I.oudirs

Clermont

Strasbourg

Genève

Edimbourg

Moscou .

Pélersbourg

Cap Nord

Cumberland bouse,

réglons polaires. — 1 Fort Entreprise . (id. '. — 9.2 Winterlsland . . ni . — 12.5 Melleville Island (Id ). — 18 5

En mer

) latitude 76' 45 — 7.5

) latitude 78“

Au-dessous de la couche invariable, les températures croissent avec la profondeur; approximativement, on observe un degré d’accroissement de température, pour chaque accroissement de profondeur de 25 à 30 métrés au-dessous du sol.

Théories. Deux théories fort différentes expliquent l’accroissement de chaleur qu’on observe à mesure qu’on s’enfonce au-dessous du sol ainsi que l’équilibre de température de la terre.

Suivant la première et la plus ancienne théorie, celle des Fourrier, des Laplace, des Arago, la terre était incandescente à l’origine, elle conserverait encore aujourd’hui une partie notable de sa chaleur primitive. La forme aplatie du globe terrestre prouverait qu’il a été anciennement fluide, et cette fluidité aurait été le résultat d’une température excessive. L’enveloppe solide qui le recouvre aujourd’hui se serait formée par voie de refroidissement, et sa chaleur serait encore énorme même à des profondeurs médiocres. Toutefois, d’après les calculs de Fourrier, l’effet thermométrique que la chaleur centrale produit à la surface serait aujourd’hui tellement faible qu’on peut le négliger; et bien qu’une longue suite de siècles doive apporter de grandes modifications dans les températures intérieures , ces modifications n’affecteront pas d’une quantité appréciable les couches du globe supérieures à la couche invariable. Tous les changements y seraient accomplis à ~ de degré près, et ni les changements de forme et de position de l’orbite terrestre, ni le rayonnement stellaire n’influeraient sensiblement sur la température de la surface.

Les climats et l’ordre des saisons dépendraient donc uniquement de la chaleur qui se distribue dans les couches supérieures à la couche invariable. Cette chaleur proviendrait uniquement de l’action du soleil; elle serait accumulée pendant une partie de l’année, dissipée pendant l'autre, de manière qu'il s’établirait à la fin une exacte compensation.

Quanta l’action calorifique du soleil, M. Pouillet a montré que la quantité totale de chaleur que cet astre versait annuellement sur tout le globe était égale à celle qui serait nécessaire pour fondre une couche de glace de 14 mètres d'épaisseur qui couvrirait toute cette surface.

Voici maintenant les objections faites par M. Poisson à la théorie du feu central, et l’idée fondamentale de celle qu’il lui substitue. (Voyez, Théorie mathématique de la Chaleur, par M. Poisson.)

C’est un fait reconnu depuis longtemps, que la température des couches terrestres augmente à mesure que l’on s’enfonce au dessous de la surface du globe. Les mesures directes prises dans les profondeurs des mines et sur les eaux venant de grandes profondeurs l’ont pleinement confirmé, et, si l'on a varié jusqu’ici sur la valeur de cet accroissement de température, il y a eu unanimité du moins sur la cause qui le produisait.

Fourrier, et Laplacc après lui, ont attribué ce phénomène à la chaleur d’origine que la terre conserverait encore à l’époque actuelle, et qui décroîtrait diT centre à la surface; de telle sorte qu’elle serait excessivement élevée vers le centre, mais très peu considérable près de la surface.

Voici les difficultés que cette hypothèse présente:

L’accroissement de température que l’on observe à toutes les profondeurs accessibles aura lieu encore au-delà et jusqu’au centre de la terre ; de telle sorte qu’il en résultera à de plus grandes distan ces de la surface des températures excessivement élevées.

Cet accroissement de température étant supposé, par exemple, de 1 degré pour 30 mètres de profondeur, la température de la terre surpasserait 2000 degrés à une distance de la surface égale au centième du rayon; elle serait excessive à moins de G0000 mètres de profondeur, et surpasserait au centre deux cent mille degrés.

En ce point, et dans la plus grande partie de la masse, les matières dont la terre est formée se trouveraient donc à l’état de gaz incandescents, tellement condensés, néanmoins, que leur densité moyenne surpasserait cinq fois celle de l’eau.

Pour les contenir à ce degré de compression et de chaleur, il faudrait une force extraordinaire dont on ne saurait se former aucune idée, et l’on peut douter si la couche solidifiée du globe aurait une épaisseur et une cohésion suffisante pour résister à l’effort que feraient les couches fluides intérieures pour so dilater.

La forme à peu près sphérique de la terre et des planètes , et leur aplatissement ans pôles de rotation, montrent avec évidence que ces corps ont été primitivement fluides, et peut-être même à l’état aériforme. En partant de cet état initial, la terre n’a pu se solidifier en tout ou partie que par une perte de chaleur provenant de ce que sa température excédait celle du milieu où elle était placée. Mais il n’est pas démontré que la solidification ait dû commencer à la surface pour se propager vers le centre, comme le supposerait un état du globe encore fluide dans la plus grande partie de son intérieur.

Le contraire paraît plus vraisemblable.

En effet, les parties externes ou les plus voisines de la surface, en se refroidissant les premières, ont dû descendre à l’intérieur et être remplacées par les parties internes qui sont venues se refroidir à la superficie pour redescendre ensuite à leur tour.

Ce double courant aura entretenu dans la masse une égalité de température, ou du moins il aura empêché que l’inégalité ne fût à beaucoup prés aussi grande que dans un corps solide qui se refroidit par sa surface.

D’un autre côté, la pression excessivement grande supportée par les couches centrales a pu déterminer leur solidification beaucoup avant celles des couches plus voisines de la surface , c’est-à-dire que les premières ont pu devenir solides par l'effet de celte extrême compression à une température égale ou même supérieure à celle des couches moins rapprochées du centre et soumi$s, en conséquence, à une pression beaucoup moindre.

L’expérience a fait voir, par exemple, que l’eau à la température ordinaire, étant soumise à une pression do 1000 atmosphères, éprouve une condensation d’environ 1/90 de son volume primitif. Or, concevons une colonne d’eau d’une hauteur égale au rayon du globe, et réduisons sa pcsantçur à la moitié de celle qu’on observe à la surface delà terre, afin de la rendre égale à la gravité moyenne qui aurait lieu le long de chaque rayon de la terre dans l’hypothèse de son homogénéité; les couches inférieures de cette colonne liquide éprouveront une pression de plus de trois millions d’atmosphères ou égale a plus de trois mille fois celle qui réduit l’eau aux 19/20 de son volume ; mais sans connaître la loi de la compression de ce liquide, et quoique nous ignorions comment cette loi peut dépendre de la température, on peut croire néanmoins qu’une si énorme pression réduirait les couches inférieures de la masse d’eau à l’état solide lors même que leur température serait très élevée.

Il semble donc plus naturel de supposer que la solidification de la terre a commencé par le centre et s’est propagée successivement vers la surface; à une certaine température qui pouvait être extrêmement élevée, les couches les plus voisines du centre se sont d’ahord solidifiées à raison de l’excessive pression quelles éprouvaient; les

couches suivantes se sont solidifiées ensuite à une température et sous une pression moindre, et ainsi de suite de proche en proche jusqu’à la superficie.

En se solidifiant ainsi dn centre à la surface, ou si l’on veut, en continuant à se refroidir après être devenue entièrement solide, la terre a pu perdre depuis longtemps toute sa chaleur d’origine; de sorte que l’accroissement de température que l’on observe actuellement près de sa surface pourrait être dû à une autre cause et ne pas s’étendre dans l’intérieur à’des profondeurs très considérables.

11 reste à expliquer la température croissante des couches terrestres à toutes les profondeurs où l’on a pu atteindre.

Suivant lui, ce phénomène ne dépendrait que de l’inégalité très vraisemblable de température des régions de l’espace que la terre traverse successivement, non pas en vertu de son mouvement annuel, mais par suite du mouvement de translation commun au soleil et à toutes les planètes.

Si l’on suppose, dit-il , qu’un bloc de pierre soit transporté de l’équateur à notre latitude, son refroidissement aura commencé à la surface cl se sera propagé dans son intérieur; et s’il ne s’est pas étendu à la masse entière, parce que le temps du transport aura été trop court, ce corps, parvenu dans nos climats, présentera le phénomène d’une température croissante à partir de sa superficie. La terre est dans le cas de ce bloc de pierre ; c’est un corps qui vient d’une région dont la température était plus élevée que celle du lieu où il se trouve actuellement; ou, si l’on veut, c'est un thermomètre mobile dans l’espace qui n’a pas le temps, à cause de ses grandes dimensions et d’après son degré de conductibilité, de prendre , dans toute sa masse, les températures des diverses régions qu’il traverse. Aujourd’hui la température du globe est croissante au-dessous de sa superficie; le contraire a eu et aura lieu dans d’autres temps; en outre, à des époques séparées par de longues suites de siècles, cette température a du être et sera par la suite beaucoup plus haute ou beaucoup plus basse qu’elle ne l’est maintenant, ce qui empêche que la terre soit toujours habitable par l'espèce humaine, et a peut-être contribué aux révolutions successives dont sa couche extérieure conserve les traces.

Il faut remarquer que ces alternatives de la température de l’espace sont des causes certaines qui influent sans cesse sur la chaleur du globe, du moins près de sa surface; tandis que la chaleur d’origine de la terre, quelque lente qu’elle soit à se dissiper, n’est cependant qu’une circonstance transitoire dont on ne pourrait démontrer l’existence à l’époque actuelle et à laquelle ou ne serait forcé de recourir, comme une hypothèse, que si les causes permanentes et nécessaires ne suffisaient pas à l'explication des phénomènes.

Ces causes permanentes et nécessaires dont M. Poisson cherche à évaluer l’influence autant que le permettent l’état de la science et

les observations faites jusqu’ici, sont la chaleur stellaire, la chaleur atmosphérique agissant par rayonnement ou par contact immédiat, et la chaleur solaire.

En partant d’hypothèses sur la chaleur stellaire, il montre qu’elle ne peut donner lieu à aucune inégalité annuelle dans la température du globe; mais il n'en est plus de même lorsque l’on considère le mouvement commun du système planétaire dans l’espace, car, pendant ce mouvement, la terre s’approche de certaines étoiles, s’éloigne des autres, et se trouve en communication calorihque avec de nouveaux astres; soit à cause de leurs propres déplacements, soit à raison du mouvement du système. Sur la route que suit la terre, la température de l’espace peut être très différente en des points séparés par de grandes distances et auxquels la terre ne parvient qu’aprés de longs intervalles de temps.

Si l’on conçoit que la terre, dans ce mouvement, soit restée assez longtemps dans une partie de l’espace pour qu’elle en ait pris la température dans toute sa masse, et qu’elle passe ensuite dans une autre région dont la température soit moins élevée,, elle se refroidira, et, jusqu’à ce que sa masse entière soit descendue à cette nouvelle température, la sienne croîtra de la surface au centre. Le contraire aura lieu lorsqu’elle passera dans une région dont la température sera plus élevée que celle qu’elle avait prise d’abord. Mais si des températures de l’espace, alternativement plus basses et plus hautes se succèdent à des intervalles de temps qui ne soient pas assez grands pour que la masse entière du globe puisse prendre chaque nouvelle température, il en résultera des accroissements et décroissements plus ou moins rapides de la température, et qui ne s’étendront que jusqu’à une certaine profondeur au-dessous de la surface. Or, ces considérations fournissent une explication très naturelle et très simple de l’accroissement de température que l’on observe actuellement à toutes les profondeurs accessibles, et cet accroissement résulterait de ce que la terre, par suite du mouvement de notre système planétaire, se trouve maintenant dans une partie de l’espace dont la température est moins élevée que celle de la région où elle se trouvait à une époque antérieure; c’est le cas du bloc de pierre, que l’on aurait transporté de l’équateur vers le pôle dans un temps trop court pour qu’il eût pu se refroidir entièrement, et qui présenterait, en conséquence, un accroissement de température en s’éloignant de sa surface, qui ne s’étendrait pas jusqu’à ses couches centrales.

Ainsi, l’augmentation de température moyenne sur chaque verticale, à mesure que l’on s’éloigne de la surface, peut s’expliquer sans recourir à l’hypothèse d’une chaleur propre du globe provenant de son étal initial et encore scusiblc près de sa superficie, hypothèse qui entraînerait la conséquence d’une température intérieure, tout à fait invraisemblable par son excessive élévation, et à laquelle on ne

serait forcé d’avoir recours que s’il était impossible de rendre compte du phénomène d’aucune autre manière.

En admettant cette inégalité de température des différentes régions du ciel, il résulte encore que la quantité de chaleur stellaire qui tombe à chaque instant, suivant toutes les directions sur un élément de la surfaée du globe, change avec cet élément, et qu’en un même lieu elle change aussi avec l’heure de la journée. On voit, en effet, qu’en faisant passer un plan tangent à la surface de la terre , un horizon, par un élément quelconque de celte surface, cet élément ne recevra de chaleur stellaire que des étoiles situées d’un seul côté de ce plan indéfiniment prolongé. La partie du ciel avec laquelle cet élément sera en communication calorifique, et la quantité de chaleur qu’il en recevra changeront donc aux différentes heures du jour sidérai pour redevenir les mêmes au bout de chaque intervalle de temps égal à un jour entier.

On voit aussi que deux cléments de la surface situés sur un même parallèle recevront des quantités égales de chaleur stellaire, pendant la durée entière d’un jour sidéral ; mais il n’en sera plus de môme pour deux éléments qui répondront a des latitudes différentes, cl particuliérement quand l’une sera australe et l’autre boréale. Une partie des étoiles qui enverront de la chaleur à l’un des deux éléments, n’en enverront jamais à l’autre ; ce qui aura lieu par exemple pour toutes les étoiles situées aux deux pôles. Il suit de là que les quantités de chaleur stellaire reçue pendant chaque jour sidéral par les surfaces entières des deux hémisphères, pourront être différentes l’une de l’autre ; le cas de leur égalité serait môme tout à fait invraisemblable, et de leur différence il résultera que les températures moyennes des deux hémisphères devront être inégales toutes choses égales d’ailleurs.

On suppose en général la température moyenne de l’hémisphère austral inférieure à celle de notre hémisphère; la différence pourrait donc provenir, en partie, de ce que le premier hémisphère recevrait moins de chaleur stellaire que le second. Ces deux parties du globe reçoivent pendant chaque année des quantités à peu près équivalentes de chaleur solaire; mais elles n’absorbent pas celte chaleur en même proportion à cause de la nature différente de leurs surfaces résultant de ce que la partie recouverte des eaux de la mer, est plus grande au-delà de l’équateur que de notre côté, et par la même raison le pouvoir rayonnant n’est pas non plus le môme pour les deux hémisphères. Celte différence de l’état de leurs superficies peut aussi contribuera l’inégalité de leurs températures moyennes; car on sait, qu’en général, les corps exposés aux rayons du soleil, s'échauffent inégalement quand leurs surfaces ne sont pas de la môme nature.

Après ces détails sur la chaleur stellaire, nous devrions parler