Chapitre V LA CHALEUR

C^est le soleil qui est la cause principale de la chaleur à la surface du globe terrestre. Mais le calorique qu'il déverse constamment sur la Terre n'a pas d'influence directe, du moins à l'époque actuelle, sur les événements géologiques. Aussi, il n'y a pas lieu d'étudier ici les effets de la chaleur solaire, ce sujet relevant plutôt de la météorologie.

Par contre, ce qui est propre à notre sujet, c'est l'étude: 1°, de la chaleur qui existe dans le globe terrestre lui-

même ; 2°, de la manifestation extérieure et grandiose qui, sous la forme des volcans, s'en fait occasionnellement sur plusieurs points de la terre.

Art. 1. — La chaleur interne du globe

A une soixantaine de pieds de profondeur, les variations de la température causées par la succession des saisons ne se font plus sentir ; la température y est constante, étant égale à la température moyenne extérieure du lieu. Depuis plus d'un siècle, un thermomètre, placé dans les caves de l'Observatoire, à Paris, indique toujours 10^ 8 C. — Le creusage des mines a permis d'étudier la température à des profondeurs plus grandes, et Ton a constaté qu'elle augmente, en général, de près de deux degrés Far. pour " chaque" 100 pieds de profondeur. — Dans une mine de la ^Bohême, à 1151 mètres, le thermomètre se maintenait à environ 40° C. En Toscane, un puits de mine a permis de trouver, à 370 mètres seulement de profondeur, le chiffre de 42° C, qui est le plus élevé que l'on ait pu constater expérimentalement dans l'intérieur de la Terre. — Les puits artésiens fournissent, sur le même sujet, des renseignements non moins intéressants. L'eau qu'ils amènent des grandes profondeurs du sol arrive à la surface avec la même température, à peu près, que celle des couches d'où elle provient. Or, on a pu constater que la température de l'eau s'accroît en proportion de la profondeur. Grâce à ces sortes dç puits, on a pu observer que l'eau a une température de 28° C. à 547 et à 586 mètres de profondeur, respectivement, à Grenelle et à Passy, deux localités voisines de Paris ; de 31° 25 C, dans un puits de Westphalie, à une profondeur de 622 m.; de 35° C, à 700 m. de profondeur, dans un puits de la frontière de la France et du Luxembourg.

Les mines et les puits artésiens démontrent donc que l'accroissement de la chaleur, dans la croûte terrestre, est proportionnel à la profondeur que l'on atteint : soit, en général, un degré par cinquantaine de pieds. Toutefois, il n'a été possible de vérifier cette loi que jusqu'à une certaine

profondeur, soit peu au delà de 6000 pieds ou 2 kilomètres (le rayon moyen du globe étant de 6370 kilomètres). — En tout cas, si la température continuait à s'accroître même seulement d'un degré par 100 pieds à mesure que la profondeur augmente, elle serait, à 3 k., de 100 °C. (eau bouillante) ; à 21 k., de 700° (fer rouge) ; à 50 k., de 1600° (fusion du fer). A la profondeur de 75 à 80 k., toutes les matières minérales que nous connaissons seraient fondues ; enfin, au centre de la terre, la chaleur serait de 210,000° ! — Mais il est peu probable que la chaleur continue à s'accroître dans la même proportion à mesure que la profondeur augmer)te. Ce qui est plus vraisemblable, c'est que, à partir du point où la température est de 2000 à 3000° et met en fusion toutes les substances connues, la chaleur s'égalise dans les masses les plus profondes et devient à peu près uniforme. Mais quel est donc l'état de la masse centrale du globe soumise à des pressions formidables et en même temps à une température extrêmement élevée '^ — Chacun des trois états possibles de la matière a ses partisans, en cette question sur laquelle la science actuelle n'a pas les moyens de se prononcer avec certitude. 1 ° Pour le savant abbé Moreux, directeur de l'Observatoire de Bourges (France), la partie centrale du globe, au-dessous d'environ 300 kilomètres, est à l'état probablement ''gazeux", quoique d'une densité se rapprochant de celle du fer. 2° D'autres savants croient à la ''solidité" centrale du globe, à cause de l'énorme pression qui y règne (1). Seulement, ils oublient que la pression n'est pas suffisante à elle seule pour changer l'état d'un corps. Par exemple, pour liquéfier un gaz, il faut le soumettre non seulement à la pression, mais en même temps à un abaissement de température. Or, si l'on peut croire que, par exemple, il y a une pression de 20,000 atmosphères à une profondeur de 70 kilomètres, il faut ajouter que la

1) On estime qu'à mi-distance du centre (soit à 3185 kilomètres), la pression est de près de 4 millions de kilog. par centimètre cube ; près du centre, elle dépasserait 100 millions de kilogrammes par centimètre cube.

température y surpasse 2000 °C.; et, dit l'abbé Moreux luimême, "c'est plus qu'il n'en faut pour contre-balancer les effets de ces pressions formidables. Tous les corps (y) sont donc dans les conditions requises pour rester liquides ou gazeux et acquérir la rigidité.''' Observons ici, avec le même savant, que si, dans les conditions physiques ordinaires, la rigidité est le propre des substances solidifiées, il n'en est plus ainsi lorsque l'on change ces conditions ordinaires: par ex., un liquide ou un gaz que l'on comprime acquiert la rigidité d'un solide. fUn ballon de caoutchouc, rempli d'air, en offre un exemple connu de tous.) Et, d'autre part, ajouterons-nous encore avec l'abbé Moreux, la physique enseigne que la vitesse de transmission d'un choc dépend de la rigidité du corps qu'il traverse: par conséquent, ils font erreur ceux qui veulent prouver la solidité du centre du globe terrestre, par le fait qu'une secousse sismique parcourt en moins de 20 minutes tout le diamètre de la terre. Cette vitesse démontre seulement la ''rigidité" du milieu traversé, quel que soit son état, 3 "^ Il y a enfin ceux qui sontd'avis que la partie centrale du globe est encore à l'état "liquide"; et il semble que ce soit là l'opinion la plus commune chez les savants.

Et d'abord, tout le monde admet que la Terre a passé totalement par un état de fluidité. S^a forme de sphère aplatie (de 5 lieues) au pôle, renflée (de 5 lieues aussi) à l'équateur, en est la preuve physique, comme on peut le conclure de la célèbre expérience du physicien belge Plateau (1801-1883), dont voici un exposé sommaire. — Une masse liquide de faible volume, où les attractions moléculaires peuvent s'exercer librement, tend à prendre d'ellemême la forme sphérique. Ainsi, une goutte d'eau ou une goutte de mercure sont des globules ronds. Si le liquide est d'un volume ou d'une masse assez considérable, la pesanteur l'empêche de prendre la forme sphérique. Afin d'éliminer cette action de la pesanteur dans l'expérience qu'il voulait faire. Plateau eut recours à un procédé ingénieux. L'huile surnage sur l'eau, s'enfonce dans l'alcool; mais il mélangea de l'eau et de l'alcool en de telles proportions, que

GEOLOGIE

nant sur lui-même, s*aplatit à ses deux pôles.

de rhuile versée dans ce mélange se tint immobile au centre du liquide et prit la forme sphérique, parce que seules s'exerçaient alors en elle les attractions moléculaires, Passant ensuite, au milieu du globe d'huile, un axe relié à un mécanisme d'horlogerie, il réussit à imprimer à l'axe et par suite au globe lui-même un mouvement de rotation rapide. Il arriva alors que la sphère d'huile s'aplatit à ses deux pôles et se renfla autour de ce qu'on peut appeler son équateur : cet aplatissement et ce renflement étant en proportion de la ra- 37. - Un globe d'huile, tour- pj^j^^ ^^ j^ rotation. C'est

la force centrifuge qui produisait ce phénomène.

L'expérience que nous venons de résumer explique pourquoi la Terre est déprimée à ses pôles et renflée à son équateur, et autorise donc à croire qu'elle a certainement été une masse fluide, à une époque de son existence. D'ailleurs, les autres planètes offrent aussi les mêmes phénomènes d'aplatissement aux pôles et de gonflement au centre, et encore sont-ils beaucoup plus accentués sur certaines de ces planètes que sur la Terre : ce qui est tout naturel, puisque, par exemple, Saturne et Jupiter ont des mouvements de rotation beaucoup plus rapides (150 à 200 lieues par minute) que la Terre, qui ne tourne qu'à la vitesse de 7 lieues à la minute. Le gonflement équatorial sur des sphères liquides étant en proportion de la vitesse de rotation, il doit être et il est en effet si considérable sur Saturne et Jupiter, que l'on peut dire que ces planètes ont été comme écrasées par la force centrifuge.

La Terre, ayant été entièrement liquide à une époque de son existence, s'est-elle seulement recouverte d'une écorce solide, en conservant sa chaleur interne, ou s'est-elle complètement solidifiée, en perdant une grande partie de cette

chaleur interne ? Comme nous l'avons déjà dit, l'opinion commune est que la partie centrale du globe est restée à l'état de fusion, recouverte d'une écorce solidifiée. D'après ce que Ton connaît de l'accroissement de la chaleur qui se fait à mesure que l'on s'enfonce dans la Terre, et du point où la température doit tenir toutes les matières en fusion, on peut se représenter le globe terrestre comme une sphère qui, si on lui suppose un diamètre de 266 pieds, serait une masse en fusion recouverte d'une croûte solide d'un pied d'épaisseur. . . Il faut ajouter, pour appuyer cette hypothèse de la fluidité du centre du globe, que la déperdition de chaleur qui s'y produit, à travers l'écorce solide actuelle, est presque nulle, puisqu'elle ne dépasse guère un tiers de degré (exactement : 3^^^^ de degré) par siècle.

Une découverte récente est venue confirmer cette hypothèse de l'état liquide du noyau central de la Terre. En effet, d'après les constatations obtenues par des mesures d'une extrême précision, on s'est aperçu que l'attraction du soleil et de la lune produit tous les jours, non seulement sur les océans, mais même sur la surface solide du globe, un double gonflement, une double marée. Ainsi, chaque jour et chaque nuit, la surface même des continents subit un mouvement que l'on peut comparer à celui d'une respiration véritable, et dont l'amplitude, par rapport au niveau moyen, va jusqu'à 40 centimètres (près de 16 pouces). Un gonflement de cette sorte ne serait pas possible si la masse entière du globe était à l'état solide ; et la théorie, déjà généralement admise, du " centre liquide ", paraît donc désormais avoir les caractères d'une vérité scientifique qu'on ne saurait plus mettre en doute.

Art. 2. — Les volcans

Une montagne dont le sommet est creusé en forme d'entonnoir communiquant avec l'intérieur du globe, c'est un