EXISTANTES.— TROIS AXES PRINCIPAUX DE ROTATION. POSITION

INVARIABLE DE l’aXE DE ROTATION A LA SURFACE DE LA TERRE.

INSUFFISANCE DE l’ûCÉAN POUR LE RÉTABLISSEMENT DE l'ÉQUA- LIBRE DE LA TERRE s’iL ÉTAIT DÉRANGÉ. SA DENSITÉ ET SA PRO- FONDEUR MOYENNES. STRUCTURE INTÉRIEURE DE LA TERRE.

La rotation de la terre, qui détermine la longueur du jour, peut être considérée comme l’un des élémens les plu* importans du système du monde. Elle sert à mesurer le temps, et forme l’étalon de comparaison pour les révolutions des corps célestes , qui , par leur augmentation ou leur diminution proportionnelle, décèleraient bientôt les chnngcmens quelconques qu’elle pourrait subir. La théorie et l’observation concourent à prouver que, parmi les vicissitudes sans nombre auxquelles la création tout entière est sujette, la période de la rotation diurne de la terre reste immuable. Quand l’eau des rivières descend d’un niveau plus élevé à un niveau plus bas, elle conserve la vitesse qui convient à la rotation de la terre, à la distance où elle se trouvait d’abord de son centre; elle accélère donc.

[SeCt. X .J INVARIABILITÉ DE LA ROTATION.

quoique d’une quantité extrêmement petite, la rotation journalière de la terre. La somme de toutes ces augmentations de vitesse, provenant de la descente de toutes les rivières situées sur la surface de la terre, finirait avec le temps par devenir sensible, si la nature, à l’aide de l’évaporation , ne faisait retourner les eaux à leurs sources ; et si, en reportant ainsi la matière à une plus grande distance du centre, elle ne détruisait la vitesse occasionée par son rapprochement antérieur. La descente des rivières n’affecte donc pas la rotation de la terre. D’énormes masses projetées par des volcans de l’équateur aux pôles, ou des pôles vers l’équateur, l’affecteraient il est vrai ; mais il n’existe aucune preuve de semblables convulsions. L’action perturbatrice de la lune et des planètes, qui a un effet si puissant sur la révolution de la terre, n’influe en aucune manière sur sa rotation. Le frottement continuel des vents alisés sur les montagnes et les continens situés entre les tropiques ne retarde pas sa vitesse, que la théorie a reconnu être la même, que si la mer, conjointement avec la terre, formait une masse solide. Mais quoique ces circonstances soient inefficaces , une variation dans la température moyenne occasionerait certainement un changement correspondant dans la vitesse de la rotation. Il est de principe en dynamique que, dans un système de corps ou de particules tournant autour d’un centre fixe, le moment, ou la somme des produits de la masse de chacun par sa vitesse angulaire et sa distance au centre, est une quantité constante, si le système n’est pas dérangé par une cause étrangère. Or, puisque le nombre des particules du système est le même, quelle que soit sa température, leur vitesse angulaire doit augmenter à mesure que leur distance au centre diminue, afin que la quantité précédente puisse toujours rester constante. Il s'ensuit donc que le moment primitif de rotation imprimé à la terre lorsqu’elle fut pro-

94 DÉCROISSEMENT DE LA TEMPÉRATURE. [SeCt. X.]

jetée dans l’espace, devant nécessairement rester le même, la plus petite diminution de chaleur, en contractant le sphéroïde terrestre, accélérerait sa rotation, et par conséquent diminuerait la longueur du jour. Malgré la constante augmentation de chaleur provenant des rayons solaires, les géologues ont été conduits à penser, d’après l’inspection des fossiles, que la température moyenne du globe va en décroissant.

La haute température des mines, les sources chaudes, et par-dessus tout, les feux internes, qui ont produit et occasionent encore de si grands ravages sur notre planète, indiquent une augmentation de chaleur vers son centre. L’accroissement de densité, correspondant à la profondeur et à la forme du sphéroïde, étant le même que celui qu’assigne la théorie à une masse fluide en rotation, contribue à faire croire que la température de la terre était originairement assez élevée pour réduire à un état de fusion ou de vapeur toutes les substances dont elle est composée, et que, par la suite des temps, elle s’est refroidie jusqu’au point où elle est aujourd’hui; qu'elle continue encore et continuera toujours à se refroidir, jusqu’à ce que la masse entière arrive à la température du milieu dans lequel elle est placée, ou plutôt à un état d’équilibre entre cette température, la puissance réfrigérente due à son propre rayonnement, et l’effet calorifique des rayons solaires.

Antérieurement à la formation de la glace vers les pôles, . îl est hors de doute que les anciennes terres des latitudes septentrionales pourraient avoir été susceptibles de produire les plantes tropicales que l’on trouve conservées dans les couches de charbon, si toutefois ces plantes avaient été de nature à prospérer sans le secours de la lumière intense du soleil des tropiques. Mais en admettant même que la température décroissante de la terre soit suffisante pour produire les effets observés, elle doit être extrêmement

fSeet. X. ] INVARIABILITÉ DE LA LONG. DD JO0R. 95

lente dans son opération ; car, la rotation de la terre servant de mesure aux périodes des inouvemens célestes, il a été prouvé, que si la longueur du jour avait diminué de la trois-millième partie d’une seconde depuis les observations d’Hipparque, faites il y a 2000 ans, l’équation séculaire de la lune aurait diminué de l\", 4. Il est donc hors de doute que la température moyenne de la terre ne peut avoir sensiblement varié durant ce temps; et, si les caractères que nous présentent les couches successives sont dus réellement à une diminution de température interne, •cela montre l’immensité du temps nécessaire pour produire •des changemens géologiques devant lesquels deux mille ans ne sont rien ; ou c’est la preuve que la température moyenne de la terre était arrivée à un état d’équilibre avant ces observations.

Quelque fortes que soient les présomptions en faveur de l’hypothèse de la fluidité primitive de la terre, elle ne peut être considérée que comme très probable, n’étant appuyée par aucune preuve directe. Mais l’un des philosophes les plus profonds et des écrivains les plus éiégans des temps modernes, a trouvé dans la variation séculaire de l'excentricité de l’orbite terrestre, une cause évidente de décroissement de température. Cet auteur accompli , en indiquant les rapports mutuels des phénomènes, s’exprime ainsi : « Il est évident que la température moyenne de la » surface entière du globe, en tant quelle est maintenue » par l’action du soleil à un plus haut degré qu’elle ne le » serait si cet astre était éteint, doit dépendre de la quan- *> tité moyenne des rayons solaires qu’elle reçoit, ou, ce •> qui revient au même, de la quantité totale reçue dans un » temps donné invariable ; et la longueur de l’année de- » meurant immuable au milieu de toutes les fluctuations

• du système planétaire, il s’ensuit que la somme totale du

• rayonnement solaire doit déterminer, toutes choses égales

96 CAUSES AGISSANT SUR LA TEMPÉRATURE. [SeCt. X.]

» d’ailleurs, le climat général de la terre. Or, il n’est pas » difficile de prouver que cette somme totale est inverse- » ment proportionnelle 1 au petit axe de l’ellipse décrite » par la terre autour du soleil, considéré comme lentement « variable; et que, par conséquent, le grand^axe restant con- » stant, ainsi que nous le savons, et l’orbite allant actuelle- » ment en se rapprochant de la forme circulaire, c’est-à-dire a» le petit axoallant en croissant, la somme moyenne du rayon- * nement solaire reçu annuellement par la terre entière, doit » aller actuellement en diminuant. Nous avons donc une » cause réelle évidente pour expliquer le phénomène. » Les limites de la variation de l’excentricité de l’orbite terrestre sont inconnues; mais si cette excentricité a jamais été aussi grande que celle de l’orbite de Mercure ou de Pallas, la température moyenne de la terre doit avoir été sensiblement plus haute qu’elle ne l’est à présent. A-t-elle toutefois été assez élevée pour rendre nos climats septentrionaux propres à la production des plantes des tropiques , et à la résidence de l’éléphant et autreî animaux habitans maintenant de la zone torride? c’est ce qu’il est impossible de dire.

Les plantes fossiles qui ont été trouvées dans des latitudes extrêmement élevées, fournissent une preuve évidente de la diminution de température qui s’est opérée dans l’hémisphère nord; ces plantes n’ayant pu exister que sous un climat semblable à celui des tropiques, et ayant dû croître nécessairement près du lieu où on les a trouvées, ainsi que la délicatesse de leur structure, et l’état parfait dans lequel elles se sont conservées ne permettent pas d’en douter. C’est donc à tort que ce changement de température a été attribué à un excès de durée du printemps et de l’été dans l’hémisphère nord, résultant de l’excentricité de l’ellips® solaire. La longueur des saisons varie avec la position du

1 Hôte i35.

[Sect.x.] CAUSES AGISSANT SUR LA TEMPÉRATURE. 9T

périhélie 1 de l’orbite de la terre, par suite de l’excentricité, qui, quelque petite qu’elle soit, fait que toute ligne passant par le centre du soleil partage l’ellipse terrestre en deux parties inégales; et par* suite aussi des lois du mouvement elliptique qui occasionent au mouvement de la terre d’inégales vitesses dans ces deux parties de son orbite. Le périhélie reste toujours dans la portion la plus petite de l’ellipse, et c’est là que le mouvement de la terre est le plus rapide. Dans la position actuelle du périhélie, le printemps et l’été de l’hémisphère nord sont plus longs de huit jours environ que ceux de l’hémisphère sud; tandis qu’il y a 10,468 ans , c’était ce dernier, au contraire, qui par suite de la variation séculaire du périhélie, jouissait du même avantage que nous possédons à présent. Cependant air John Herschel a prouvé que ce changement ne produit dans aucun des deux hémisphères le moindre excès de lumière ou de chaleur ; car, bien que la terre soit réellement plus près du soleil, quand elle parcourt la partie de son orbite dans laquelle se trouve le périhélie, que lorsqu’elle est dans la partie opposée, et que par conséquent elle reçoive alors une plus grande quantité de lumière et de chaleur, elle ne doit pas cependant s’échauffer davantage , parce que son mouvement étant plus vif, elle reste moins longtemps exposée à l’action de la chaleur. Dans l’autre partie de l’orbite, au contraire, la terre étant plus éloignée du soleil, reçoit un moins grand nombre de ses rayons; mais son mouvement étant plus lent, elle se trouve plus longtemps exposée à leur action. Dans l’un et l’autre cas, la quantité de chaleur et la vitesse angulaire varient exactement dans le même rapport, de sorte que le résultat définitif est une compensation parfaite’. L’excentricité de l’orbite de la terre n’a donc que peu ou point d’effet sur U

* Note 60. — * Note 1 36.

98 CAUSES AGISSANT SUR LA TEMPÉRATURE. [SeCt.X.]

température correspondante à la différence des saisons , et n’en exerce aucun sur la température moyenne générale du globe.

M. Lyell, dans son excellent ouvrage sur la géologie, rapporte la diminution de température de l’hémisphère nord à l’action de causes existantes, et la probabilité de son explication l’emporte de beaucoup sur la plupart des théories qui ont traité de cette question difficile. Il représente les montagnes les plus élevées par un grain de sable sur un globe de six pieds de diamètre, et la profondeur de l’Océan, par un léger sillon sur sa surface. L’élévation graduelle d’un continent ou d’une chaîne de montagnes au-dessus du niveau de l’Océan, ou leur abaissement au-dessous, ne semblera donc pas un très grand évènement, • relativement à la grandeur de la terre, et à l’énergie de ses feux souterrains, si l’on admet que l'accomplissement des phénomènes géologiques, qui, à en juger par les races successives et diverses d’êtres éteints, a dû être d’une longueur immense, embrasse des périodes de temps aussi considérables que l’accomplissement des phénomènes astronomiques. Le climat est toujours plus excessif dans l’intérieur des continens que dans les îles ou sur les côtes. Ainsi , une augmentation de terre en deçà des tropiques augmenterait la chaleur générale, tandis que dans les /unes tempérées et glaciales elle rendrait le froid plus rigoureux. Il paraît que la plupart des continens et des îles de l’Europe, de l’Asie septentrionale, et du nord de l’Amérique, se sont élevés postérieurement à la formation des couches de charbon dans lesquelles se trouvent les plantes tropiques fossiles. Une multitude de faits géologiques attestent l’existence d’un ancien archipel très étendu qui occupait la plus grande partie de l’hémisphère nord. M. Lyell pense donc que le climat de ces îles doit «voir été assez doux, par suite du voisinage de l’océan, pour qu’à une certaine époque elles aient pu être couvertes

[ Se Ct. X.] INVARIABILITÉ DE L’AXE DE ROTATION. 90

de plantes tropiques, et servir de demeure aux animaux énormes, dont on trouve si souvent des restes fossiles II suppose auss. que les fougères arborescentes et les palmiers

e ces régions, entraînés par des courans jusqu’au fond de I Océan,se sontd.sposés encouchesdans les strates qui non dant un grand nombre de siècles ont, par suite de faction des feux souterrains, éprouvé un soulèvement graduel jusqu a ce qu’enfin la plus grande partie de l’hémisphère nord ait été transformée en terre ferme telle qu elle est aujourd’hui; et il voit dans ces changemens la cause d’un décroissement continuel de température.

L’existence d’un grand nombre de coquilles marines sur les sommets des plus hautes montagnes, et dans presque toutes les parties du globe, semble prouver que d’immenses confinons se sont élevés au-dessus de I’oeéan , qui doit en avoir englouti d’autres. Une telle catastrophe pourrait être occasionec par une variation dans la position de l’axe de rotation sur la surface de la terre; car, les mers se portant alors vers un nouvel équateur, abandonneraient quelques portions du globe et en inonderaient d’autres. Or il est reconnu en mécanique, qu’il existe dans tous les corps quelle que puisse être leur forme ou leur densité au moins trois axes rectangulaires, autour de l’un desquels le solide, venant à tourner, continuerait à tourner perpétuellement, pourvu qu’il ne fût pas dérangé par une cause étrangère; mais que la rotation autour d’un autre axe v.e

durerait qu’un instant. Conséquemment, les pôles ou extrémités de l’axe instantané de rotation changeraient sans cesse de position sur la surface du eor,>s. Dans un ellipsoïde de révolution, le diamètre polaire, et chacun des diamètres situés dans le plan de l’équateur, sont les seuls axes permanens de rotation ». Ainsi donc, si l’ellipsoïde

» Note 137.

si

100 INVARIABILITÉ DE l’aXE DF. IlOTATION. [SeCt. X.]

■venait à tourner autour d’un diamètre quelconque, situé entre le pôle et l’équateur, le mouvement serait tellement instable, que l’axe de rotation et la position des pôles changeraient à chaque instant. La terre ne différant pas beaucoup de cette figure, il s’en suit que la position des pôles changerait tous les jours si clic ne tournait autour de l’un de ses axes principaux; l’équateur, qui est à 90° des pôles, subirait des variations correspondantes ; et les latitudes géographiques de tous les lieux de la terre, étant comptées de l’équateur, supposé fixe, changeraient continuellement.

. Un déplacement de aoo milles (72 lieues environ) dans la position des pôles, suffirait pour produire de tels effets, et serait mis immédiatement en évidence.Mais les latitudes étant • invariables, l’on peut conclure de là que le sphéroïde terrestre doit avoir tourné autour du meme axe pendant des siècles entiers. La terre et les planètes différent si peu de la forme d’un ellipsoïde de révolution, que , selon toute probabilité, et par suite du frottement des (luides répandus à leurs surfaces, toute libration d’un axe à un autre, produite par l’impulsion primitive qui les mit en mouvement, dut cesser bientôt apres leur création.

‘ La théorie prouve aussi que ni la nutation, ni la pré-

cession, ni aucune des forces perturbatrices qui affectent le système, u’ont la moindre influence sur .’axe de rotation , qui conservera une position permanente sur la surface , tant que la terre ne sera pas troublée dans sa rotation par une cause étrangère, telle que le choc d’une comète, — évènement qui aurait pu avoir lieu dans l’immensité des temps. Mais en admettant que cet évènement se soit réalisé, les effets d’un tel choc auraient toujours été rendus sensibles par des variations dans les latitudes géographiques; et si l’on admet aussL que la perturbation résultante ait été très considérable , ['on concevra sans peine que l’équilibre ne puisse avoir été

[Sed. X. ] INVARIABILITÉ DE L’AXE DE ROTATION. 40»

rétabli, à l’égard d’un nouvel axe de rotation, que par la précipitation des mers vers le nouvel équateur, laquelle précipitation a dû continuer jusqu’à ce que la surface ait été partout perpendiculaire à la direction de la gravité. Il est probable, toutefois, qu’une telle accumulation des eaux n’aurait pas été suffisante pour rétablir l’équilibre, si le dérangement eût été considérable, car la densité moyenne de la mer n’est environ qu’un cinquième de la densité moyenne de la terre, et la profondeur moyenne de l’Océan pacifique n’a pas plus de quatre milles ( i J lieue environ), tandis que le diamètre équatorial de la terre excède le diamètre polaire de milles environ ( io lieues »

peu près). L’influence de la mer sur la direction de la gravité est donc très petite; et comme il en résulte qu’un grand changement dans la position' de l’axe terrestre est incompatible avec les lois connues de l’équilibre, les phénomènes géologiques en question doivent être attribués à une cause interne. En effet , il est démontré aujourd’hui que les couches élevées qui contiennent des débris marinsdoivent avoir été formées au fond de l’Océan, et ensuite soulevées par l’action des feux souterrains. D’ailleurs, il est évident, d’après la mesure des arcs du méridien, et la longueur du pendule à secondes, aussi bien que d’après la théorie lunaire, que les couches intérieures, de même que lecontour extérieur du globe, sont elliptiques, leurs centre» étant coîncidens,et leurs axes identiques à celui de la surface, — état de choses qui, suivant le grand physicien cité tout à l’heure, est incompatible avec un arrangement de la surface, résultant d’une vitesse de rotation différente de celle qui aurait déterminé la distribution primitive de la matière dont se compose le globe terrestre. Ainsi, au milieu des grandes révolutions qui ont fait disparaître de la terre d’innombrables générations d’êtres organisés, qui ont élevé des plaines, et englouti des montagnes dans l’Océan, la rota-

*02 STUDCTL’RE DE LA TERRE. [Sect.X.]

tion île la terre, et la position des axes sur sa surface, n'ont subi «(lie de légères variations.

Non seulement les couches du sphéroïde terrestre sont concentriques et elliptiques, mais les inégalités lunaires montrent en outre qu’elles augmentent de densité de la surface au centre de la terre. 11 est hors de doute que les choses se seraient passées de celte manière si dans l’origine la terre avait été fluide, car les parties les plus denses ont dû se précipiter vers son centre, à mesure qu’elle s’est approchée de l’état d’équilibre; mais l’énorme pression de la masse supérieure suffit pour expliquer le phénomène. Le professeur Leslie observe que l’air, comprimé de manière à être réduit à la cinquantième partie de son volume, augmente cinquante fois d’élasticité. S’il continuait à se contracter dans cette proportion, il acquerrait, en vertu de sa propre pesanteur, la densité de l’eau à la profondeur de 3$ milles ( 1 2 lieues environ). Mais la densité de l'eau elle-même doublerait à la profondeur de q3 milles (if.'i lieues environ) , et elle atteindrait celle du mercure à line profondeur de 3 6-j milles (i3i lieues à peu près). Ainsi donc, en descendant vers le centre, jusqu’à la profondeur de 4000 milles environ (i45o lieues à peu près) la condensation des substances ordinaires surpasserait tout c« que l’imagination peut se figurer. Le docteur Young dit qu’au centre de la terre l’acier serait réduit à un quart, et la pierre à un huitième de son volume. Cependant, nous ignorons encore , au-delà d’une certaine li. mite, les lois de la compression des corps solides; quoique, d’après les expériences de M. Perkins, ces corps paraissent être susceptibles d’un plus haut degré de compression qu’on ne l’avait généralement imaginé.

Mais une densité si extrême n’est pas justifiée par l’observation astronomique; d’où l’on a été amené à conclure que notre planète doit avoir une structure extrêmement

[SeCt.X.] DENSITÉ INTÉRIEURE DE LA TERRE.

caverneuse, et que nous sommes supportés par une croûte ou une voûte d’une épaisseur très petite, proportionnellement au diamètre de sa sphère. Il est possible aussi que cette grande condensation qui s’opère aux régions centrales puisse être contrebalancée par l’augmentation d’élasticité résultant d’une température très élevée.

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