DE L'EAU EN GÉNÉRAL

En comparant rigoureusement les propriétés apparentes de l'eau avec celles des autres minéraux, on serait conduit à dire que l'eau est une pierre qui se distingue des autres par sa plus grande fusibilité. De même que la fluidité habituelle du mercure n'empêche pas de le ranger parmi les métaux dont tous ses autres caractères le rapprochent, de même celle de l'eau ne serait pas un motif suffisant pour la séparer des pierres. Néanmoins, la liquidité de l'eau est un fait si habituel, si frappant, si constamment mis à profit pour nos usages, qu'il est bien permis de le considérer comme absolu, surtout au point de vue particulier où nous nous sommes placés, et de nommer l'eau le liquide par excellence, tandis que la pierre est au contraire pour nous le solide par excel-

lence. L'eau ne serai l véritablement une pierre, que si la température terrestre venait à diminuer à tel point, que les climats polaires pussent étendre leur empire sur toute la surface du globe. Alors nous serions réduits à abattre l'eau dans des carrières avec le fer, comme nous le faisons pour la plupart des autres minéraux, et à la faire fondre pour notre consommation. Mais il est probable que, si la chaleur de notre planète était aussi faible, l'espèce humaine n'existerait pas. Il lui serait aussi difficile de vivre sur un Océan glacé qu'au milieu des inondations des laves et des porphyres; et il n'est peut-être pas moins nécessaire à son établissement d'avoir de l'eau liquide que de la terre solide.

La pesanteur spécifique de l'eau est plus faible que celle de la plupart des pierres ; presque toutes tombent dans son sein avec plus ou moins de vitesse. Sa composition chimique concourt aussi à la mettre dans une classe à part. Nous avons dit que les pierres renfermaient toujours une ou plusieurs substances métalliques, combinées avec l'oxygène : l'eau ne contient aucun principe métallique; elle n'est composée que de deux éléments, qui sont le gaz hydrogène et le gaz oxygène. On peut la produire directement en combinant un volume d'oxygène avec deux volumes égaux d'hydrogène, ou en poids 100 parties d'oxygène avec 12 d'hydrogène. On peut aussi la décomposer en s*es éléments. On regarde la molécule d'eau comme formée par l'alliance d'un al orne d'oxygène avec deux atomes d'hydrogène.

L'eau solide présente dans son apparence quelque analogie avec Je cristal de roche. Cet état, qui est en-

tièrement inconnu ù la plupart des hommes qui vivent dans les contrées tropicales, est assez vulgaire dans nos pays pour qu'il soit inutile de le décrire. Tout le monde sait que la glace est assez tendre pour se laisser couper au couteau, qu'elle se brise en fragments anguleux, qu'elle cristallise en longues aiguilles implantées les unes sur les autres en forme de feuilles de iougère. On sait aussi qu'elle est assez résistante, car chacun a maintes fois éprouvé qu'il suffit d'une couche de glace fort peu épaisse pour donner à nos pas un sol fixe. Dans les hivers rigoureux on s'est quelquefois servi de la glace par divertissement, en guise de marbre, pour élever des palais ou d'autres monuments de fantaisie destinés à se fondre au premier signal du printemps.

L'eau solide constitue des terrains fort étendus dans les régions polaires. Elle est dans ces régions partie aussi essentielle de la croûte de la terre que les granités et les autres roches qui sont la base des continents et des îles. Dans les parties les plus septentrionales dé l'Asie et de l'Amérique, l'eau solide constitue, à une certaine profondeur au-dessous dé la terre végétale, une couche qui ne fond jamais, môme durant les plus fortes chaleurs d'été, et qui supporte les gazons et les autres produits de la végétation des campagnes, à peu près comme le font dans nos plaines les bancs de grès ou de pierre calcaire. L'eau solide, en un mot, est en permanence dans tous les lieux dont la température habituelle est assez basse pour s'accommoder avec sa conservation. C'est sous cette forme de roche que l'eau se trouve dans les zones supérieures de l'atmosphère à cause du froid

qui ne cesse d'y régner toute Tannée. Elle se réunit par Qmas considérables sur tous les sommets qui s'élèven* assez haut pour plonger dans cet empire aérien de l'hiver. Ce sont ces amas qui, connus sous le nom de champs de neige et de glaciers, donnent aux montagnes de premier ordre cette physionomie si remarquable qui les caractérise. Dans nos pays, c'est-à-dire vers 45 degrés de latitude, la région des neiges éternelles commence à une hauteur d'environ 3000 mètres au-dessus du niveau de la mer; mais sous Téquateur, la chaleur de la terre et de l'atmosphère étant plus forte, elle ne commence qu'à une hauteur d'environ 5000 mètres. Les parties élevées de l'atmosphère laissent aussi choir, dans certaines circonstances, sur les parties inférieures, de l'eau solide sous forme de neige ou sous forme de grêle.

C'est à l'état liquide que l'eau joue son principal rôle sur la terre. Elle est dans un perpétuel mouvement. Si elle est sur une pente, la gravité l'entraîne et elle coule ; voilà les lorrents et les fleuves. Si elle est dans un bassin fermé, comme une mer ou un lac, elle s'agite sous l'influence du vent ; et voilà les vagues et souvent même les courants. Enfin une autre cause plus puissante encore que la pesanteur et que les impulsions de l'air, contribue énergiquement à son activité; cette cause, c'est la chaleur. L'eau s'évaporant à toute température, les vapeurs invisibles qui se dégagent de sa surface montent dans l'atmosphère, et s'y répandent dans les interstices des molécules de l'air comme dans une éponge gazeuse qu'un autre gaz imbiberait. La quantité de vapeur qui peut

être ainsi tenue en suspension est proportionnelle à la température; car si la température s'élève, l'air se dilate, et les vides compris entre ses molécules augmentent; si, au contraire, la température s'abaisse, 1 air se contracte, ses molécules se rapprochent, et la vapeur d'eau, qui s'était glissée entre elles, est obligée de déloger en partie.

Ce phénomène si simple devient l'origine des nuages, des pluies, des fleuves et d'une multitude d'autres effets plus ou moins compliqués qui se produisent à la surface de la terre par l'activité incessante de l'eau» On peut • comparer l'ensemble du système géographique de l'eau et de la terre k une sorte d'alambic, où la distillation * roulerait éternellement sur elle-même, l'eau vaporisée étant sans cesse ramenée dans la chaudière pour s'y vaporiser de nouveau. Voici en effet ce qui a lieu. L'eau se réduit en vapeur partout où elle se trouve, surtout à la surface de l'Océan, sous l'équateur, et s'élève, en même temps que les masses d'air échauffé où elle est engagée, dans les parties supérieures de l'atmosphère ; là, le froid la saisit, lui fait quitter son état de vapeur et la convertit, soit en eau qui retombe en gouttelettes sur la terre, soit en neige qui s'accumule sur les montagnes. Ainsi donc, grâce à ce merveilleux mécanisme, voici Teau transportée hors du bassin où elle était contenue naturellement jusque dans le milieu des continents. La pesanteur la met aussitôt en mouvement ; et en vertu de sa mobilité elle va glisser le long de toutes les pentes, même des pentes les plus insensibles, et regagner, s'il est possible, les grands creux océaniques où elle séjour-

mit en premier lieu. Après les molécules de l'air, sans cesse agitées par les vents, les molécules de l'eau sont les plus voyageuses de toutes celles du règne minéral de notre globe ; leur mouvement est éternel ; elles prennent leur vol, s'abattent sur les montagnes, puis redescendent dans la profondeur, d'où elles remontent de nouveau. C'est cette rotation sans fin qui est si bien peinte dans ces paroles du philosophe hébreu : « Les fleuves entrent dans la mer, et la mer ne déborde point; ils retournent aux lieux dont ils sortent, et ils coulent encore. »

Si la surface de la terre était entièrement imperméable à l'eau, les courants de ce liquide, qui tous doivent leur origine aux vapeurs atmosphériques, seraient beaucoup moins réguliers qu'ils ne le sont ; ils ressembleraient aux torrents qui se gonflent dès qu'il pleut, pour se dessécher entièrement dès qu'il a cessé de pleuvoir; ceux qui proviennent des glaciers, des lacs ou des grands marécages, auraient seuls un peu plus de continuité, parce que l'afflux des eaux dans leur lit, réglé par l'écoulement d'un vaste réservoir, n'est pas essentiellement dépendant des caprices journaliers de l'atmosphère. L'hydrographie ne jouirait donc pas de cette belle uniformité, qui est si utile aux intérêts du genre humain. Mais la surface de la terre n'est pas tellement compacte que l'eau ne puisse pénétrer dans l'intérieur par une multitude de fissures et d'interstices. A la vérité, l'eau ne filtre guère à travers l'épaisseur de la terre végétale; chacun a pu maintes fois s'en assurer après les plus fortes pluies qui ne mouillent jamais le sol qu'à une

très-faible profondeur ; mais les torrents que la pluie détermine rencontrent sur leur passage, surtout dans les montagnes, de nombreuses crevasses dans lesquelles leurs eaux se précipitent. Au lieu de continuer leur cours, comme les ruisseaux et les fleuves qui serpentent superficiellement à travers les vallées qui les mènent à la mer, quelquefois en les faisant passer de lac en lac, ces eaux d'en bas continuent leurs cours souterrainement par une multitude de canaux, tantôt isolés, tantôt s'entre-croisant, tantôt se réunissant dans de grandes cavités pareilles à des lacs.

Il faut donc se représenter qu'il y a sur la terre beaucoup plus de cours d'eau que la surface ne nous çn offre : on estime qu'il ne s'écoule guère à ciel ouvert qu'un tiers des eaux qui tombent de l'atmosphère; le reste ou s'évapore, ou prend sa route par les canaux souterrains. Ces canaux sont probablement plus compliqués et coupés par bien plus d'accidents que les canaux superficiels qui forment le lit des ruisseaux et des rivières; mais nos études de géographie souterraine sont si peu avancées qu'ils sont à peine connus. On sait cependant qu'il y en a à diverses hauteurs, échelonnés par étages, et sans communication les uns avec les autres. Il y en a qui sont très-abondants, et doués d'un courant rapide ; d'autres, au contraire, qui sont très-restreints et presque stagnants. Le plus souvent ces eaux, emprisonnées de toutes parts dans le conduit où elles se meuvent, découlant de pays élevés et pressées par le poids du liquide supérieur, tendent à regagner le niveau de leur point de départ, et en sont empêchées par l'obstacle du terrain épais qui les

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recouvre. Si donc une percée se présente qui mette en communication le conduit souterrain avec la surface de la terre, les eaux, obéissant à la pression qui les pousse, remonteront par cette percée et viendront jaillir à la surface. C'est exactement le même phénomène que celui que nous voyons chaque jour se produire dans les tuyaux cachés sous le sol qui alimentent nos jets d'eau et nos fontaines.

Quand il existe en effet une communication naturelle entre un de ces ruisseaux souterrains et la campagne, ou, ce quj revient au même, quand le canal, après s'être enfoncé, se relève pour aboutir de nouveau sous le ciel, il se produit par l'ouverture un écoulement d'eau continuel, qui est ce que l'on nomme une source. Ces sources sont plus ou moins régulières, suivant que le système d'eau souterrain dont elles dérivent est plus ou moins considérable. Il y en a qui cessent de couler pendant l'été, de même qu'il y a des ruisseaux qui se dessèchent à cette époque. Il y en a qui ne jaillissent que quelque temps après les grandes pluies, de même qu'il y a des torrents qui ne se remplissent que dans ces occasions. Enfin, le volume des eaux fourni par les sources dépend entièrement, soit de la force de la rivière souterraine qui les entretient, soit des dimensions du canal d'alimentation qui communique avec cette rivière. Quelquefois ce volume est tel que les eaux, dès leur sortie, peuvent porter bateau, faire manœuvrer des usines, etc. ; d'autres fois il se réduit à un suintement à peine sensible. Les rivières souterraines pouvant remonter à la surface, non-seulement dans les lieux où cette surface est à sec,

mais également dans ceux où elle est couverte par les eaux de la mer, il en résulte qu'il peut J avoir des sources d'eau douce dans l'Océan aussi bien que sur la terre ferme. C'est en effet ce qui a lieu : on en connaît plusieurs exemples, et dans la mer des Indes, à quarante lieues de distance de la côte, il existe une source qui est assez puissante pour entretenir une masse étendue d'eau douce au milieu des eaux salées dans lesquelles elle jaillit.

Quand il n'y a pas de percée naturelle qui joigne le cours d'eau souterrain avec la campagne, on peut, à l'aide d'une sonde, en pratiquer une qui produise le même effet. Cette industrie connue depuis très-longtemps dans certains pays, notamment à la Chine et dans nos provinces septentrionales, où elle est d'usage immémorial, a pris dans ces dernières années beaucoup d'extension. Les fontaines artificielles ainsi produites sont ce que l'on nomme les puits artésiens. Tantôt leurs eaux jaillissent à la manière des jets d'eau, tantôt, au contraire, elles demeurent stationnaires à une certaine distance au-dessous du sol. Ces circonslances dépendent de la hauteur du niveau primitif duquel les eaux sont descendues et de la force d'impulsion qu'elles conservent. Il est évident que l'on ne saurait attendre quelque succès d'un trou de sonde foré à la recherche des eaux, que dans les lieux où il y a quelque apparence que l'on a au-dessous de soi des courants d'eau souterrains. Les connaissances géologiques sont un guide précieux dans ces importantes recherches, qui tendent à changer le jeu des eaux établi sur notre globe, et à forcer la nature à

céder à l'homme la libre propriété de toutes les forces hydrauliques qu'elle entretient.

Les observations faites sur les sources, et celles, plus précieuses encore, faites directement sur les courants souterrains, à l'aidé" des sondages, ont déjà conduit à quelques données générales sur la distribution intérieure des eaux; mais il reste encore beaucoup à faire à cet égard. Dans les pays où la croûte du globe est formée de couches minérales distinctes, étendues les unes audessus des autres, les eaux se frayent ordinairement leur passage suivant une certaine couche plus fissurée ou plus perméable que les autres, et comprise entre deux couches compactes et sans percées. Souvent il y a plusieurs couches aquifères, étagées les unes sur les autres, et séparées par des intervalles arides plus ou moins considérables. On peut, à l'aide de la sonde, passer successivement de l'une à l'autre, jusqu'à ce qu'enfin l'on en trouve une dans les conditions convenables pour faire jaillir l'eau jusqu'au-dessus du sol.

Dans les pays où les couches sont horizontales, les sources sortant de la même couche sont placées partout à la même hauteur sur la pente des collines, aux endroits où la couche aquifère est entaillée par la vallée, 11 peut cependant y avoir plusieurs niveaux différents pour les sources dans le cas où la masse du terrain renferme plusieurs couches aquifères ; il peut y avoir aussi des sources qui, se faisant jour par des crevasses à travers les cou^ ches arides, viennent jaillir à la surface en dehors du niveau commun. Mais en général, dans un même canton* on peut remarquer que toutes les sources viennent d'une

seule nappe, percée irrégulièrement d'un certain nombre d'orifices. Ce qui a lieu pour les sources a également lieu pour les puits.

Dans les pays où les couches sont inclinées, on ne trouve guère de fontaines sur le versant des collines où les couches montrent leur tranche; elles sont toutes situées au contraire sur le versant, qui est incliné dans le même sens que les couches. Cela se conçoit aisément, puisque les eaux, ayant leur cours dans l'intérieur d'une certaine couche, ne peuvent sortir là où cette couche est le plus élevée, mais se précipitent au contraire vers sa partie inférieure.

Enfin, dans les pays où le terrain n'est point disposé par couches, comme les pays de granité ou de porphyre, les eaux ne suivent aucune direction déterminée; elles prennent leur cours à travers les fissures dont ces roches sont ordinairement remplies, et leurs sources sont disséminées de tous côtés, et sans aucune régularité. En général, dans les pays de cette espèce, les sources sont plus nombreuses que dans les autres, mais elles sont aussi beaucoup moins abondantes. On ne rencontre guère de véritables rivières souterraines que dans les pays à couches de calcaire ; ailleurs, l'intérieur de la terre ne renferme guère que de minces ruisseaux.

De ce mouvement des eaux suivant des canaux situés dans les profondeurs, il résulte deux faits également importants, c'est que les eaux, durant ce trajet souterrain, prennent la température des massifs qu'elles traversent et y ramassent en même temps, pour se les incorporer, toutes les substances solubles qu'elles y

rencontrent. Les eaux qui reparaissent à la surface, après être descendues dans l'intérieur de la terre, sont donc sujettes à une double modification, portant sur leur état de pureté et sur leur température. Nous allons nous occuper d'abord de ce qui regarde la température; nous parlerons ensuite plus particulièrement de ce qui regarde les matières dissoutes.

Imaginons qu'un fleuve, le Khône, par exemple, après avoir coulé vers le midi et chauffé ses eaux sous des rayons plus ardents, se recourbant tout à coup sur luimême, revienne directement vers le nord ; son courant regagnerait la zone septentrionale avec une température bien supérieure à celle qui règne habituellement sous ces latitudes, et cet excès de chaleur dépendrait à la fois de deux causes : de la quantité dont le fleuve se serait avancé vers le midi, et de la rapidité avec laquelle il en serait revenu. Ce que nous venons d'imaginer pour un cours d'eau superficiel est précisément ce qui existe pour certains cours d'eau souterrains. Il en résulte le singulier phénomène des eaux thermales : voici en quelques mots son explication.

A partir de chaque point de la terre on rencontre une chaleur croissante, non-seulement lorsque l'on marche vers l'équateur, mais encore lorsque l'on s'enfonce dans l'intérieur du globe. Des deux progressions thermométriques, cette dernière est sans comparaison la plus ra- . pide. Tandis qu'à la surface pour trouver une augmentation de 1° dans la température, il faut souvent traverser tout un pays considérable, dans la profondeur il suffit de descendre de 20 à 50 mètres pour observer ce même

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changement. A 300 mètres au-dessous du sol que nous foulons, la température est déjà la même que celle qui appartient aux contrées de l'équateur; plus bas, la température devient celle de l'eau bouillante ;et, plus bas encore, si Ton pouvait y arriver, on la trouverait sans doute égale à celle du fer fondu. Cela posé, qu'un cours d'eau souterrain, entraîné par les inflexions du canal dans lequel il se meut, descende donc jusque dans ces profondeurs, il y prendra la température qui leur appartient, et, quand rémontant enfin vers la surface il viendra * jaillir sous le soleil, rien n'empêchera, à moins que son ascension n'ait été ralentie par de trop nombreux circuits, qu'il ne conserve encore en haut une partie de la chaleur qu'il avait prise en bas. Il y a donc des fontaines d'eau chaude, et leur origine n'est pas essentiellement différente de celle de toutes les autres.

C'est surtout, dans les terrains granitiques que ces sources se montrent, probablement parce que les fissures qui traversent ces terrains sont beaucoup plus irrégulières que celles qui sont dans les terrains stratifiés ; ces fissures montent, descendent, se ramifient dans toutes les directions, sans que rien les règle, tandis que dans les terrains stratifiés, elles sont presque toujours soumises à la même uniformité que les couches. On rencontre fréquemment ces sources dans le voisinage des pays volcaniques et des moutagnes, parce que ces endroits sont ceux où la croûte du globe a éprouvé le plus de dis- . locations, et doit présenter par conséquent les plus pi o* Tondes fissures. Par la même raison, les sources thermales sont sujettes à éprouver de grandes altérations par

suite des tremblements de terre. Après ces commotions intérieures, on voit tantôt leur limpidité se troubler, tantôt leur température changer, tantôt l'affluence de leurs eaux diminuer, s'interrompre ou même cesser entièrement. Dans diverses circonstances, et notamment dans les temps de grandes pluies, et dans ceux de grandes sécheresses, durant lçsqUels elles se gonflent ou, au contraire, se tarissent, leur connexion avec les phénomènes superficiels n'est pas moins évidente que leur connexion avec les phénomènes souterrains; et cela doit être en effet, si leur origine n'est souterraine qu'en apparence.

L'intérieur de la terre, même à une très-petite profondeur, cessant d'éprouver aucune variation causée par l'alternative des saisons, et conservant fixement la température qui est spécialement affectée à chacun de ses niveaux, il en résulte que les eaux de sources, bien différentes sous ce rapport des eaux superficielles, offrent pendant toute l'année un degré de chaleur à peu près constant. Nous venons de dire que celles qui remontent d'une grande profondeur sont douées en général d'une température beaucoup plus élevée que celle de la surface : la source de Vie, dans le Cantal, est bouillante, les fameux Geysers d'Islande ont à peu près la même chaleur, et l'on cite enfin la source du Caldos, qui en a une près d'une fois et demie plus considérable ; les sources qui proviennent d'un courant souterrain voisin de la surface, ont au contraire un degré de chaleur peu élevé ; elles conservent pendant toute l'année une température égale, ou du moins à très-peu près égale à la moyenne de

toutes les températures qui se succèdent dans les diverses saisons. Cet équilibre entre l'hiver et l'été est le propre de la région peu profonde de laquelle sortent ces eaux. Il arrive que les eaux vives, ou celles des puits un peu profonds, nous paraissent tièdes pendant l'hiver, et glacées au contraire pendant l'été. Mais si au lieu de comparer leur température au* impressions variables que nous cause l'atmosphère, nous en prenions la mesure absolue, nous reconnaîtrions que celte température ne change pas de toute l'année, et demeure, hiver comme été, à peu près égale à celle du commencement du printemps.