DE L’EAU A L’ÉTAT SOLIDE

On sait que la plupart des corps solides se liquéfient par la chaleur, et peuvent cristalliser en refroidissant. I.'eau obéit à cette règle; mais comme sur notre planète la température est le plussouvenl assez élevée pour maintenir l’eau sous forme liquide, il en résulte que c’est son état habituel, et nous considérons comme placée sous des conditions exceptionnelles celle que la soustraction de la chaleur a fait passer à l’état de glace. Il existe très-probablement des planètes dont tous les points sont doués d’une température trop élevée pour que ce liquide puisse jamais se solidilier. Il en est d'autres aussi à la surface desquelles l’eau liquide doit être inconnue ; mais sur la terre, à l’époque actuelle de son existence, il y a passage presque continuel d’un état à l'autre, et nous verrons plus loin, en étudiant la température propre de notre globe, que toutes les apparences se réunissent pour nous prouver que l’eau solide n’a pas toujours existé, quoiqu'elle ait maintenant envahi les deux extrémités de la terre.

On peut d’après cela diviser les glaces en deux séries, permanente » et acciilentelles.

Nous allons d’abord nous occuper des dernières, et nous distinguerons parmi les autres celles qui forment les glaciers des montagnes et ceux des pôles.

DES GLACES ACCtDEVTELLZS ET DE LA CatSTALLISATIOX DE l’eAC.

Comme la température intérieure du sol est toujours au-dessus de 0 du thermomètre, l’eau des sources ne gèle pas. Elle conserve au contraire une certaine chaleur qui bientôt rayonne dans l'atmosphère et la met en équilibre avec elle; mais l’eau stagnante, exposée à la gelée, c'est-à-dire à une température qui est au-dessous de 0, ne tarde pas à cristalliser.

On voit d'abord des aiguilles allongées qui

partent des bords et qui s’avancent vers le milieu. Il est rare que ces aiguilles se rencontrent ; elles s’arrêtent dans leur croissance avant de se toucher. De nouvelles aiguilles prennent naissance snr les premières , et forment avec elles des angles qui sont presque toujours de 60 ou de 1 âO degrés. D’autres aiguilles naissent encore sur ces dernières, et enfin la surface de l'eau est couverte d’une pellicule glacée, d’une transparence extrême, qui n’est cependant pas entièrement solide, caries parties dont elle est formée ne tiennent entre elles que par leurs bases; toutes les extrémités sont libres et séparées par une légère couche d’eau.

Ricnlôt les mêmes phénomènes se reproduisent en dessous de cette première couche, et comme les nouveaux cristaux , quoique immédiatement appliques sous les autres, ne suivent par leurs dimensions, il en résulte que les aiguilles viennent traverser les points non solidifiés, qui existent à la rencontre des pointemcnlA des premiers cristaux. Une troisième couche se forme sous la seconde, puis une quatrième, et ainsi de suite, de sorte que la glace, à mesure qu'elle épaissit, devient de plus en plus solide par la juxta-posilion de feuillets cristallisés, dont les fissures se contrarient , mais dont les cristaux ne se croisent ni ne se feutrent, comme on pourrait le supposer. Il est diRIcilc de suivre cette cristallisation quand elle se fait, mais on distingue facilement l'arrangement des cristaux, quand la glace fond à la surface par l'action d’un vent chaud. La structure de certaines variétés de glaces est alors mise à nu comme celle de certaines roches dont les surfaces sont restées longtemps exposées à l’influence îles agents atmosphériques. La glace est ordinairement transparente, et à tel point, qn'on peut en fabriquer des lentilles qui allument G.

GLACES ACCIDENTELLES ET CRISTALLISATION DE L’EAU

parfaitement l'amadou et d’autres corps; mais elle n’ofïre ce caractère qu’aulant qu’elle s’est formée sur une surface liquide dont elle n’a pas été séparée par de l’air ; car, dans ce cas, la cristallisation ne s’opère plus de la même manière ; une petite couclie d’air s’interpose entre chaque couche d'aiguilles cristallisées, et quoique la glace soit parfaitement unie, quoiqu’elle ne soit pas le résultat d’une cristallisation confuse, comme cela arrive souvent, elle est tout à fait opaque, lin trouve fréquemment des exemples de celte disposition dans les fossésquisonl le long des toutes, parce que la glace a d’abord commencé à se former sur l’eau, et que celle-ci s’est peu à peu retirée en s’infiltrant dans le terrain.

Quelquefois même on pourrait compter le nombre de couches dont se compose la glace, qui ayant pris une forme concave ou convexe, selon l’étendue et la nature des bords, présente des zones concentriques plus ou moins transparentes et quelquefois tout à fait opaques. S’il existe une certaine distance entre la surface de l’eau et celle de la glace, il se forme une petite quantité de vapeurs qui viennent cristalliser sur la dernière couche, en aiguilles qui font avec elle un angle droit; car tous les petits cristaux ont leur axe dirigé vers la surface du liquide.

Dans certaines circonstances qu’il est bien difficile de déterminer, mais que je crois pourtant pouvuir rapporter à quelques cas de matières étrangères et terreuses tenues en suspension , l’eau cristallise d’une manière tout à fait différente ; sa surface offre d’abord une infinité de petits points brillants qui se louchent cl se joignent très-exactement sans se souder. Chacun de ces points s’allonge en dessous , et au bout d’un ccrtaiu temps il en résulte une glace très-épaisse , mais qui présente peu de solidité. Elle est formée d’une infinité de petits prismes hexagonaux , serrés les uns contre les autres , qui lui donnent un# structure fibreuse tout à fait semblable à certaines variétés de gypse d’Angleterre.

(Fig. V.) Au moindre dégel, comme la chaleur augmente la densité de l’eau et contracte par conséquent chaque cristal prismatique , la glace se divise perpendiculairement à sa surface en une infinité de petits faisceaux qui se subdivisent encore , et au bout de quelque

temps elle a disparu. En cristallisant ainsi, la glace est toujours parfaitement pure , car les matières terreuses qui s’y trouvent en suspension , vt qui vraisemblablement déterminent cette forme , se précipitent ou salissent tout au plus sa surface inférieure. Dans cet état prismatique . la glace présente une grande flexibilité, et je jie suis pas le seul qui ait remarqué ce caractère, car M. Meissas l’a aussi observé plusieurs fois sur les bords de la Loire ‘.

La glace augmente continuellement en épaisseur quand la température est assez basse ; le froid semble y pénétrer par une sorte de cémentation , ou , pour parler plus exactement , la chaleur s’échappe en rayonnant de la surface de l'eau encure liquide que sa moindre pesanteur amène continuellement sous la euuche de glace déjà formée.

Ces considérations tendraient à faire admettre le prisme hexagonal pour la forme primitive de l’eau , d’autant plus que cette idée est fortement appuyée par les intéressantes observations de M. de Thury dans la caverne de Fondcurle. Voici comment il s’exprime à cet égard :

« Une des cavernes de ce singulier plateau nous présenta un phénomène pour le moins aussi curieux que ce site , et encore peu connu. Cette caverne, dite la Glacière , a deux grandes ouvertures , l’une à l'est , et l’autre à l’ouest; elle descend au nord par une pente rapide et va probablement rejoindre d’autres cavités souterraines inférieures, qu’on entend résonner sous les pieds, mais dans lesquelles nous ne pûmes pénétrer : cette caverne a environ GOmèlrcs de profondeur, sa largeurcst très-

1 p Plusieurs personnes ont déjà remarqué que l’eau cristallise en prismes à 0 pans. J’ai trouvé plusieurs fois, moi-même, sur les bords de la Loire, auprès d’Orléans, des masses de glace assez considérables et composées en grande partie de baguettes prismatiques de O™ ,001 à 0">,0| de diamètre; fort peu de prismes paraissaient être à G pans réguliers, circonstance que l’on doit sans doute attribuer au groupement. Ayant pris un grand nombre de ces prismes les uns après les autres, et ayant diminué leurs dimensions latérales dans le sens de la longueur, j'ai observé que lorsque leur épaisseur était réduite à t ou 2 millimètres, la glace était rendue très-flexible, beaucoup plus flexible que le phosphore pur.... » ( Lettre de M. Meissas à V Académie des sciences. Institut , 5’ année, p. 7.)

GLACES ACCIDENTELLES ET CRISTALLISATION DE L'EAU

irrégulière ; un rocherqui a pl us tic 20 mètres d’épaisseur lui sert de ciel ; son intérieur est tapissé de belles stalactites calcaires , qui s'élèvent ou qui pointent à travers une nappe de glace de la plus grande limpidité. A la voûte de la caverne, on voit également pendre un grand nombre de stalactites de glace ; ces stalactites sont isolées dans le milieu de la caverne , tandis que celles d'albâtre sont appuyées contre ses parois et forment à leur surface les plis et replis d’une riche draperie. Une de ces colonnes de glace ayant été entamée par un de nos voyageurs , il plaça , à notre insu , dans son intérieur la lumière qu’il portait ; au même instant , nous fûmes tous éblouis par l'effet magique cl inattendu que produisait son éclat. La clarté la plus brillante, les nuances variées, jaunes, bleues, vertes et rouges , la lumière réfléchie sur les nappes de glace , les colonnes d'albâtre , les grandes stalagmites qui tapissaient les parois et qui étaient éclairées par tant de reflets divers, furent longtemps le sujet de notre admiration; mais elle fut au comble quand ayant détaché quelques-unes de ces colonnes de stalactites déglace, nous nous aperçûmes qu'elles étaient vides , qu'elles formaient des géodes et que tout l'intérieur était tapissé de belles aiguilles parfaitement cristallisées. Ce phénomène nous (U apporter une plus grande attention sur la contexture de la nappe de glace sur laquelle nous marchions , et nous vîmes avec autant de surprise que de satisfaction qu'elle était entièrement composée de parties cristallisées de la plus grande limpidité, présentant, pour la plupart , des prismes hexaèdres dont la surface terminale offrait des stries parallèles aux faces du prisme , tandis que les cristaux de l'intérieur des stalactites étaient , les uns des prismes triangulaires et les autres des prismes hexaèdres , dont quelques-uns offraient également des stries sur la face terminale, et dont plusieurs, qui avaient jusqu'à 3 millimètres de diamètre, se présentaient avec des facettes qui remplaçaient les arêtes terminales de la jonction de la base du prisme. Quelque scrupuleuses qu'aient été nos recherches , nous n'avons pu découvrir aucune pyramide complète.

» Après avoir bien constaté la cristallisation de la nappe de glace cl celle de l'intérieur de

ces belles stalactites , nous réitérâmes notre illumination en variant et plaçant nos lumières dans les parties les plus limpides et les mieux cristallisées , et nous eûmes la satisfaction de produire dans les ruines des cavernes du désert de Fondeurlc un effet digne de tout ce que la magie des palais des Utile et une lYutlt peut présenter de plus riche et de plus brillant à l'imagination.

>■ Cette belle et intéressante caverne est connue dans le pays sous le nom de Glacière de Fondeurlc; on y exploite la nappede glace pour les villes voisines, elle se transporte même jusqu'à Valence ,qui est à plus de deux lieues de distance '. »

Malgré ces différents faits, quelques savants croient que la forme pririiitivc de l'eau est un rhomboèdre. Ils s'appuient principalement sur une curieuse observation du docteur Clarke.

Le 3 janvier 1821 , la température de l'air n'étant que de — 0,5, M. Clarke aperçut à Cambridge , au-dessous d’uu pont en bois , des glaçons pendants qu'atteignait constamment le brouillard formé par une chiite d'eau voisine. Plusieurs de ces masses ayant été détachées, M. Clarke reconnut qu’elles se composaient en général de cristaux rhomboïdaux parfaits, ayant des angles obtus de 120" et des angles aigus de 00° ; plusieurs de ces cristaux avaient plus d'un pouce de longueur. Le 6 janvier , le thermomètre s'étaut élevé jusqu'à -|-3*,19, le dégel eut lieu , et néanmoins les cristaux , durant leur fusion , conservèrent toujours leur ligure rhomboïdalc; ce qui prouve que cette figure est la forme primitive , et que les prismes hexaèdres, observés par M. deThury à Fondeurlc, n'étaicut que des cristaux secondaires ’.

La glace ne se présente pas seulement à la surface de l'eau, on la rencontre encore sur la terre, où elle cristallise d'une manièru très-singulière. Nous avons souvent observé ces cristaux dans les montagnes d'Auvcrgiie; mais Dcsmarels les avait rencontrés bien avant nous dans les mêmes lieux, ainsi que

1 Elirait d'un voyage minéralogique, manuscrit, fait en 1805. dans la grande chaîne calcaire subalpine des régions sud-est de la France, par M. llcricarl de Thury. Journal rie» mine», n ü 104, p. 1 57.

* Transaction» de la Société de Catnlriilrje.

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G LACES. ACCIDENTELLES ET CRISTALLISATION DE L’EAU

Si

dans le Velay, le Vivarais, le Forez, les environs d'Annonay, etc., et en général dans tous les pays de granités en décomposition, et même dans les pays volcaniques, en France et dans les environs de Rome, mais jamais dans les pays calcaires et à couches horizontales ou inclinées.

Dcsmarcts rapporte qu’il remarqua pour la première fois celte végétation en 1765, à quelques lieues de Limoges, en revenant à Paris, par un froid de 4° au-dessous de 0, après quelques jours de pluie. La grande route était couverte d’une croûte assez épaisse, qu’il prit d'abord pour de la houe ; mais étant descendu de cheval, il observa avec surprise, dans les trous faits dans cette croûte par les pieds de son cheval, une couche de glace composée d’un nombre infini de filets limpides, parallèles, adhérents assez fortement entre eux, ayant une forme prismatique assez marquée qu'il compare aux filets du gypse, excepté que ceux de la glace sont plus distincts. La longueur de ces filets variait d’une place & une autre depuis un demi-pouce jusqu'à deux; ils étaient fort courts lorsque la terre approchait davantage de la nature du sahlc, et plus longs lorsqu’elle était formée d'un mélange de sable cl de terre argileuse imbibée d’eau en certaines parties. La superficie de ces croûtes de glace offrait un grand nombre de gerçures qui formaient des prismes hexagones dont la base avait environ S pouces de diamètre. Qu clqucs-uns de ces prismes étaient encore divisés en d'autres primes moins réguliers. Ils étaient toujours perpendiculaires au plan du terrain où ils avaient été formés, malgré l'inclinaison des talus, quelquefois de 4S". Dcsmarcts les trouva encore sur les terres voisines cultivées, comme sur la route elle-même, pendant un espace de huit lieues, toujours au milieu des terres végétales. visiblement ducs à la destruction des granités; et quoique le froid se soutint au même degré, il n’en vit plus entre Argenton, Chàteauroux et Orléans : il n'en put trouver autour de l’aris.

Ce savant observateur a suivi ce phénomène chaque hiver, en Limousin, depuis 1765 jusqu’en 1770, et il a remarqué qu'il avait lieu dans les endroits couverts d’une certaine quantité de terre végétale, et manquait où le

sol ne présentait que des rochers de granité, des schistes durs et solides, ou de gros sables; il n’y a remarqué alors que des couches de givre et de glace informe.

Dcsmarcts n’a trouvé des filets de glace à la surface de la terre, par couches suivies et continues, qu'à la suite de pluies abondantes et soutenues pendant plusieurs jours ; l'épaisseur était d'autant plus grande , que celle des (erres qui recouvraient le sol était plus considérable et que le froid avait pris plus brusquement. Les couches prenaient successivement de l'accroissement pendant trois ou quatre jours seulement et n'éprouvaient plus d'augmentation, quoique le froid continuât ; l'accroissement se faisait toujours par la partie inférieure qui touchait la terre imbibée d'eau, de manière que ce qui était formé la veille se trouvait soulevé par ce qui se formait le lendemain, et d'une quantité égale aux additions qui diminuaient sensiblement chaque jour en hauteur : lorsque le froid restait le même, les épaisseurs restaient égales ; elles n'étaient pas distinctes les unes des autres et les filets se correspondaient : si le froid s'adoucissait pendaul le jour, les produits de chaque reprise de froid, pendant la nuit, se trouvaient séparés par des intervalles remplis de terre ou de glace informe, et les filets prismatiques de glace ne se raccordaient plus d'une addition à l’autre ; faits absolument analogues à ceux que fauteur avait observés dans les glaçons spongieux qui se forment au milieu des sables du fond des rivières. ( V. Journal île Physique, janvier 1 785.) Dès que ces couches n’augmentaient plus, elles commençaient à diminuer; on y vuyait des gerçures qui les partageaient en diverses portions prismatiques ; les petits prismes se détachaient les uns des autres, s’arrondissaient en se décomposant, cl ne représentaient plus qu'un assemblage de petits filons d'une grande ténacité, qui disparaissaient successivement les uns après les autres '.

Depuis les observations de Desmarets, M. Clèrc a observé, près de llézièrcs, une disposition de la glace tout à fait semblable à celle que ce savant a fait connaître le premier.

' Journal de Physique, mars 1785.

GLACES ACCIDENTELLES ET CRISTALLISATION DE L’EAU

Les pentes de plusieurs collines semblaient couvertes de longues cillorescences qui tombaient et se renouvelaient ensuite. Ces cfDorcsccuccs offraient à l'œil des assemblages continus de petits faisceaux de glace composés de cylindres cannelés et Ubrcux, qui se surmontaient parallèlement entre eux , de manière pourtant à indiquer des lignes distinctes de séparation, espacées en hauteur à des distances variables, mais dont la plus grande ne lui a pas semblé dépasser S décimètres */,, maximum de la longueur des cylindres, qui presque toujours diminuent en retraite à chaque rangée, et parfois aussi en hauteur pour les rangées supérieures. Entre la ligne de jonction qui séparait les deux rangées inférieures, il a observé une couche peu épaisse d’argile glaise, jaunâtre, congelée, servant pour ainsi dire de pâte â un grand nombre de cailloux roulés, depuis la grosseur d'une noisette jusqu’à celle du poing. l’Ius haut, dans d'autres endroits, on voyait quelques-uns de ces cailloux renfennés sans ciment entre deux assises du massif cristallin, où ils paraissaient avoir été portés par une force ascensionnelle, qui les aurait soulevés au moment de la formation des faisceaux qui les supportaient, et sans doute par la même cause qui les avait déjà primitivement enlevés de terre.

Ces efflorescences de glace lui ont paru affecter toutes sortes de positions, depuis la verticale jusqu'à l'horiiontalc, selon la disposition naturelle du sol, qui presque généralement formait alors des angles droits avec les faisceaux de tubes de glace '.

Cette glace fibreuse, qui sort du sol dans les montagnes à surface meuble , peut aussi se former dans d'autres circonstances. Patrin en a observé dans une mine de la Daouric.

« Ce qui m'avait , dit-il , principalement attiré dans cette caverne , c’était la curiosité de voir la congélation de la voûte , que l’on in’avait dit être de la plus grande beauté , et que je trouvai en effet d’un éclat éblouissant : c’étaient de longs festons de glace presque aussi légère que des bulles de savon, formées d'un assemblage de tubes hexaèdres qui s'épanouissaient à leur extrémité et présentaient des pyramides creuses. Cette glace,

légère et papyracéc, était produite par les vapeurs qui s’élevaient du fond de la grotte au commencement de l’hiver , où la température était sensiblement plus chaude que dans le moment où je m’y trouvais 1 . » {Fig. VI.)

M. Cordicr a fait une observation semblable dans les Pyrénées à une grande élévation sur la Maladetta. ,

« A l’aide de nos crampons, nous avançâmes vile et sans difficulté vers le fond de l’enceinte. Le grain de la glace était successivement devenu plus tendre et plus fin ; sa surface, frappée des rayons du soleil , éblouissait par un éclat vif, autant que par sa blancheur. Cette apparence extraordinaire s'étant accrue , j’en cherchai la cause , et je fus trèssurpris en découvrant qu'elle était produite par une multitude de prismes hexaèdres (le glace, ou , si l'on veut, d'eau cristallisée. Ces prismes groupés , tantôt confusément , tantôt en petites houppes , étaient parfaitement réguliers. Leur longueur allait souvent jusqu’à 4 millimètres sur 1 d’épaisseur. Nous étions alors un peu plus haut que 3IOO n . A la manière dont les prismes sont attachés , on ne saurait douter qu’ils n’aient été formés rn place. Or, si on se rappelle les expériences de Saussure sur la température des neiges et des glaces très-élevées , on pourra attribuer ce phénomène à une condensation lente des vapeurs aqueuses, opérée seulement à la surface du glacier, pendant un étal de calme dans l’atmosphère. Au reste , si celte découverte nous dédommageait de nos fatigues , le succès incomplet que nous allions obtenir fut plus qu'acheté par les difficultés du trajet qui restait à faire. »

Il est bien rare que la glace qui se forme à la surface du sol persiste longtemps; car, dans nos climats , la gelée ne pénètre guère , pendant les plus grands froids , au delà de 65 centimètres (environ 2 pieds) ; mais il n’en est pas de même dans le Nord'. En Russie, la gelée descend à trois mètres , cl dans plusieurs parties de la Sibérie la terre reste glacée à six pieds de profondeur. M. Hedenstroin dit que le sol mis à découvert sur plusieurs points de cette contrée, dans les escarpements des lacs et (les lits de rivières ,

' dunales de» Mines , t. VII, p. 16.

' Journal de Physique, m-rs 1791. p. 232 cl 236.

GLACES ACCIDENTELLES ET CRISTALLISATION DE L'EAU

est composé de terres et de couches de glace alternant horizontalement et traversées par des filons verticaux d'une glace plus récente en sorte que l’eau occupe la place d'une roche solide et permanente.

Jusqu'ici, nous ne nous sommes occupes que de la formation de la glace sur le sol ou à la surface des eaux dormantes , mais on sait qu'il s'en forme aussi dans les eaux courantes , lors meme qu'elles ont une certaine vitesse.

Si une rivière n'est pas très-rapide , elle se congèle assez facilement , et c'est ordinairement sur les bords que la glace commence à se former. Sa cristallisation s'opère comme sur les eaux stagnantes , mais avec moins de régularité et de promptitude , et presque toujours la glace formée est plus mince au milieu que sur les bords. Le contraire a souvent lieu dans le dégel ; les bords s'amincissent, se détachent et permettent à la débâcle de s’opérer plus promptement.

En général , la congélation plus ou moins prompte d'un cours d'eau, dépend de différentes circonstances qui peuvent se neutraliser en partie ou agir toutes en même temps. L'intensité du froid , sa durée , la vitesse des eaux et leur hauteur plus ou moius grande, l'étal du ciel qui favorise ou détruit le rayonnement , sont les principales causes qui modifient les effets de la gelée.

Le froid le plus vif n'est pas toujours celui qui produit le plus tôt la congélation des rivières. M. Arago pense que le rayonnement y contribue pour le moins autant. « C’est ainsi, dit-il, qu’en décembre 1762, la Seine fut totalement prise à la suite de six jours de gelée , dont la température moyenne était de — 3°,9 , et sans que le plus grand froid eût dépassé — 9°, 7, taudis qu’en 1748 la rivière coulait encore après huit jours d’une température moyenne de — 4", 5 , le plus grand froid, dans cet intervalle , s'étant déjà élevé jusqu'à — là”. Cependant la hauteur des eaux , au-dessus du pont de la Tournelle (cette hauteur, dans chaque rivière, règle constamment la vitesse), était la même aux deux époques. On ne peut guère expliquereelte anomalie, qu'en examinant si les circonstances

atmosphériques étaient les mêmes en 1709 et en 1748, et on verra que le thermomètre en plein air n'indique pas toujours exactement la température des corps solides et liquides placés à la surface du globe. En effet, en 1709. les six jours qui précédèrent la congélation totale de la rivière furent parfaitement sereins, tandis qu'en 1 7 48, le ciel était ou nuageux ou totalement couvert. Or, en ajoutant 10 à 19“ comme effet du rayonnement de l'eau vers le ciel, au froid indique en 1709, on trouvera que , malgré l'indication du thermomètre, l'eau, dans cette année, a éprouvé , à la surface du moins, un froid beaucoup plus vif qu’en 1748, et de là toute contradiction disparaît.

En 1773, la Seine charriait, le 0 février, après cinq jours dégelée , dont la température moyenne fut de — 6“ centigrades et la température extrême de — 1(D,6. En 1776, les glaçons Qoltants ne parurent que le 19 janvier, quoiqu'il gelât depuis le 9 , et que, du 13 au 19 exclusivement, la température moyenne eût été de — 8", 5 centigrades , et la température extrême de — 1 3°,1 . La hauteur des eaux n'expliquerait pas le phénomène; car en 1776 elle était de 4 pieds '/,, tandis qu’en 1673 elle s'élevait à 8 pieds.

Restent donc les circonstances atmosphériques. Or, les 3 , 4 , 8 et 6 février furent des jours presque constamment sereins en 1773.

Dans l'année 1776, au contraire, du 9 au 19 janvier, le ciel ne se découvrit que pendant peu d'instants. Le rayonnement nocturne est donc ici encore la seule cause qui puisse expliquer comment il est arrivé que , malgré une plus grande hauteur des eaux et un moindre froid de l'atmosphère, la Seine se soit plus facilement gelée en 1773 qu’en 1776 '.

La vitesse des eaux , lorsqu’elle est grande et que celles-ci sont peu profondes , ne permet qu'une congélation partielle et fort singulière, qui s'opère au fond de l'eau. La glace qui s'y attache diffère beaucoup de celle qui prend naissance à la surface. Elle est en masses mamelonnées ou hérissées de cristaux, mais toujours très-irrégulières et semblables à de petits pclotous de neige, qui se seraient précipités à demi fondus et se seraient grou-

’ Obserralion» *i ir la Sibérie.

‘ Annuaire du bureau de» longitude», 1828.

GLACES ACCIDENTELLES ET CRISTALLISATION DE L'EAD

Si

|iés de différentes manières. Elle s'attache de préférence aux corps saillants dans le lit des ruisseaux. et semble se comporter alors comme les cristaux de la plupart des sels , qui cherchent . pour se lixer, tout ce qui se présente en saillies dans les bassins où se trouvent leurs dissolutions concentrées. Les rivières, et surtout celles dont les eaux sont limpides, sont quelquefois encombrées par ces sortes de glatcs qui tout à cuup se détachent si la température vient à s'adoucir, et disparaissent entraînées ou fondues par le courant. On voit même quelquefois , dans les memes eaux , la glace se former tantôt à la surface et tantôt au fond. M. Farquharson , qui s'est beaucoup occupé de cette espèce de glace , l'attribue aux variations qui surviennent dans le rayonnement du fond des rivières , par suite de circonstances très-diverses. Il imagine que quand ce rayonnement a lieu par les matériaux solides et opaques du fond de la rivière, à travers la couche d'eau transparente, la congélation s'opère sur la portion du fluide refroidie déjà au point de geler , et en contact immédiat avec le corps qui émet son calorique. Les circonstances qui contribuent à cet effet, en favorisant l'émission , sont principalement un ciel très-serein , une grande transparence des eaux, l'abaissement de la température du fond qui peut être plus rapide que celle de l'eau qui coule dessus , cnlin la persistance de la glace à rester attachée au fond tant que le calorique fourni par les couches inférieures solides est ainsi dissipé par le rayonnement.

« Il y a toutefois encore, dit M. Farqubarson , un point important à éclaircir. Pourquoi la formation de cette glace n’a-l-cllc pas lieu dans une eau tranquille plutôt que dans l'eau courante, puisque le rayonnement parait plus facile dans la première que dans la seconde ? A cela il répond que dans une eau tranquille, l’ordre hydrostatique que JI. Arago a démontré comme étant un état des eaux dans les cas ordinaires à la température de 4°,C , a toute liberté pours'élablir et n'est pas troublé par l'action mécanique du courant. (Juand la température d'uu corps fluide, en effet , est au-dessous de la température générale , par le contact avec desmatièrcssolidcs, refroidies elles-mêmes par rayonnement, il est déplacé par le liquide plus pesant et plus chaud qui

se trouve au-dessus. La glace se forme donc, dans ce cas, à la surface, tant par le concours du froid provenant du rayonnement, que par celui que produit le contact de l'air froid superposé. Dans les courants, l'ordre hydrostatique est renversé , et l'eau la plus froide et qui est en même temps la plus légère ne sc mêle plus avec celle du fond, qui est plus chaude ; mais dans les endroits tournoyants du courant, elle est amenée tout à coup, sans sp mêler, en contact direct avec le fond, refroidi déjà à une température de 0°; elle ne peut communiquer aucune portion de chaleur au fond sans qu'une portion se convertisse en glace, dont les aiguilles et les cristaux s'attachent aux corps solides et aux points mêmes auxquels ils ont cédé en partie leur chaleur '. »

Le mouvement dont l'eau est douée communique aussi à la glace une structure trèssingulière , c’est la structure tcstacée qu’elle présente dans la congélation des cascades et dans la formation des stalactites. Dans le premier cas, l'eau violemment ébranlée, abandonne une grande quantité de vapeurs , qui tend à sc précipiter et à cristalliser régulièrement autour des plantes, des rochers et sur tous les corps saillants qu'elle peut rencontrer. La cristallisation est alors celle du givre; ce sont des cristaux aciculaires, dont le grand axe est perpendiculaire au support. Mais dans les lieux où l'eau tombe, clic jaillit et s'écarte en gouttelettes nombreuses, qui sc solidifient dès qu'elles rencontrent un support. Toutes ces gouttelettes sc superposent et forment autant d'écaillcs glacées, placées en imbrication les unes sur les autres; ce qui donne à la masse une solidité extrême. A peine si l'on peut briser les glaçons, qui se font ainsi à la manière des stalagmites aux environs des cascades. Si le froid continue, les masses d'eau glacée s'élèvent, s'étendent, sc ramifient quelquefois, puis sc réunissent en longues colonnes torses, qui s'élèvent du sol et vont à la rencontre de la chute. Il est diflicilc devoir quelque chose de plus pittoresque que les festons glacés qui décorent les cascades quand elles n'ont plus la parure des végétaux. Malgré la densité de ces écailles glacées, on reconnaît qu'elles sont formées de glace lihreuse ,

1 Edimburj ftrr philosophie. Magazine.

GLACIERS

dont les libres sont de longueur inégale et convergent toutes vers un centre. Un peut considérer chacune de ces plaques convexes comme une portion de sphère, dont la courbure prolongée donnerait la circonférence, c’cst-à-dirc comme un arc de cercle. Il arrive souvent qu'on ne peut même au dégel reconnaître la structure fibreuse de ces écailles. {Fig. VU. )

Les stalactites , bien loin d'avoir la solidité de la glace des cascades ou des stalagmites , se brisent avec la plus grande facilité, et Pon peut presque toujours distinguer leur structure. Elles s’accroissent comme des plantes dont l'extrémité croissante serait dirigée vers la terre. Elles sont composées de couches superposées, dont la dernière est presque toujours la plus nouvelle et forme la pointe des glaçons, en sorte que si les couches étaient distinctes, comme elles le sont dans quelques circonstances , on verrait que leur nombre, assci grand vers la base ou le point d'attache , diminue à mesure qu’on approche de l'extrémité , et que la stalactite est formée par un nombre indéterminé de cônes transparents, qui s'emboîtent avec exactitude. La glace qui les forme est toujours libreuse , et ses fibres sont perpendiculaires à l'axe central , ce qui permet de concevoir la facilité avec laquelle on peut les briser en travers , c’est-à-dire dans le sens du clivage et de la juxta-position de leurs cristaux. (Fig. VIII.)

L’eau douce gèle beaucoup plus facilement que l’eau salée , cependant celle-ci se congèle quand le froid est assez intense. Ainsi le lac Baikal se couvre de glace vers la fin de novembre , plus d'un mois après que toutes les rivières du pays sont arrêtées. 11 dégèle aussi un mois plus tard, l’atrin rapporte qu’il se trouva sur la glace vers la fin d’avril ; ce ne fut pas, dit-il, sans quelque danger. « Le long de sa rive orientale où l’eau est basse à cause des atterrissements qui y sont apportés par la Selcnga et par d’autres rivières , il était dégelé à une grande distance; je fis près d’une lieue en listeau pour atteindre la glace; je trouvai ensuite des fentes considérables qu’on eut assez de peine à faire franchir à mes voitures , malgré les longues et fortes planches dont j’étais pourvu.

» Quand j'approchai de sa rive occidentale,

où l'eau est profonde , et qui est bornée de hautes montagnes , je trouvai la glace moins mauvaise , à l’exception d’un grand nombre d’ouvertures qui ont depuis 10 jusqu'à 30 et 40 pieds de diamètre , et qui sont occasionnées par des sources chaudes et où l'eau ne gèle jamais, quelque froid qu'il fasse, lors même qu’il atteint 33 ou 40 degrés. »

L'eau qui résulte de la fonte des glaces qui se sont formées sur l'eau salée, est presque toujours douce ou du moins contient très-peu de sel , mais cette glace est toujours bien plus fragile que la glace ordinaire. Cette dernière acquiert une grande densité dans les pays du Nord , et elle résiste aux efforts les plus violents.

Voici ce que Mciran rapporte à ce sujet :

« Pendant l'hiver de 1740, on construisit à St.-Pctersbourg , suivant les règles de la plus élégante architecture , un palais de glace de 32 pieds et demi de longueur sur 16 pieds et demi de largeur et 20 pieds de hauteur , sans que le poids des parties supérieures et du comble, qui étaient aussi de glace, parût endommager le moins du monde le pied de l'édifice. La Newa , rivière voisine, où la glace avait environ 2 ou 3 pieds d'épaisseur, en avait fourni les matériaux. Pour en augmenter la merveille , on plaça au-devanl du bâtiment six canons de glace avec leurs affûts de la même matière, et deux mortiers à bombes dans les mêmes proportions que ceux de fonte. Ces pièces étaient du calibre de celles qui portent ordinairement trois livres de poudre ; on ne leur en donna cependant qu’un quarteron, et on tira. Le boulet d'une de ces pièces perça , à soixante pas , une planche de 2 pouces d'épaisseur.

Le canon , dont l'épaisseur était au plus de 4 ponces, n’éclata point par eette explosion.»

La glace des glaciers , que nous allons étudier, est loin de présenter les mêmes caractères et surtout la meme solidité.

DES GLACIERS

Quand la neige tombe en gros flocons, elle occupe un espace dix fois plus considérable que l’eau qui r u I te rait de sa liquéfaction. Si elle tombe en paillettes fines, elle lient moitié moins de place. C’est sous eel état qu’elle

GLACIERS

descend le plus ordinairement dans tous les lieux élevés , sur toutes les hautes chaînes de montagnes où elle se tasse peu à peu . et acquiert alors une densité trois fois moindre que l'eau ordinaire, à cause des vides nombreux, qui existent encore entre tous scs cristaux.

I)c vastes amas d'eau glacée de cette nature prennent le nom de champ » de neige , et occupent temporairement des espaces immenses dans les climats du Nord , et éternellement sur les hautes montagnes et près des pôles.

Ils sont l'origine des glacier », grands fleuves congelés qui partent des champs de neige, et qui descendent lentement dans les vallées des montagnes , suivant leur pente , comme le ferait une rivière, s’embranchant quand elles se divisent , et portant au loin les débris qu'ils ont arrachés aux aiguilles élancées qui les dominent. C'est un spectacle magnilique que celui de ces hautes régions, quand on jette les yeux pour la première fois sur ces mers de glaces , tant de fois décrites , et dont les descriptions ne peuvent jamais peindre les beautés. Rien ne peut représenter toutes ces formes bizarres où l'imagination voit partout des palais , des châteaux , des ruines et des obélisques , et se croit souvent transportée loin du globe que nous étudions ; où l'artiste vient chercher ces cflcls de lumière inconnus aux habitants des plaines, ces teintes sombres et éclatantes à la fois, que réfléchissent mille fragments aux contours bizarres et fantastiques; où le poète enfin rencontre ces émotions puissantes que le vulgaire ne comprend pas, tandis que le philosophe vient méditer, au bruit des avalanches, sur l'avenir lointain de notre planète glacée. De larges crevasses partagent les glaciers , et présentent cette teinte d'un bleu céleste qu'offre une mer pure et profonde, que donne le ciel dans ces hautes régions , et que les glaciers eux-mèmes offrent de loin au voyageur.

L'épaisseur des glaciers est très-variable ; elle dépend de leur étendue et de la pente de la vallée dans laquelle ils se sont épanchés. Le glacier des Bois offre une masse de 80 à 100 pieds de haut , mais certains amas de glace ont une épaisseur bien plus grande.

Ils occupent généralement des vallées transversales , et rarement les grandes vallées parallèles aux chaînes de montagnes. Le glacier

des Bois , près de Chamouni , a près do cinq lieues sans aucune interruption , sur une largeur variable , mais qui vers le haut est de plus d'une lieue. Celui de Grindelvvald, qu'on regarde comme le grand réservoir des eaux du Rhône et du Rhin , a près de quinze lieues de longueur. Tantôt de larges crevasses ou des fentes moins profondes div isent en polyèdres toute la masse d’un glacier, d'autres fois la surface est unie et ne présente nul obstacle à celui qui veut le traverser. Rarement cette surface est glissante comme celle de la glace ordinaire , elle est plus souvent rude et grenue. Les glaciers n'atteignent jamais lesplus hautes sommités des montagnes ; celles-ci , presque toujours nues et décharnées , ont des pentes trop rapides pour que la neige puisse y séjourner. On y aperçoit bien de temps en temps des neiges éphémères ; mais elles roulent en avalanches, et se dispersent en poussière au gré des vents. Les hauts plateaux eux-mêmes reçoivent la neige sans se couvrir de glace, car la température est trop basse pour qu'elle puisse éprouver un comincn cernent de fusion, et dès lors elle reste sous forme de poussière ou de neige tassée. Cette observation a été faite par toutes les personnes qui ont atteint des sommités très-clcvécs. Ramoud remarqua la même chose au sommet du mont Perdu.

Le pic est couvert de neige . depuis le grand glacier jusqu’i sa cime ; mais vers le haut , l’épaisseur des neiges est peu considérable, parce que la forme tranchante du faite de la montagne n'en souffre point l’accumulation. Au sommet, elles ne m'ont point paru avoir plus de trois mètres de profondeur.

Leur consistance est légère, et elles ne recèlent que peu ou point de glace, attendu que les dégels sont ici de trop courte durée pour les imprégner d’eau, et que la petite quantité qui se forme durant les plus beaux jours de l'été, s’écoule promptement le long des deux versants. Mais sur la pente septentrionale , ces mêmes neiges prennent peu à peu de la solidité, et se transforment bientôt en un vaste glacier, qui descend jusqu'au bord du lac , et dont la hauteur verticale est d’environ 800 mètres '. »

1 tUvos». Voyage ou mon! Perrin . Journal de» Mine», I. XIV, p. 359.

GLACIERS

En effet , l'origine des glaciers est due A la roule partielle des neiges. Elles se ramollissent et s'imprègnent d'eau pendant les jours chauds de l'été, puis se congèlent pendant les nuits, il en résulte une glace poreuse et légère, qui descend sous Corme de courants bien au delà des limites inférieures des neiges perpétuelles, et l'on voit quelquefois de grandes masses déglace, ombragées parla végétation. La chaleur de l’été ne peut pénétrer d'aussi grands amas d'eau glacée. Ile nouvelles couches de neige arrivent à leur origine , et les compriment de tout leur poids, en sorte qu'ils ont réellement une marche bien marquée , dont la vitesse semble augmenter et diminuer quelquefois. On a vu des glaciers envahir des vallées , s’étendre sur des prairies , engloutir des hameaux, et agir comme le fontees vastes courants de lave qui s'épanchent en bouillonnant au pied des cônes volcaniques. Tandis que le glacier augmente par une superposition de couches, il se détruit par son contact avec le sol. Abrité par des couches supérieures , il fond au contact de la terre , cl produit ainsi sur son long trajet un ruisseau d’eau froide qui se fait jour à son extrémité , et creuse souvent à son point de sortie des grottes à parois transparentes , et semblables à du cristal. Là des éboulements s'opèrent , des fragments de glace se détachent et réfléchissent les nuances délicates des fleurs qui leur disputent le sol de la vallée.

Les glaciers augmentent donc d'un côté et se détruisent de l'autre. L'évaporation agit à leur surface; leur poids les entraîne dans les lieux bas où la chaleur est plus forte. C'est ainsi que dans la vallée de Chamouni on voit descendre le glacier des Buissons , ceux des Bois cl de-l'Argcntièrc, qui emmènent avec eux les témoins du chemin qu'ils ont parcouru .

Eu effet, tous les grands glaciers ont à leur extrémité inférieure et le long de leurs bords de grands amas de sable et de débris produits par les cboulemcnls des montagnes qui les dominent. Souvent même les glaciers sont encaissés dans toute leur longueur par des espèces de parapets composés de ces mêmes débris, que les glaces latérales île ce* glaciers ont déposés sur leurs bords. On nomme ces monceaux de débris la moraine du glacier.

Les pierres dont l'entassement forme ces parapets , sont . pour la plupart , arrondies par le frottement qu’elles éprouvent contre le fond ou les bords des glaciers, gluant à leur nature, celles que l'on trouve à leur extrémité supérieure, sont des mêmes genres de roche que les montagnes qui les dominent ; mais comme les glaces les entraînent vers le fond des vallées , elles arrivent entre des montagnes dont la nature est entièrement différente de la leur. En cela, les glaciers agissent comme les cours d'eau qui ont une forte pente, ils usent leur lit, en arrachent dos débris, et les déposent sur des plans moins inclinés. On trouve quelquefois plusieurs moraines distinctes, qui sont parallèles aux bords du glacier, cl l'on voit souvent plusieurs de ces lignes séparées par des bandes de glaces arides et pures. Ces amas de débris s’élèvent parfois de trente à quarante pieds au-dessus de la surface du glacier, tant par la quantité de pierres qui les composent , que par les glaces mêmes, qui se trouvant garanties du soleil et de la pluie par ces mêmes amas, y demeurent plus hautes que là où elles sont à découvert.

Saussure explique très-bien la formation et le parallélisme de ces lignes d'amas pierreux, eu disant que les vallées ayant la forme d'un berceau , les glaces qui sont aux deux bords, et qui, chaque année, reçoivent les débris qui se détachent des montagnes voisines , s'écartent peu à peu du bord , et descendent sensiblement vers le milieu de la vallée, où, chaque année, il se forme uuc ligne de ces débris, parallèle à celles des années précédentes.

Les glaciers sont fréquents sous les xoncs tempérées , partout où il existe des chaînes de montagnes suffisamment élevées. Ils manquent sous l'équateur, et malgré la prodigieuse élévation des montagnes, on n’y voit que des champs de neige , dont les limites sont déterminées par différentes circonstances.

A mesure que l'on avance vers le nord , la limite inférieure des glaciers s’abaisse jusqu'à descendre au niveau de la mer; mais il y a toujours une assez grande distance entre la limite inférieure des neiges perpétuelles et des glaciers. G'est vers le 07" degré vie latitude que les glaciers atteignent le niveau de

ORIGINE ET ASPECT DES GLACES POLAIRES

la mer. M. de Ruch, dans son voyage en Norvège et en Laponie, cite le Runncn, entre les provinces de Ilelgeland et de Saltan, dont le sommet atteint au plus 1400 mètres et d'où descend un glacier qui est le plus méridional du nord de l'Europe , et peut-être, dit M. de Buch, le seul connu dont les glaces soient baignées par les eaux de la mer.