La mesure de la température à l'ère moderne

21/04/2020

« Vague de chaleur estivale », « le mercure grimpe », « le thermomètre s’affole », autant de titres lus ces derniers jours dans la presse nationale. Ces indicateurs reposent sur des instruments scientifiques et des normes élaborés au cours des siècles par différents savants cherchant à établir des normes de mesure de la température. Ainsi, nous vous proposons un aperçu historique de ces jalons thermométriques à l’heure où les risques de répétitions d’épisodes caniculaires s’intensifient.

Dès l’Antiquité, la mesure de la température intéresse des savants. Deux d’entre eux, Philon de Byzance et Héron d'Alexandrie, ont inventé des prototypes de thermoscopes, permettant d’observer la variation du volume de l'air et de l’eau en fonction de la température. Ces appareils sont perfectionnés à la Renaissance et en particulier dans le premier quart du XVIIe siècle, sous l’impulsion de plusieurs scientifiques originaires d’Italie, comme Galilée, Giuseppe Bianconi et Santorio, qui ajoutent des systèmes de graduation afin de mieux mesurer les changements de température. En 1624, le savant lorrain Jean Leurechon qualifie ces inventions du nom de « thermomètres ». Trente ans après, le grand-duc de Toscane Ferdinand II de Médicis innove en choisissant un autre liquide que l’eau pour mesurer la dilatation, et opte pour de l’esprit de vin (ou éthanol). À la fin du siècle, le disciple de Galilée Carlo Renaldini propose de prendre le point de fusion de la glace et le point d’ébullition de l’eau comme références de l’échelle thermométrique.

De nombreux physiciens et astronomes du XVIIIe siècle vont se pencher sur le problème de l'étude de la chaleur ; Isaac Newton, Ole Christensen Rømer, René-Antoine Ferchault de Réaumur et Joseph-Nicolas Delisle tâchent d’établir de nouvelles mesures, mais leurs propositions sont moins restées à la postérité que celles de leurs contemporains, à savoir celle du physicien Gabriel Fahrenheit (originaire de Danzig) et surtout celle de l’astronome suédois Anders Celsius. Ce dernier a consacré la majeure partie de sa vie à l’étude de la figure de la Terre et à l’étude des phénomènes météorologiques, en particulier les aurores boréales. Pour mener à bien ses recherches, en 1742, il établit un thermomètre à mercure, gradué de 0 (le point d’ébullition de l’eau) à 100 (le point de solidification). Son échelle est inversée à l’initiative d’autres savants suédois, suite à sa mort prématurée, dans l’idée d’aligner cette mesure sur celle de Fahrenheit. Le thermomètre centigrade fait son entrée en France par les Lyonnais Jean-Pierre Christin et Pierre Casati.

Mais pourquoi l’échelle de Celsius s’impose t-elle encore trois siècles plus tard, bien davantage que les autres systèmes de valeur ? Pour cela, il faut souligner l’importance de la Révolution française et en particulier la volonté d’harmonisation des normes de mesure. Ainsi, la Commission des poids et mesures, créée par la Convention, propose en 1794 une définition stricte du degré thermométrique, conférant une dimension universelle par son incorporation au système métrique, qui devient au cours des décennies la norme de référence internationale. En 1948, la Conférence générale des poids et mesures tranche en faveur du degré Celsius, majoritairement utilisé dans le monde, à l’exception du Belize, des Îles Caïmans et des États-Unis d’Amérique, privilégiant le Fahrenheit. Une autre unité demeure utilisée en physique théorique ; en effet, plus la température est élevée, plus l’agitation des molécules, atomes et ions est importante. Ainsi, en concevant une absence d’agitation thermique ou une immobilité totale de la matière, on atteint un « zéro absolu », défini par William Thomson, dit Lord Kelvin, à une valeur de -273,15°C.

Les mesures de la température sont devenues des éléments essentiels pour les populations du XXIe siècle – pensons à l’importance de la météorologie pour toute activité humaine ou encore pour les journaux télévisés. Les épisodes extrêmes enregistrés ces dernières semaines en Inde et au Pakistan, documentant des pics à plus de 50°C, permettent de mieux saisir la dureté ressentie par les populations. À l’heure où s’achève la Convention des Nations Unies sur la lutte contre la désertification à Abidjan, les conséquences sociales du réchauffement généralisé sont encore difficilement mesurables, contrairement au « mercure qui s’emballe ».

Pierre SUAIRE