CHAPITRE I

L’EAU A LA SURFACE DE LA TERRE ET DANS L’ATMOSPHÈRE

LA MER. — LES FLEUVES. — VOLUME ET POIDS DE L’EAU QUI EXISTE SUR LA TERRE. — CIRCULATION PERPÉTUELLE. — LA VAPPZUR D’EAU DANS L’ATMOSPHÈRE. — SES VARIATIONS SUIVANT LA HAUTEUR, SUIVANT LES LIEUX, SUIVANT LE TEMPS. — HYGROMÈTRE. — LA ROSÉE. — LA GELÉE BLANCHE.

ÏL fut une époque, dans l’histoire du monde, où notre globe était entièrement couvert par les eaux, où la mer aux vagues gigantesques, peuplée d’animaux fantastiques, couvrait notre belle France et presque toute l’Europe.

Mais depuis ces temps reculés — il y a de cela des millions d’années! — les mers se sont évaporées, faisant place à la terre ferme, et lentement, les continents ont occupé un espace de plus en plus vaste.

Cependant, aujourd’hui encore, cette eau couvre les trois quarts de la Terre, dans l’état qui correspond à la température moyenne de la surface, c’est-à-dire à l’état liquide. Réunie en une seule goutte, cette masse liquide formerait une sphère de 240 kilomètres de diamètre. Répandue sur toute la surface sphérique du globe, si cette surface était parfaitement unie, elle la submergerait sur une épaisseur de 200 mètres. Toute l’eau des mers représente un volume de 3 200 quatrillions de mètres cubes d’eau. Cela fait un poids de 3289 quintillions de kilogrammes’. Il faudrait quarante mille ans à tous les fleuves du monde pour remplir l’Océan s’il était à sec.

L’eau occupe dans le système terrestre une place de même importance que l’air Ses courants constituent, comme nous l’avons vu, la grande circulation artificielle de la planète. Non contente de dominer ainsi dans son état ordinaire, elle règne à l’état solide jusqu’aux régions silencieuses des pôles et sur le front glacé des montagnes inaccessibles; et à l’état gazeux.^ elle règne en souveraine plus absolue encore dans l’Atmosphère, dont elle régit la vie, et dans laquelle elle répand tour à tour l’abondance et la stérilité, la joie des beaux jours ou la tristesse des sombres cieux.

Cette eau n’est immobile ni dans la profondeur du bassin océanique, ni dans les glaces solides, ni dans l’Atmosphère. Grâce à l’appel toujours actif du Soleil, grâce aux courants aériens, l'eau s’élève verticalement du fond delà mer à son niveau, se vaporise à toutes les températures, monte en vapeur invisible à travers l’océan aérien,

‘ h’enu salée des mers est plus dense, plus lourde que l’eau douce.

•2;(i L’ATMOSPHÈRE

SC condense en nuages, voyage au-dessus des continenLs, descend en pluie, filtre à travers la surface du sol, glisse sur les couches d’argile imperméable, sort en source à l’effleurement, descend par le ruisseau dans la rivière, et tombe dans le fleuve qui la reporte à la mer. Cette goutte d’eau, en apparence insignifiante, que nous versons de la carafe dans notre verre, elle a fait bien des voyages depuis qu’elle existe : elle a déjà été bue bien des fois sans doute, car rien ne se perd comme rien ne se crée ; elle a mouillé le bec rapide de l’iiirondelle qui glisse en courbe gracieuse au-dessus de la surface de l’onde ; elle a gémi dans la tempête au milieu des fureurs de l’ouragan ; elle a lirillé dans l’arc-en-ciel; elle a rafraîchi le sein de la rose matinale; elle a été portée au sommet des airs dans les (drrus de glace qui dominent l’aérostat le plus téméraire ; elle s'est reposée dans le lit des neiges éternelles, et par les transitions de la pluie, du brouillard, de l’orage, du cours d’eau, elle est arrivée des antipodes sur notre table. Quelle circulation indescriptible que celle de l’eau dans l’immense organisme de la planète !

La goutte de pluie qui tombe sur le sol pénètre plus ou moins profondément, suivant la nature du terrain et son état de sécheresse; les premières gouttes d’une pluie d’orage sur un terrain nu et brûlant ne pénètrent même pas du tout et se vaporisent aussitôt; mais, en général, nous pouvons suivre la goutte d’eau descendant obliquement suivant les pentes. On appelle un ensemble de pentes qui aboutit à une

ligne de plus grande profondeur, à un fleuve dans lequel arrivent les eaux tombées sur la surface de cet ensemble. Éntre les bassins, il y a les crêtes, ou ligne de partage : deux gouttes d’eau voisines tombant sur un point de ces lignes de faîte descendront, celle-ci dans un bassin, celle-là dans un autre ; elles retourneront au grand collecteur par des cheminsbien différents. Trois gouttes d’eau voisines tombant, par exemple, sur un même district du plateau de Langrcs, descendront l’une par la Marne dans le bassin de la Seine, la Manche et l’océan Atlantique, l’autre par la Meuse dans le bassin du Hhin et dans la mer du Nord, la troisième par la Saône dans le bassin du Rhône et dans la Méditerranée.

L’eau naturelle, l’eau des océans, est salée, le chlorure de sodium faisant partie de sa composition. L’eau douce de la pluie, des sources et des rivières est de l’eau de mer distillée par l’évaporation de la chaleur solaire qui donne naissance aux nuages.

Toute source, tout ruisseau, toute rivière, tout fleuve provient de la pluie. Les eaux minérales elles-mêmes ont la même origine ; leurs propriétés chimiques et leur chaleur proviennent des terrains profonds à travers lesquels les eaux météoriques sont descendues, terrains qu’elles traversent aussi pour revenir au niveau de leur réservoir primitif, comme dans le siplion. Le Soleil, en évaporant l’eau des mers, y laisse le sel, qui n’est pas volatil. Voilà pourquoi l’eau de la pluie est douce, et par conséquent celle des cours d’eau. Le sel reste constamment dans la mer, et sa quantité est telle, qu’il pourrait couvrir la surface entière du globe sur une épaisseur de lo mètres.

L’eau n’est jamais absolument pure, car elle renferme les substances qu’elle a rencontrées dans les airs et dans la terre, notamment des carbonates et des sulfates de chaux et de magnésie, de la silice, des chlorures de sodium et de potassium, des sub-

L’EAU A LA SURFACE DE LA TERRE ET DANS L’ATMOSPHERE

stances organiques, des germes, des microbes. Pour être bonne, saine, potable, l’eau doit être aérée, comme celle des sources, par exemple ; contenir de l’oxygène (l’eau distillée est indigestei et ne pas renfermer plus de 3o centigrammes de matières solides par litre ; elle doit bien cuire les légumes et dissoudre le savon sans former de grumeaux : ce qu’elle ne peut faire quand le sulfate et le carbonate de chaux y sont abondants ; dans ce cas, on la corrige en précipitant la chaux, sous forme de carbonate insoluble, au moyen d’une certaine quantité de carbonate de soude. Les bonnes eaux ne renferment pas plus de i à 2 dix-millièmes de matières fixes.

L’eau est le véhicule des transmissions des maladies infectieuses (choléra, fièvre typhoïde). On ne saurait nier sans doute que les germes de ces maladies ne jjuissent être transmis par l’air, par la poussière et par le vent ; mais toutes les observations prouvent que c est surtout par Venu que la contagion se propage. 11 ne faut jamais boire l’eau d’un pays contaminé.

De même que la couleur bleue du ciel est due à la vapeur d’eau, de même aussi la couleur de l’eau elle-même, prise en grand, est bleue ; ses nuances descendent jusqu’au vert, suivant l’action de la lumière.

Nous avons vu précédemment qu’en outre de l’oxygène et de l’azote, l’Atmosphère contient un élément fondamental : la vapeur d'eau.

Cette vapeur d’eau, nous l’avons dit aussi, est de la plus haute importance dans la distribution des températures^ car sa formation comme sa marche représentent une force formidable en action permanente dans la grande usine aérienne. L’air contient d’autant plus de vapeur d’eau qu’il est plus chaud et un refroidissement suffisant l’amène à son point de saturation, ' sans rien ajouter à la quantité de vapeur qu’il renferme, mais simplement en vertu du refroidissement. Pour connaître la quantité de vapeur d’eau que contient l’air à un moment donné, on pourrait donc, par exemple, refroidir un thermomètre suspendu dans l’air jusqu’au moment où il indiquerait le degré de saturation, c’est-à-dire jusqu’au moment où sa boule serait recouverte de vapeur condensée, de rosée. En cherchant dans une table quelle quantité de vapeur d’eau correspond à ce degré thermométrique de saturation, on obtient la quantité réelle qui est en suspension dans l’air au moment de l’expérience. Cette méthode inventée par Dalton et perfectionnée par Daniell, est toutefois un peu compliquée.

Pour mesurer l’humidité de l’air on se sert d’instruments qui ont reçu le nom hygromètres {liugros., humide, niétron., mesure). Le plus simple est celui qui a été inventé pas Saussure, et qui est fondé sur l’allongement d’un cheveu. Les cheveux s’allongent en raison de l’humidité. La variation n’est pas apparente à l’œil nu ; mais, en attachant l’une des extrémités du cheveu à la petite branche d’une aiguille, on peut faire décrire à la grande branche un arc de cercle dont les divisions sont assez sensibles pour montrer la propoj tion de l’humidité. Malgré le soin avec lequel il est construit, cet appareil n’est pas d’une précision absolue. Les hygromètres

populaires le sont encore beaucoup moins. Ils font plutôt voii' riiumidité qu’ils ne la mesurent; c’est pourquoi on les nomme hjjgroscopes. Chacun connaît les moines . dont le capuchon s’abaisse quand le temps est humide. Une corde à boyau fixée au bonhomme se termine vers la charnière du capuchon mobile. L’humidité la rétrécit et par ce fait, elle tire plus ou moins le capuchon.

Dans les observations, on se sert d’un hygromètre dont la variation n’est plus causée par l’absorption, comme celui de Saussure, mais par l’évaporation. Cet hygromètre, très précis, est dù à Leslie et a été perfectionné par August. Comme il se base sur le refroidissement d'un thermomètre, on lui a donné le nom de psychvom 'etre.

L’eau s’évapore sans cesse, et à tous les degrés, même à l’état de glace. C’est cette évaporation qui alimente l’humidité de l’air. A la surface des mers, l’air est saturé d’humidité ; sur les continents, elle varie suivant les lieux. A Cumana, il s’évapore annuellement une couche d’eau de 3 m. 02, à Madère une couche de 2 mètres, à Paris une couche de 60 à 90 centimètres, suivant la température, l’eau tombée, les vents, l’état du ciel. L’évaporation est d’autant moinsgrande que l’on s’avance davantage dans les climats froids.

L’air saturé ne peut plus gagner d’humidité ; l’évaporation estd’autant plus grande ([ue l’air est plus sec et plus renouvelé par le vent. L’acte de l’évaporation entraîne avec lui le refroidissement. Un linge mouillé étendu au vent est plus froid qu’un objet sec. Notre peau est toujours plus froide qu’elle ne le serait sans l’évaporation.

L’état hygrométrique de l’Atmosphère n’est pas le même dans toute sa hauteur, comme la proportion d’oxygène et Fig. i'i5. — Psvchi’omètre. d’azote. Eu général , il augmente depuis la siu'face du sol jusqu’à

une certaine hauteur, ovi l’on trouve une zone d’humidité maximum ; puis il déci’oît à mesure qu’on s’élève davantage, de telle sorte qu’en s’élevant à une hauteur assez grande on aniverait dans une région absolument dépourvue de vapeur d’eau, absolument sèche.

Cette humidité atmosphérique invisible, qui iie révèle sa présence que par les appareils délicats imaginés poui’ la mesurer, et qui cependant donne aux paysages toute leur valeur, — l’émeraude aux prairies de la verte Krin, Tazur au ciel de la Méditer-, ranée, la corpulente splendeur aux végétaux des tropiques, — cette humidité invisible devient visil)le aussitôt qu’un abaissement de température l’amène à son point de saturation. Si c’est l’air lui-même qui subit un refroidissement, il devient opaque par le passage de la vapeur à l’état li(|uide,et nous avons le brouillard. Si c’est un corps solide qui soit à ce degré de froid, l’humidité se condense à sa surface, et nous avons la rosée.

La rosée ne descend pas du ciel, comme on le dit souvent. Sa production n’a rien de commun avec celle de la [)luie. Elle se forme dans l'endroit même où on [observe.

Uk-

L’EAU A LA SURFACE DE LA TERRE ET DANS L’ATMOSPHÈRE •27

Si l’on place en plein air, dans une nuit calme et sereine, de petites masses d’herbes, de coton, d’édredon ou de toute autre substance fdamenteuse, on trouve après un certain temps que leur température peut descendre à (3, 7 et même 8 degrés au-dessous de la température de l’atmosphère ambiante.

Dans les lieux où la lumière du Soleil ne pénètre pas et d’où l’on découvre une grande étendue du ciel, cette différence entre la température des objets et celle de l’Atmospbère commence à se faire sentir vers quatre heures de l’après-midi, c’està-dire dès que la température, diminue ; le matin, elle persiste plusieurs heures après le lever du Soleil. Les observations du physicien Wells, continuées par Arago, ont montré que dans une nuit sereine l’herbe d’un pré peut être de 6 à 7, degrés plus froide que l’air; si des nuages surviennent, aussitôt l’herbe se réchauffe de 5 à G degrés sans que pour cela la température de l’Atmosphère change.

Un thermomètre en contact avec un flocon de laine déposé sur une planche élevée de I mètre au-dessus du sol marc^uait, par un temps calme et serein, 5 degrés de moins cju’un second thermomètre dont la boule touchait un flocon de laine tout pareil, mais qui se trouvait placé sous la face inférieure de la même planche. Un thermomètre posé à plat sur une table, à ciel ouvert, pendant la nuit, ne donne pas la température de l’air ; il est toujours plus bas cjuand le ciel est pur et sans vent.

Ce refroidissement est dù au rayonnement nocturne.

Loisque aucun obstacle ne s’oppose à ce que la chaleur d’un corps se disperse, il rayonne cette chaleur à distance et la perd petit à petit. L’air transparent ne suffit pas pour s’opposer à cette déperdition de chaleur. Un nuage, un écran de bois, de toile, de papier, ou même de fumée, suffiraient. Sans obstacles, le corps se refroidit selon son pouvoir rayonnant, qui diffère d’ailleurs suivant le corps (il est, par exemple, très fort pour le verre et très laible pour les métaux) ; et lorsque la température du corps ainsi exposé est descendue au degré de saturation, l’humidité atmosphérique se dépose sur lui, revêtant d’abord la forme de gouttelettes sphéroïdales, car telle est la forme que prend tout ensemble de molécules livré à ses forces intimes de cohésion ; puis, lorsque ces gouttes sont assez lourdes et assez rapprochées, elles s’étendent comme une mince nappe d’eau à la surface du corps.

La rosée n’est abondante que pendant les nuits calmes et sereines. On en aperçoit quelques traces dans. des nuits couvertes s’il ne fait pas de vent, ou malgré le vent si le temps est clair, mais il ne s’en forme jamais sous les influences réunies du vent et d’un ciel couvert.

Les circonstances favorables à une précipitation abondante de rosée se trouvent réunies au printemps et en automne plutôt qu’en été parce que les différences entre les températures du jour et celles de la nuit ne sont jamais plusgrandes qu’en ces deux

Fig, 126. — Gouttes de rosée.

saisons.

L’ATMOSPHERE

Les phénomènes de la précipitation de la rosée sur un corps dense et poli, sur une plaque de verre par exemple, ressemblent parfaitement à ceux qu’on observe lorsqu’une vitre est exposée à un courant de vapeur d’eau plus chaud qu’elle : une couche légère et uniforme d’humidité ternit d’abord la surface; il se forme ensuite des gouttelettes irrégulières et aplaties qui se réunissent après avoir acquis un certain volume et qui ruissellent alors dans toutes sortes de directions.

Si l’on apporte dans une chambre échauffée des objets très froids, on voit tous ces objets se couvrir d’humidité. C’est ainsi que les riches cristaux apportés au dessert sur une table servie dans une pièce dont l’air est plein de vapeur par l’évaporation des mets, la respiration des convives et la combustion des lumières de toute sorte, sont immédiatement ternis par une épaisse couche de rosée fournie par la vapeur invisible de l’air environnant. Souvent, en entrant dans une salle de spectacle, les verres des jumelles, froides de la température extérieure, sont obscurcis par un semblable dépôt d’humidité, qui est un véritable dépôt de rosée.

Par les froids d’hiver, si l’on ouvre une fenêtre dans la salle à manger où un certain nombre de personnes viennent de faire un long repas, un nuage se forme instantanément au passage de l’air froid, et le plafond se lîiouille d’une longue tache de vapeur condensée. Parfois même, en Russie, on a vu un nuage de neige se former instantanément à l’ouverture d’une fenêtre.

La rosée est un phénomène considérable, non seulement par la quantité absolue ([u’en reçoit un point du globe, mais encore par l’étendue des surfaces ovi elle se manifeste. C’est principalement dans les régions tropicales qu’elle exerce les effets les plus marqués et les plus favorables sur la végétation. Lorsque l’air, saturé de vapeur à la température d’un beau jour ensoleillé, se refroidit à la disparition du Soleil, la rosée se dépose abondamment pendant la nuit; elle ruisselle des feuilles, etle matin parfois l’herbe est aussi mouillée qu'elle eût pu l’être par la pluie. D’ailleurs elle remplace souvent la pluie jioiir l’arrosement des plantes, qui sans elle périraient de sécheresse.

Mais si la rosée qui se répaçd en perles transparentes sur la feuille ou sur la fleur exerce une action bienfaisante sur la végétation, elle peut, en certains cas, lui devenir tout à fait funeste ; c’est lorsqu’elle se gèle par la même cause qui l’a formée, c’està-dire par la radiation nocturne.

La douce rosée devient alors delà gelée blanche.

On impute souvent à la Lune la destruction des frêles pousses, au printemps, mais notre satellite est bien innocent de ces gelées tardives. C’est ainsi que l’on a fait une très mauvaise réputation à la Lune l'ousse qui, pourtant, n’est pour rien dans ces dégâts.

Seulement, quand les nuages sont absents, la Lune fait acte de présence, et l’on s’imagine que ses blancs rayons refroidissent la terre.

En véi ité, la pureté du Ciel est la seule cause de tout le mal, car une légère vapeur, une mince couche nuageuse suffirait à protéger la terre de la trop grande radiation nocturne, et éviterait la foi’ination de la gelée blanche.

A propos de la vapeur d’eau répandue dans l’Atmosphère, ajoutons, en terminant,

L’EAU A LA SURFACE DE LA TERRE ET DANS L’ATMOSPHÈRE

que sa quantité totale a été évaluée à 85 millions de milliards de kilogrammes. Ce nombre énorme ne représente pourtant qu’une épaisseur de io8 millimètres sur toute la surface du globe; mais néanmoins, si toute cette vapeur venait à se condenser en eauau-dessus du bassin d’un fleuve, la Seine par exemple, celle-ci devrait couler, avec une crue d’un mètre au-dessus de son niveau moyen, pendant i3 5oo ans pour l’épuiser.