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La valeur du symbole nS', est très difficile sinon impossible à établir directement par une mesure sur place. Pour
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l'obtenir dans le laboratoire, sur l'échantillon recueilli à la mer et dont on connaît par conséquent la profondeur et la température 2n situ 0, le procédé en même temps le plus simple et le plus précis consiste à prendre sa densité à 0° tigurée par le symbole $, et à appliquer au résultat les corrections de température et de pression indispensables pour lui faire exprimer nS,. L'expérience s'exécute avec toute la précision désirable et n’exige que 30 emcb environ d’eau qui ne sont d’ailleurs pas perdus puisque après l’opération, n'ayant en rien été modifiés, ils sont encore bons pour un dosage quelconque d’halogènes ou d’acide sulfurique, par exemple.
Ce faible volume d’eau nécessaire autorise à récolter les échanüllons dans des bouteilles très petites et par conséquent très légères susceptibles d’être accrochées en nombre bien plus considérable au même fil de sonde que si elles étaient grosses et lourdes. On verra plus loin que pour l’étude des courants profonds, on est obligé de posséder une série aussi nombreuse que possible d’échantillons pris sur une même verticale entre la surface et le fond. En procédant de cette façon, on profitera donc de l'avantage, surtout si l'on opère par grandes profondeurs, de ne donner qu’un ou deux coups de sonde au lieu de trois ou quatre que l’on serait forcé d'exécuter alors que l’emploi de grosses et lourdes bouteilles ferait craindre la rupture du fil de sonde. Ces considérations m'ont guidé dans la construction de la bouteille légère qui a été décrite précédemment.
On s'explique donc que pour les eaux profondes, la mesure directe de la densité par la méthode du pycnomètre s'impose malgré le temps qu'elle exige quoiqu'il ne faudrait pas d’ailleurs s’en exagérer la durée. S'il s’agit d’eaux de surface, comme on n’a pas à se préoccuper de la quantité de liquide, si l’on veut être immédiatement renseigné sur le résultat, on fera usage de l’aréomètre, procédé
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plus rapide, susceptible d’être appliqué à bord mais moins précis, quelles que soient les précautions prises et qui demande au moins 1 litre de liquide. Si, même pour des eaux superficielles, on ne peut se livrer à bord à la mesure de la densité, on conserve les échantillons dans de petits flacons réunis dans des boîtes spéciales et, au retour, on les expédie au spécialiste qui en prend la densité au pycnomètre. En ce cas encore, il y aura avantage, pour diminuer les frais de transport, à ne prendre que le plus. faible volume possible de liquide, ce qui interdit l’usage de l’aréomètre.
Quand on possède les densités respectives d’une série horizontale d'échantillons d’eaux de surface recueillis pendant une traversée et la connaissance exacte du lieu où à été pris chacun d’eux et de sa température, on peut obtenir sous la forme d’une sorte de profil en long, le relief de la surface de l’eau sur la ligne suivie par le bâtiment. Les hauteurs de deux liquides de densités différentes contenus dans des vases communiquants étant en raison inverse de la valeur de leurs densités, les eaux plus lourdes seront à un niveau inférieur à celui des eaux plus légères, ce qui revient à dire que le courant se dirigera des eaux plus légères vers les eaux plus lourdes. Ainsi s'explique la marche générale des eaux océaniques superficielles des côtes continentales où elles sont rendues légères par le mélange des eaux douces des fleuves, vers le centre des océans où l’évaporation les concentre et les alourdit.
Pour tracer ce profil en long, on prendra pour plan initial celui de densité 1.0000 représenté par une droite et, sur cette droite, aux distances convenables, on mènera par-dessous, des ordonnées proportionnelles aux densités S', mesurées qui seront évidemment d'autant plus longues et par conséquent plus basses que les densités seront plus fortes, et il ne restera plus qu'à joindre le sommet de toutes ces ordonnées pour posséder le profil cherché.
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J'ai pu tracer ainsi (1) un profil en long et plusieurs profils en travers du Gulf-Stream au voisinage de Terre- Neuve. Il serait à souhaiter que l'opération fût faite - d’abord sur une mer sans marées, pour plus de simplicité, sur un bassin bien délimité de la Méditerranée, par exemple. Il faudrait pour cela s'assurer le concours de marins récoltant les échantillons en mer. Les instruments seraient peu coûteux car 1ls se borneraïient à une bouteille de surface à fabriquer sur place, un thermomètre Chabaud et une collection de flacons. Si au même moment, l'intervalle d’un mois ou d’une saison, par exemple, on pouvait avoir la surface d’un espace d’Océan criblée de points où la densité S’, serait connue, on aurait par un relief tout à fait analogue à un relief hypsométrique terrestre l’ensemble de la circulation superficielle de l’eau sur cet espace d'Océan.
En sections ou en plan, on peut donc tracer sur des cartes des lignes et des aires d’égale densité ou isopycnes sur lesquelles, selon la convention ordinaire, on passera une teinte d'encre de Chine d’autant plus foncée que la densité sera plus forte. On dresse aussi de ces cartes se rapportant à des plans menés parallèlement au niveau moyen général de l’Océan à des distances plus ou moins grandes de la surface. C’est, en résumé, la méthode du microtome appliquée à une étude de volumes.
Il importe de remarquer que les courants étant influencés par d’autres causes que la densité, les cartes par aires ou courbes isopycnes ne donneront pas l’économie tout entière de la circulation, mais seulement l’un de ses éléments qui, bien que n'étant pas l’unique à prendre en considération, surtout à la surface ou au voisinage de la surface, joue néanmoins le rôle prépondérant.
; (1) J. Thoulet, Océanographie (statique), p. 351.
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Les naturalistes s’occupant de zoologie marine, cherchant à se rendre compte des conditions de milieu des êtres vivants objet de leurs études, se contentent de caractériser l’eau, non par sa densité mais d’après sa salinité ou quantité de sels qu’elle contient par unité de volume. Cette donnée est en apparence plus facile à comprendre et parle, en quelque sorte, mieux à l'imagination mais, comme elle n’est qu’une approximation dépourvue d’exactitude, elle ne saurait à aucun titre convenir à l’océanographe.
En premier lieu, rien n’est plus difficile à évaluer, même pour un chimiste exercé, que la quantité ou poids des sels contenus dans un échantillon d’eau de mer, pour diverses raisons dont la principale est la facile décomposition, par la chaleur, des sels de magnésie. On aurait donc tort de préférer cette donnée simplement approximative à une valeur aussi rigoureuse et aussi facile à mesurer expérimentalement que la densité.
En second lieu, l’analyse chimique prouve que l’eau de mer n’est en rien comparable à une solution dans une plus ou moins grande quantité d’eau distillée d’un mélange de sels divers uniforme quant aux proportions de chacun d'eux. Deux échanüllons offrant la même densité peuvent avoir qualitativement et quantitativement une composition chimique et par conséquent une salinité différente.
Nous donneïons cependant, plus loin, une table des salinités correspondant à diverses densités d'eaux de mer; on n’oubliera pas que les valeurs indiquées ne sont que des renseignements dénués de la rigueur indispensable à une science précise comme l'océanographie.
Il résulte de ce qui précède, que nous aurons à étudier successivement :
1. La mesure des densités par la méthode du flacon ou pycnomèetre ;
2. La mesure des densités par l’aréomètre, qui comporte deux degrés de précision, soit qu’on emploie l’aréomètre du Challenger ou l’aréomètre moyen ;
3. Les corrections à effectuer pour ramener une densité prise à une certaine température et à la pression normale à ce qu'elle serait dans les conditions in situ. En d’autres termes, la correction de compressibilité dont il a été déjà parlé et la correction de température.
Prise d'une densité par la méthode du flacon ou pycnomètre. — La méthode connue consiste à prendre à 0° le poids d’un volume déterminé d’eau de mer, à + 4° le poids d'un même volume d’eau distillée et à diviser les deux valeurs trouvées l’une par l’autre. On n’entrera pas dans d’autres détaiis sur la méthode qui est expliquée dans tous les traités de physique.
Le pycnomètre dont je me sers a la forme connue du flacon à col effilé muni d’un repère. Vide, il pèse 35.0428 g et 1l contient 30.5873 g d’eau distillée à 02. Cette température a été adoptée pour toutes les expériences parce que aucune n'est plus facile à obtenir fixe. On remplit d’eau de mer; on laisse dans la glace un temps suffisant pour’ que le niveau de l’eau, jusqu’au repère, soit bien établi et on pèse. La valeur de la densité est obtenue en divisant le chiffre de cette dernière pesée par 30.5940, poids d’eau à 4° correspondant, d’après les tables de Despretz, au poids 30.5873 d'eau à 0° sous le même volume. Aucune correction n'est nécessaire, les mesures étant prises dans le même appareil. On obtient ainsi la valeur S°, d’où l’on passe, ainsi qu'il sera indiqué plus loin, à la valeur » $"..
Aréomètre du « Challenger >. — Cet instrument, dû au professeur I. Y. Buchanan, a été employé pour la première fois à bord du Challenger pendant toute sa campagne de
