormale... et des performances en berne...

Un principe de physique

Plus on monte en altitude, moins la pression atmosphérique est forte.
Cette baisse de la pression atmosphérique entraîne une baisse de la pression en oxygène.

Moins de pression en oxygène = moins d'entrée d'oxygène dans les poumons et donc dans le sang.
C'est que l'on appelle l'hypoxie.

L'impact du manque d'oxygène sur l'organisme

L'hypoxie (manque d'O2 du à l'altitude) va provoquer des effets délétères sur l'organisme.
Une diminution de la capacité à réduire les ions H+ à l'effort (on appelle cela la "fuite du pouvoir tampon"
saturation artérielle en oxygène anormale.
La viscosité du sang augmente sous l'effet de l'hypoxie
le dérèglement neurovégétatif par une baisse de l'activité parasympathique et stimulation de l'activité sympathique.

Les conditions offrant des résultats optimaux semblent être les suivantes :

une durée d'exposition à l'hypoxie supérieure à 12 heures par jour.

une durée de stage entre 15 et 18 jours minimum

une altitude d'exposition comprise sur la zone proximale des 2700 mètres

Les réactions de l'organisme

En réaction à cette hypoxie, l'organisme s'organise progressivement :

Phase 1 : 2-3 jours, très important !

Dans cette phase d'acclimatation l'entraînement doit IMPERATIVEMENT reposer sur une dominante aérobie afin de respecter la période d'adaptation au stress liée au manque d'oxygène "stress hypoxique".
Il est INDISPENSABLE de laisser le temps pour que l'activité neurovégétative se régule.
Ce stress hypoxique sera pris en compte en diminuant les intensités de 10% environ et les cumul de volume d'entraînement de 25% pour ne pas perturber un organisme fragilisé. La pris en compte des valeurs de la variabilité de la FC (RMSSD) sera très importante.

Il convient de respecter un temps de récupération un peu plus long que d'habitude entre les séances d'entraînement très intenses.

A chacun son rythme acclimatation !
Sur cette phase d'adaptation il existe de très grandes variation entre les athlètes, l'individualisation est donc indispensable !

Avec l'hypoxie on observe une augmentation de la ventilation alvéolaire, cette augmentation est très variable d'un athlète à l'autre, et cet aspect est malheureusement trop souvent négligé au cours des ces stages d'altitude en les séances sont souvent faite en groupe

Pour certains sportifs 2-3 jours suffisent, pour d'autre la période durent jusqu'à 8 jours, cela a été développé par les travaux de JACK et WILLMORE vulgarisés dans un Sport et Vie
(Sport et Vie n°124, Janvier 2011 "La montagne n'est pas la même pour tout le monde")

Phase 2 : 10 à 21 jours

La période d'acclimatation
Cette période se découpe en deux temps :
étape 1 : 5 à 6 jours avec des charges d'entraînement augmentant progressivement.
étape 2 : sur les derniers jours de la période arriver sur des niveaux d'entraînement proches de ceux réalisés en plaine.
On favorisera prioritairement les entraînements de type " cinétique de VO2 " pour limiter au maximum l'impact du stress lié aux fortes charges lactiques des séances classiques de VMA.

Phase 3 : au delà des 3 semaines ce sera la phase d'adaptation avec notamment l'augmentation du nombre de capillaires musculaires.

Enfin personnellement je structure systématiquement la fin des stages de athlètes avec une phase de surcompensation ; donc un allègement des entraînement 1 à 2 jours avant la fin du stage pour prévenir la fatigue qui se mettra en place au moment de la redescente

Le retour à la maison

Attention si pendant quelques jours les bénéfices seront présents, aux environs du 10ème jour après le retour en plaine il existe parfois une nette baisse des performances.
Le séjour en altitude doit donc se structurer habilement par rapport à l'objectif

" Dormir en haut et s'entraîner en bas "

Une variante intéressante : la stratégie " Living High - Training Low " (LHTL)
Levine et Stray-Gundersen (chercheurs américains) ont étudié ce principe qui permet de maintenir des séances d'entraînement en plaine, en dehors du stress de l'hypoxie, tout en tirant partie des avantages de l'hypoxie sur les temps de repos.

L'intérêt de cette méthode est donc de permettre de continuer à s'entraîner à des hautes élevées

Pas facile à réaliser en environnement naturel... D'où la proposition de certains centres disposant de caissons hypobare ou de chambres dépressurisées aménagées pour mettre en place un environnement artificiel recréant les conditions de l'altitude en dehors des temps d'entraînement (centre de PREMANON en France par exemple).

A quel niveau d'altitude faut-il s'entraîner ou résider ?

un consensus se dégage pour penser que la zone proximale des 2700 m (fourchette de 2500 à 2900 m) est celle qui va permettre le meilleur stimulus pour l'entraînement ou pour y résider.

La nutrition

La viscosité du sang augmente sous l'effet de l'hypoxie (manque d'O2 du à l'altitude).
Au cours d'un stage en altitude le nombre de globules rouges (transporteur d'oxygène) augmente rapidement sur les 3-4 premiers jours puis plus lentement, c'est ce que l'on appelle une polyglobulie. Cette polyglobulie est due à la stimulation de la sécrétion d'érythropoïétine (la fameuse EPO) sous l'action de l'hypoxie (cf les travaux de Friedmann).

Pour faire très schématique : l'espace dans les veines entre ces globules va donc mécaniquement se réduire ce qui aura pour conséquence la dégradation des membranes.

D'où l'intérêt d'avoir les membranes des globules rouges les plus souples possibles pour permettre une déformation qui limitera le processus de dégradation des membranes des globules rouges.

On soignera ses apports en acides gras insaturés !
Pourquoi ?
Les acides gras insaturés ont la particularité d'assouplir et fluidifier les membranes des cellules et donc celles de nos globules rouges.

Je vous conseille donc lorsque vous êtes en altitude de consommer des aliments riches en antioxydants (Vitamine E, C par exemple) et tous les aliments riches en acides gras insaturés.

Sources d'informations :

Levine BD, Stray-Gundersen J. (2001)
" The effects of altitude training are mediated primarily by acclimatization, rather than by hypoxic exercise. "
édition : Adv Exp Med Biol

Levine BD. (2002)
"Intermittent hypoxic training: fact and fancy.
éditon : High Alt Med Biol

Hoppeler H, Vogt M. (20001)
"Hypoxia training for sea-level performance. Training high-living low. "
édition : Adv Exp Med Biol

Richalet J.-P., Robach P., Herry J.-P. (1999)
"Entraînement et compétition en altitude."
édition : Science & Sports

Dempsey JA, Wagner PD. (1999) Exercise-induced arterial hypoxemia. édition : J Appl Physiol

Friedmann B. (1999)
"Effects of iron supplementation on total body hemoglobin during endurance training at moderate altitude."
édition : Int. J. Sports. Med.

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l'effet de l'altitude sur l'organisme : entraînement et stage

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L'effet de l'altitude sur l'organisme : entraînement et stage

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Plusieurs membres de ce groupe Facebook, skieurs alpinistes, vont partir réaliser leur premier stage d'altitude à Tignes. Avant d'enchaîner les milliers de mètres de D+ quelques rappels sur les effets de l'altitude sur l'organisme.

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Quel est le point commun entre l'équipe de France de rugby, la championne du monde 2014 de saut en longueur, Eloyse Lesueur, les handballeurs de Montpellier, le trailer et skieur-alpiniste Kilian Jornet ou la triathlète Radka Vodikova, championne d'Europe de triathlon ? Ils sont tous venus à Tignes effectuer des stages de préparation en altitude, souvent avant une échéance importante. L'équipe de France de basket, Adrien Mattenet, le numéro 1 Français en tennis de table (19ème mondial) ou les cyclistes de la Française des Jeux ont eux profité du grand air de l'Alpe d'Huez, l'équipe de France de VTT de descente de celui d'Aussois, les rugbymen de Clermont se préparent régulièrement à Besse Super-Besse et le marcheur Yohann Diniz aux Angles.

L'altitude, une fabrique à globules rouges !

Le choix de venir s'entraîner en altitude ne relève pas seulement du phénomène de mode. Il s'explique par les bénéfices d'ordre physiologique générés. " En altitude, on augmente la masse totale d'hémoglobine (c'est-à-dire de globules rouges), ce qui permet d'augmenter sa capacité à transporter l'oxygène dans le sang. Bref on peut produire davantage d'énergie, ce qui est crucial pour les coureurs à pied ou les cyclistes ", explique Jean-Claude Banfi, ancien professeur d'EPS devenu coach sportif. " Il y a aussi un gain de force et d'hypertrophie (augmentation de la taille du muscle), qui est intéressant par exemple pour les skieurs. Il faut également noter une augmentation de la capacité d'un sportif à répéter les sprints à haute intensité, puisqu'on agit ici sur la capacité du muscle à être irrigué. Dans ce dernier cas, on s'adresse d'abord à des pratiquants de sports intermittents (tennis, football, basket...), détaille encore le coach. Titulaire d'un Master en biologie, il entraîne une trentaine de sportifs de tous niveaux à l'année et propose des stages en altitude aux Saisies.

Des complexes sportifs super équipés

La station du Beaufortain dispose d'ailleurs d'une salle hypoxie (permettant de simuler une montée en haute altitude) au sein du Centre Aquasportif du Signal. Des complexes de ce type abritant bassin de natation, salles de fitness et de musculation et gymnase ont fleuri dans de nombreuses stations françaises : Val Thorens, Font-Romeu (qui abrite le Centre National d'Entraînement en Altitude), Val d'Isère ou encore Vaujany. C'est grâce à la qualité de leurs installations sportives - combinées à des activités récréatives montagne telles que la randonnée pédestre, le VTT, la glisse - qu'elles attirent les stations les champions. Une offre et des services qui profitent aux vacanciers sportifs ou qui ont envie de le devenir !

Acclimater son corps à l'altitude

Avant de se lancer dans un programme sportif intensif au-delà de 1500 mètres, il faut d'abord acclimater son corps à l'altitude. Face à elle, tout le monde ne réagit pas forcément bien. " Si vous êtes un mauvais répondeur, un stage en altitude va surtout vous apporter une grosse fatigue ", prévient Jean-Claude Banfi. " L'idéal, c'est de rester quinze jours, même si les premiers bienfaits commencent à se faire sentir après une semaine en altitude ". Quid d'un stage d'un week-end ? Il n'apporte pas grand-chose, si ce n'est qu'il peut permettre d'acclimater un peu son corps. " Il est intéressant pour un coureur qui habite au niveau de la mer et qui doit disputer un trail dont le parcours est majoritairement situé au-dessus de 1500 m d'altitude ". Son conseil : suivre le protocole High - Low - High pour une efficacité maximale. " On dort en altitude, puis on redescend en plaine - ou du moins en-dessous de 600 ou 700 m, avant de s'entraîner en altitude et attaquer des séances à forte intensité ". Et le coach de bien rappeler qu'un entraînement sportif ne peut jamais être aussi intense en altitude qu'en plaine.

©Actumontagne pour France Montagnes

photos Tignes © Andyparant.com et Grégory Mistral

Alpe d'Huez ©Laurent Salino

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Stage d'entraînement : pourquoi les sportifs choisissent la montagne ?

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Depuis que l'équipe de France de football a préparé la coupe du monde 1998 à Tignes, les stages en altitude ont le vent en poupe chez les athlètes de haut niveau. Bienfaits physiologiques de l'altitude, ambiance vacances dans un cadre idyllique et infrastructures de qualité expliquent cet engouement, qui gagne les sportifs amateurs.