CHAPITRE PREMIER

Les formes de l'énergie cinématique dans la mer.

Le mouvement et la force mécanique des flots dérivent de trois sources principales.

L'une astronomique : c'est la marée ; la seconde, météorologique, c'est le vent; la troisième géologique, c'est le phénomène sismique. Nous réunirons les deux premières comme déterminant des mouvements relatifs des diverses parties de la mer et la troisième restera à part, comme amenant des déplacements en masses de l'océan. Dans les trois cas, il y a nécessairement propagation d'impulsions au travers du liquide parfois aussi, il y a production de courants.

La marée. — La surface de la mer s'élève et s'abaisse périodiquement en effectuant une oscillation

complète dans l'espace d'un peu plus de 12 heures : exactement 12 heures 25 minutes, dont le double, 24 heures 50 minutes représente l'intervalle de deux passages consécutifs de la lune au méridien.

L'amplitude de ce mouvement oscillatoire varie suivant les époques en chaque lieu. Sa valeur moyenne change d'un point à un autre.

Dans le cas le plus simple, comme sur le rivage d'Heligoland, dans la mer du Nord, la falaise qui plonge verticalement dans l'eau, change d'altitude par rapport à la surface marine suivant les moments, et sur la paroi verticale s'est dessinée une zone reconnaissable à son aspect corrodé, comprise entre les horizontales qui passent par les points représentant la basse mer et la haute mer. Parmi ces traces, la plus caractéristique consiste dans des végétations d'algues qui vivent hors de l'eau dans l'intervalle des marées.

Dans une région construite comme la côte normande, à Dieppe, le paysage maritime change d'une manière plus considérable. A la haute mer, la falaise plonge son pied dans les flots ; à marée basse, une zone horizontale se découvre et permet d'accéder sur le sol précédemment submergé et qui constitue un fond de mer intermittent, où le naturaliste peut étudier de nombreuses particularités du régime sousmarin.

Quand la côte est très basse et très peu accidentée, la zone comprise entre les deux niveaux extrêmes augmente beaucoup dans le sens horizontal. Dans la baie du Mont Saint-Michel, elle a plusieurs kilomètres de largeur perpendiculairement à la côte. Comme l'eau doit la recouvrir dans le temps que le niveau

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met à changer, le flot et le jusant sont animés d'une vitesse très grande. On a comparé l'allure du flot, les jours de grande marée, à la vitesse de la cavalerie lancée à la charge, et c'est dire quel danger elle entraîne pour le visiteur imprudent qui aurait inconsidérément suivi l'eau descendante.

Le phénomène des marées se fait sentir sur toutes les masses aqueuses, quel que soit leur volume, et il présente une dimension en rapport avec celui-ci. Les marées du lac Michigan, aux États-Unis sont de 3 centimètres à Milwaukee et de 7, à Chicago. La Méditerranée a des marées qui atteignent leur maximum au fond des golfes allongés, de façon à monter de 2 mètres 50 sur la plage des Syrtes, en Tunisie, aus?i bien qu'à Venise, au nord de l'Adriatique. Le golfe du Mexique, les mers de Chine, des Célèbes, de Java, donnent des résultats analogues. Dans les cas les plus favorables, le phénomène des marées imprime à la surface soumise à la submersion et àl'exondation périodiques des caractères spéciaux qu'on doit se proposer de rechercher dans les formations géologiques, pour les comparer à celles qui datent du moment actuel.

Ce sont d'abord des traces physiques, comme les ruissellements déterminés par les filets d'eau rappelés à la mer par le reflux et qui, sur les plages de sable fin, donnent lieu parfois à des configurations très remarquables. Nous avons conservé, par voie de moulage au plâtre, des traces de ce genre qui se reproduisent à chaque marée sur les plages de Saint- Lunaire en Bretagne comme sur bien d'autres.

A côté de ce type spécialement net, il se fait plus

souvent des systèmes de rides et d'ondulations, que les Anglais ont désignés sous les noms deripple-marks (traces d'écoulements) et de rill-mark» (traces de ruissellements).

Quand la nature du sol est argileuse ou marneuse, l'action du soleil le craquelle et parfois d'une manière assez régulière pour lui donner l'apparence d'un carrelage ou d'une mosaïque, le vent pouvant d'ailleurs remplir les craquelures de sable fin, et même de débris de coquilles ou d'autres objets.

A côté de ces effets, qui se rattachent à l'intervention de la sécheresse relative, la même zone de balancement des eaux expose à l'air libre des détails qu'elle a acquis pendant ses moments de submersion. Telles sont les excavations creusées dans les roches par des animaux qualifiés souvent de lithophages. Un grand nombre de mollusques, de vers, d'échinodernes, se ménagent ainsi des sortes de cellules, où pendant le retrait de la mer, ils conservent autour d'eux assez d'eau pour éviter le dessèchement.

On peut ajouter à cette série, les traces que certains animaux laissent à marée basse de leur déambulation sur les vases, où le promeneur a si souvent remarqué l'empreinte de ses propres pas.

Or, il nous importe beaucoup de constater que des roches, situées maintenant fort loin de la mer, et appartenant à des horizons géologiques, même fort anciens, offrent aux regards des vestiges analogues1 ceux que nous venons d'énumérer. La perfection des ressemblances est telle que personne ne peut hésiter à reconnaître que ces roches témoignent de leur séjour dans la condition littorale et par conséquent de

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l'identité des mers anciennes avec l'océan d'aujourd'hui.

Les vents. La houle et la vague. — Les vents agissent puissamment sur la mer. En passant au contact de l'eau, l'air en mouvement y détermine un déplacement qui, suivant les cas, donne lieu à la houle ou à la vague et même à la simultanéité des deux phénomènes.

La houle est une vibration de l'eau qui met la surface aqueuse dans une condition mécanique, comparable à celle d'une plaque élastique sur laquelle se fait sentir l'action d'un archet. C'est presque une figure acoustique qui s'y dessine par le soulèvement et l'affaissement alternatifs de points voisins les uns des autres. Ce n'est pas le frottement de l'air sur la surface liquide qui détermine la houle, mais son choc. La preuve en est qu'un flotteur s'y déplace mais seulement en verticale, suivant une trajectoire orbitaire, recommençant indéfiniment sur place. La vibration se propage comme celle qui donne lieu aux ondes concentriques au point de chute d'une pierre. Ces ondes ont une vitesse et des directions centrifuges indépendantes par conséquent de celles du vent, et qui se manifestent sans changement par les temps les plus calmes. L'apparence résultante est celle de sillons parallèles et de même profondeur ayant un déplacement commun. Les réflexions lumineuses sur la surface houleuse peuvent permettre d'apprécier les détails de cette mécanique spéciale. Sur une rivière, où le passage d'un bateau détermine une vraie houle, on voit se dessiner sur les rides des

bandes étroites qui s'associent pour entourer des zones claires de cadres sombres ; et des transformations très rapides de ces dispositions dans un même point, rappellent intimement les célèbres expériences de Lissajous sur la projection optique des figures acoustiques.

Au point de vue géologique, on reconnaît que la vibration révélée par la houle, peut se transmettre à une profondeur plus ou moins grande et agir sur la vase où le sable submergé se dispose de façon à donner au sol une forme ondulée, qui rappelle celle de l'eau elle-même. Des circonstances favorables, ayant amené de temps en temps la solidification et la conservation de semblables vestiges, nous possédons des échantillons de houle fossile datant de toutes les époques stratigraphiques. Signalons en particulier les grès siluriens à bilobites de Bagnolesde-rOrne : les grès permiens du Kronthal, dans les Vosges de Saverne, et ainsi de suite, jusqu'aux marnes supra-gypseuses d'Argenteuil.

En rapprochant les uns des autres les spécimens originaires de ces gisements d'ancienneté si diverse, on est frappé de leur uniformité qui proclame l'allure constante du même phénomène au travers de toute la durée sédimentaire. Un moment de réflexion suffît à montrer que si le vent était dès les temps paléozoïques aussi ressemblant à ce qu'il est aujourd'hui, une foule d'autres traits du milieu ambiant doivent nécessairement être restés les mêmes.

La vague résulte du frottement du vent sur l'eau et de l'entraînement liquide qui en résulte. Arago1 en

1. Œuvres complètes, XII, 497. 17 vol. in-8° (1854-1860, Paris).

cite un exemple typique. Le 18 novembre 1824, le vent du N.-O. soufflant à l'opposé du cours de la Neva, empêcha l'eau du fleuve de s'écouler et éleva le niveau de la Baltique sur toute sa côte orientale, qui fut terriblement inondée. A Cronstadt, le changement de niveau fut de 3 mètres 70 et une grande partie des remparts fut détruite.

Si le frottement du vent est supprimé, la vague l'est en même temps. C'est ce qui explique la pratique qui consiste à « filer » de l'huile autour d'un navire, et qui a été remise en honneur à la fin du siècle dernier. Les Anciens l'avaient connue, car on lit, dans la traduction par Amyot des Causes naturelles de Plutarque : « Pourquoi est-ce que la mer arrosée d'huihe pardessus, il se fait une clarté transparente et un calme et tranquillité au dedans? Est-ce pour autant qu'Aristote dit que le vent glissant pardessus l'huile qui est lissée et polie, n'a point de coups et ainsi ne fait point d'agitation ? »

La profondeur à laquelle tout mouvement de la vague cesse de se faire sentir, est très faible et ne dépasse pas 6 à 8 mètres dans les cas ordinaires, ce qui justifie l'optimisme des partisans de la navigation sous-marine, qui y voient un moyen de soustraire les voyageurs à la tempête.

Les géomètres n'ont pas manqué de s'emparer de la question de la mécanique des vagues. D'après un Allemand, du nom de Zôppritz, * un vent soufflant d'une manière continue sans variations et absolument constante, sur une masse d'eau parfaitement calme,

1. Cité par Thoulet, l'Océan; ses lois, ses problèmes, p. 362, 1 vol. in-8». Paris, 1904.

de surface et de profondeur infinies, la vitesse se propagerait dans le liquide de haut en bas et en diminuant. L'état stationnaire serait atteint quand la vitesse de la couche en contact avec l'air serait égale à-celle du vent, ce qui demanderait un temps infini. Les choses changeraient d'ailleurs avec une profondeur finie : si l'épaisseur était de 4.000 mètres, le temps ne serait plus infini : il ne faudrait plus que 200.000 ans. En 100.000 ans, l'état stationnaire ne serait pas atteint à 200 mètres et à cette profondeur, il n'y aurait au bout de 10.000 ans que les 37/1000 de la vitesse de l'eau à la surface », etc.

Nous citons surtout ce travail comme un type des recherches mathématiques appliquées sans discernement à l'histoire naturelle. Outre qu'un état stationnaire est manifestement contraire, même pour un temps limité, à l'économie de la Nature, — où tout est constamment en mouvement, — on peut être sûr que le résultat des calculs ne s'applique jamais à aucun cas réel, d'innombrables influences, dont il est impossible de tenir compte, intervenant toujours.

La forme ondulée des vagues provient de la combinaison du mouvement orbitaire avec le déplacement apparent de la propagation de la vague. Les ondulations, visibles à la surface, se poursuivent en profondeur, mais en diminuant à mesure que celle-ci augmente.

La force mécanique des vagues peut être considérable. A Dunkerque, Yvon Villarceaux a reconnu que pendant les tempêtes, le choc des lames fait trembler le sol à 1.500 mètres du rivage. Le 23 novembre 1824, un orage qui éclata à Plymouth donna aux vagues la

force d'enlever du fond de la mer des blocs de 2 à 5 tonnes pour les porter au sommet du brise-lames. Au cours de l'année 1892, une tempête qui sévit aux Bishops-Rocks (îles Shetland) porta à 100 mètres de distance des blocs de gneiss de 3.000 kilogrammes. Une colonne de fer de 7 mètres 50, pesant 3.000 kilogrammes, qu'on avait attachée au rocher à l'aide de chaînes, en attendant qu'elle entrât dans la construction d'un phare, fut déposée à 6 mètres de distance sur une falaise haute de 3 mètres. Déjà dans la même région, Hibbert avait vu un bloc de 16 tonnes dont les trois dimensions étaient 1 mètre 20, 2 mètres et 3 mètres 80, parcourir devant le flot un trajet de 153 mètres, en remontant une pente légère. Thoulet* cite un bloc de 1.350 tonnes, jeté à Wick, à une distance de 6 à 15 mètres.

A la rencontre d'obstacles convenablement orientés, les vagues subissent parfois une projection verticale, dont la hauteur peut être très grande. Le phare de Bell-Rock, en Ecosse, qui mesure 34 mètres de haut, est souvent recouvert par la vague. Au phare d'Edystone les lames s'élèvent à plus de 50 mètres. Spallanzani cite au Stromboli - des vagues qui atteignaient près de 100 mètres de hauteur.

Parfois, ces jets ascendants déterminent des effets secondaires. Tout le monde a visité la roche du Paon (ou du Panj dans File de Bréhat (Côtes-du-Nord qui, soulevée, malgré son poids énorme, retombe avec un bruit qui s'entend de fort loin.