CHAP. I. — DE LA CHALEUR TERRESTRE

Dans lei rivières, la distribution de la clialeur s^accomplil suivant d^aulres lois, à cause du mouvement de translation des molécules liquides. Il en résulte en effet un mélange continuel de couches supérieures et inférieures qui (end à établir une température uniforme dans toute la masse. Cependant, comme ce mouvement est différent à la surface et au fond, au milieu du lit et vers les bords, on doit s'attendre à une foule de phénomènes accidentels déterminés par ces circonstances. Parmi ces phénomènes, ceux de la congélation sont les seuls qui aient été observés avec quelque soin. On a constaté, par des expériences décisives, que, dans certains cas, la congélation commence à la surface, et que dans d'autres cas, au contraire, elle commence au fond.

Quand les rivières charrient, on peut dire, en général, que tous ces glaçons, qui se heurtent et qui prennent par le choc des formes arrondies ou anguleuses, ont été primitivement formés à la surface : quelquesuns se sont détachés des bords; mais les autres n'ont été à leur origine que de petits embryons, de petites parcelles flottantes qui ont pris du volume en voguant sur Peau. '

La formation des premiers glaçons n'est pas douteuse, puisqu'on voit les rivages couverts d'une lame de glace qui est sans cesse battue et sans cesse brisée par les flots. C'est là que la congélation commence, parce qu'en ffénéral l'eau y est moins profonde, et parce qu'elle est en contact avec un terrain sans cesse refroidi par l'air et par le rayonnement. La glace qui s'y attache se reft^oidit à son tour par cette double cause, et devient alors, comme le rivage lui-même, un corps froid capable de geler ce qui le touche. Les fragments, volumineux ou même imperceptibles, qui sont brisés dans cette masse, deviennent flottants par leur légèreté spécifique; ils se refroidissent plus que l'eau, et les gouttes qui viennent tomber sur les bords s'y congèlent à l'instant, parce qu'elles deviennent froides et immobiles.

La formation des glaçons, à la surface même de l'eau, loin des rivages et de tou^s les corps solides, a été révoquée en doute par quelques physiciens : il est difiScile, en effet, d'en donner une preuve directe, car, si l'on trouve au large des fragments de glace ou même les rudiments qui les forment, on peut toujours supposer qu'ils viennent des bords et qu'ils en ont été détachés par les vagues. Mais, Ton doit convenir cependant que la surface libre des eaux peut être indéfiniment refroidie au-dessous de zéro, et qu'ainsi elle doit enfin, malgré le mouvement, donner naissance à des aiguilles de glace qui grossissent ensuite en se refroidissant davantage par le contact de l'air et par le rayonnement.

La formation de la glace au fond même de l'eau a été longtemps contestée; mais d'habiles observateurs en ont recueilli des preuves directes, et il s'agit maintenant d'en expliquer la cause, et non plus d'en nier la possibilité. L'eau agitée des fleuves et des rivières peut sans doute être abaissée de plusieurs degrés au-dessous de zéro sans se congeler; et là où la profondeur n'est

pas très-grande, toute l'épaisseur de la couche liquide peut participer à ccl abaissement de température; les matières solides du fond peuvent à la fin y participer elles-mêmes par leur contact prolongé avec l'eau, mais, vers le fond, le mouvement est moins rapide qu'à la surface. Les inégalités du sol forment une multitude de petites cellules ou d'espèces d'abris où l'eau n'est que très-faiblement agitée; alors, on conçoit que la congélation s'y aci'omplisse, et même qu'elle s'y accomplisse plus tôt qu'à la surface. D*autres causes peut-être peuvent encore favoriser ce phénomène, vj/fis le rôle que jouent les surfaces solides refroidies n'est pas tel que quelques personnes le supposent; car, dans Texpérience de Farenheit, par laquelle on abaisse l'eau à 10 ou 13 degrés au-dessous de zéro sans qu'elle se gèle, le liquide touche les parois refroidies de la capsule qui le contient, et, dans ses points de contact, il n'éprouve pas plus de congélation que dans les points où la surface est libre.

Pour que les fleuves et les rivières puissent être congelés dans toute leur largeur, il faut un froid très-vif et très-soutenu; cependant ce phénomène varie avec la hauteur, la vitesse et la profondeur des eaux.

Lorsqu'une rivière est prise, la nappe dé glace qui la couvre augmente rapidement d'épaisseur dans les premiers instants; mais, ensuite, le froid pénètre de plus en plus lenlemcnl à cause de Pimparfaite conductibilité de la glace. Le rayonnement des nuits parait avoir une grande influence sur ce phénomène, car on observe quelquefois les couches très-distinctes qui se sont formées successivement au-dessous les unes des autres. Par exemple, dans l'hiver de 1831, on a compté jusqu'à vingt et une couches distinctes dans des glaces de 19 pouces d'i'paisseur, formées sur les lacs qui environnent New-Haven (Amérique); vers le haut, l'épaisseur des couches variait entre 13 et 18 lignes; au bas, vers la surface de Peau, elles étaient seulement de 8 à 6'lignes : cependant, l'on avait bien constaté que le froid avait été toujours croissant.

La glace peut , comme tous les corps , se dilater par la chaleur et se contracter par le froid. Il en résulte souvent de nombreuses fissures qui se forment avec un grand fracas : quelquefois, c'est comme un feu de peloton; d'autres fois, les coups sont plus terribles que des coups de canon.

Ouand les glaces n'ont pas été rompues avant la débâcle, elles peuvent trop souvent produire^d'effrayants désastres. De tous les moyens qui ont été imiTginéspour prévenir ces malheurs, le plus efficace parait être d'introduire sous la glace, de dislance en distance, des espèces de petites bombes que l'on fait éclater ensuite : l'explosion détermine des fentes nombreuses, et les fragments qui en résultent sont assez petits pour n'être plus redoutables.

514. De la température des tnerst et de la fàrmalion des glaces polaires, — Dans ces dernières années, plusieurs habiles navigateurs ont parcouru les mers

MVRE Vni.*--II<;TÉ0H010GIE.

équatoriales et les mers polaires; iU ont U\i partouf, sur les (eoipéralures et sur les phénomènes qui en dépendent, de nombreuses séries d'observations qui sont infiniment précieuses pour la science. Nais c*eft dans leurs ouvrages qu*il en faut chercher la dlKUSsion détaillée. Nous devons nous borner* ici à présenter «euleroent les conséquences généralei auxquelles elles cooduisent.

Sur la mer, i de grandes distancstf des côtes, la Umpérature de Pair éprouve en général dans le cours d'une journée des variations bien moindrei que sur Us eonti* nents.

Par exemple, sur les mers équatoriales, la différence entre le wwafimum et le minimum ^M Jour est tout au plus de 1 ou 3*, tandis que sur les continents elle s'élève ft 5 ou 0«.

Pans les régions tempérées entre S5 et 50 degrés de latitude, la différence entre le masimum et le rn^ii^*mum du jour reste encore très-petite; elle atteint rarement 3 ou S* : tandis que, sur les continents, la différence est très-grande; à Paris, elle s'élève quelquefois à 19 ou 15«.

La température minimum est<M>mme à terre celle du soleil levant; mais quelques observateurs pensent que le moûfimum se trouve près de midi, au lieu d'être ^ deux ou trois heures.

Lorsqu'on compare la température de l'air à celle que prend la mer ft la surface, on arrive aux résulUts suivants ;

Entre les tropiques, l'air, dans ses plus hautes températures, est, en général, un peu plus chaud que la surlaœ de l'eau, prise aussi dans ses plus hautes températures.

Mais , lorsqu'on prend la température de Pair et de l'eau de quatre en quatre heures, comme l'a foit le capitaine Duperrey, et que l'on compare ensuite toutes ces températures, telles qu'elles se sont présentées, oo arrive ^ un résultat inverse, c'est-à-dire qu'en généra] Teau est plus chaude que l'air, même entre les tropiques.

Sur 1,S50 observations faites par cet habile navigateur, entre 0 et S0« de latitude nord ou sud, pendant son vofage autour du monde, la mer a été 1,1^1 fois plus chaude que l'air, et l'air seulement 479 fois plus chaud que la mer.

Dans des latitudes plus élevées, entre 95 et 60*", l'air n'est que très-rarement plus chaud que la surface de l'eau; et, dans les régions polaires, il est presque sans exemple que l'air se trouve anssi chaud que la mer; il est toujours plus froid, et ordinairement beaucoup plus froid.

Si nous examinons maintenant les températures absolues de la mer, à la surface et à diverses profondeurs, nous serons conduits aux conséquences suivantes :

1* entre les tropiques, la température diminue avec la profondeur;

f dans les mers polaUreii la température augmente avec la profondeurs

3* dans les mers tempérées, comprises entre SO et 70* de latitude, la température est d'autant moiai éécroUsanté que la laUtude devient plus grande, et, piiida parallèle de 70*, ^le commence à devenir eroimnii,

n existe, par conséquent, une zone pourlaqoelleli température est à peu près constante, depuis la to^ficie jusqu'à une profondeur très^ande.

Après avoir résumé dans les mropositions précééento Tensemble des observations qui ont été laites Joi^à présent, il reste à chercher les causes qui peuvent oiiatenir cette «ingulière distribution de la chaleur dsai h masse mobile dei eaux qui remplit le vaste bastia des mers.

On conçoit d'abord pourquoi la surface des semae peut pas ètra comparée à la surhce du sol, ni povr loi réchauffement pendant le jour, ni pour son ref^ill^ ment pendant la nuit ; ce phénomène dépend de Iibobillté du liquide, dont les molécules font sans cens aélangées jusqu'à une assez grande profondeur, toUpir les courants qui résultent des différentes densitéi, Mit par l'agitation des vagues. Pendant le jour, U «eodi superficielle s'échauffe moins, parce qu'elle se reftiûit par l'évaporation, et parce qu'elle est bientôt reMe par l'agiUlion; pendant la nuit, elle se refroidit noiot parce qu'elle se contracte en se refroidissant, et m excès de densité la ferait bientôt retomber si le bovti' ment des vagues ne venait pas à chaque instaat Is Bélanger aux couches voisines. Ainsi, le récbauQemeBtrt le refroidissement sont moins sensibles, parce qulliie passent l'un et l'autre dans une coucbe plus on bmhh épaisse.

L'air participe lui-même, par son contact perpélnd, à cette uniformité de température qua d*aulrfs caa«f tendent à maintenir à la surface des «aux.

Mais la température des coucbea profondes ée la mer offre de très-grandes difficultés ; sous l'équitcvi à mille brasses de profondeur, la température eitialeroent de G ou 7 degrés : n'est-il pas impossible fM l'eau de ces couches ait pu prendre un tel refh>i4ill^ ment dans ces climats, puisqu'à sa surface Pesé m tombe jamais à une température plus basse qne )0« dS*"? Vers les pôles, à 700 brasses de proftoodear, la température s'élève à ) ou 5* : n'esl-U pas impoiâile que l'eau de ces couches ail pu prendre un tel lédMif* fement dans ces contrées, puisqu'à la surface, peadist la saison chaude, quand les navigateurs peuvent nilonner les mers, la température ne s'élève preiqBeji' mais au-dessus de zéro?

Ces difficultés ne sont pas complètement réiOliM: cependant, oo ne peut guère douter que des coanstt déterminés par la différence des pressions que mff^ tent les couches de même niveau à l'équateuret venlei pôles ne contribuent puissamment à produire cett« éiitribution de la chaleur.

L'une des conséquences nécessaires de rabaisssBOt de température à la surface 4^ eaux est la fonw^ 4ei glaces étemelles tpà couvrent les régions polaire*-