William Ferrel - Définition

Introduction

William Ferrel
Naissance	29 janvier 1817 Pennsylvanie (  États-Unis)
Décès	18 septembre 1891 Virginie-Occidentale (  États-Unis)
Champs	Météorologie
Célèbre pour	Description de la circulation atmosphérique des latitudes moyennes
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William Ferrel (1817 — 1891) est un météorologue des États-Unis qui a développé une théorie pour expliquer la ciculation atmosphérique dans les latitudes moyennes de la Terre : la cellule de Ferrell.

Carrière

Né dans le sud de la Pennsylvanie, il est déménagé avec sa famille dans ce qui est maintenant la Virginie-occidentale en 1829. Grandissant dans un milieu rural, il a peu été à l'école primaire. Il est un autodidacte qui a lu abondamment la littérature scientifique du jour. Malgré sa faible condition financière, il a pu par la suite suivre les cours du Bethany College dont il a fait partie de la première classe de gradués en 1844.

Il est alors devenu enseignant au Missouri et au Tennessee jusqu'en 1858 tout en étudiant « Principia » d’Isaac Newton et Mécanique céleste » de Pierre-Simon de Laplace. En 1856, il publie « Essay on the Winds and Currents of the Ocean » qui explique l'influence de la rotation de la Terre dans la circulation atmosphérique et océanique. Il formulera sa théorie formellement en 1858. Ses travaux ont également portés sur les marées alors qu'il a démontré en 1853 que la théorie de Laplace était correcte mais ne tenait pas compte de la friction. En ajoutant cette force, il a démontré que les marées ralentissent très graduellement la rotation terrestre.

Il a été ensuite engagé au The American Ephemeris and Nautical Almanac de Cambridge (Massachusetts) avant de joindre l’Armée des États-Unis dans le corps des signaux en 1882 (ce service devenant le Weather Bureau en 1891 et maintenant le National Weather Service). En 1881-82, il conçoit une calculateur mécanique pour prévoir les marées.

Il a pris sa retraite en 1887 et est décédé en 1891 en Virginie-Occidentale.

Circulation atmosphérique

Ferrel a démontré que l'air chaud se dirigeant de l'équateur vers les pôles tout en s'élevant est dévié par la force de Coriolis. C'est cette courbure qui créé les circulations complexes autour des dépressions et anticyclones de la météorologie des latitudes moyennes de la Terre. Ferrel ajouta donc un important élément aux hypothèses antérieures de Hadley. Voici une citation de son premier article :

« La quatrième et dernière force provient de la combinaison du mouvement relatif vers l'est ou l'ouest de de l'atmosphère dans le référentiel en rotation qu'est la Terre. En conséquence, chaque parcelle de l'atmosphère ressent une force centrifuge qui peut être divisée en une composante verticale et une horizontale, cette dernière s'ajustant à la forme sphérique de la planète. Cependant, si le mouvement de rotation est plus rapide en un point rapide que celui de la Terre, c'est-à-dire que le mouvement vers l'est est plus rapide que celui que la surface, la force augmente et donne une déviation relative vers l'ouest. Ceci perturbe l'équilibre et la parcelle ne suit plus la surface terrestre ce qui cause une accumulation d'atmosphère à certaines latitudes et des manques à d'autres. C'est la différence de pression entre ces zones qui influence le mouvement de l'air. ».

La théorie de Ferrel corrigeait l'erreur de raisonnement de Hadley sur la conservation du mouvement linéaire des masses d'air du nord vers le sud, et vice-versa. Il a reconnu que la météorologie et l'océanographie devait tenir compte du mouvement de rotation de la Terre et de la conservation du moment angulaire des fluides.