CHAPITRE VIII

CORESBY rapporte qu'un navigateur anglais du nom de Wood, S en 1676, à la Nouvelle-Zemble, avait été frappé de ce fait que, par 80 brasses, il avait pu distinguer des coquillages sur le fond. Ce chiffre de 80 brasses semble exagéré ; il provient sans doute d’une erreur de copie et peut-être conviendrait-il mieux d’entendre seulement 80 pieds, c’est-à-dire 25 mètres. Telle serait la première observation citée relative à l'optique de la mer. Ce serait exagérer quelque peu son mérite que de donner le nom de mesure à une pareille remarque déjà faite sans doute bien avant Wood, car depuis que des hommes vivent au bord de la mer, ils ont certainement observé que la profondeur à laquelle on aperçoit le fond varie selon le lieu et le moment. De là à une préoccupation scientifique il y a loin et l’on aurait tort de considérer Wood comme le créateur de l'étude optique de la mer.

Il en est autrement de Marsigli, qui fut un initiateur en optique comme il l’a été en tant d’autres branches de l’océanographie. En 1707, pour prendre la date de la publication de son Hastoire physique de la mer, sûrement postérieure à celle de ses observations, il affirma que « l’eau de mer possède une couleur naturelle claire et plus brillante qu'aucune autre sorte d’eau de fontaine ou de citerne » et des couleurs accidentelles ou, comme il les appelle d’un mot très juste, « supposées », et qui sont attribuables à des causes multiples.

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La première est le trouble apporté par les fleuves, les rivières et les torrents qui distribuent leurs eaux en nappes plus ou moins vastes et dont le vent modifie à l’infini l’étendue, l’épaisseur et, par conséquent, la coloration. Il faut y joindre le tribut des eaux douces jaillissant du sol sous-marin après avoir suivi un cours souterrain. Marsigli leur accordait une importance bien méconnue après lui et qu’on recommence à leur attribuer de nos jours.

Les colorations dépendent encore « des réflexions et des réfractions des rayons du soleil causées par les nuages ou par le fond de la mer, ou bien par la brisure de sa figure naturelle et ordinaire contre les corps solides qu’elle heurte ». Marsigli détaille chacune de ces causes ; il remarque les effets des fonds de sable ou de gravier, d'algues ou de vase, les nuances combinées produites par la nature différente du fond et l’état de l'atmosphère. Il se borne à attacher à un hameçon « des poissons de couleur rouge appelés sarans » et cela lui suffit pour noter qu’il ne commence à les apercevoir qu’à la profondeur de 7 brasses et, qu’au-dessus du sable, leur couleur passe au blanc. Dans d’autres conditions, la limite de leur visibilité atteint 11 brasses. Il observe enfin les irisations produites par les embruns, la blancheur due à la rencontre des rochers en hauts-fonds, ou des plages sablonneuses aisément agitées par les vagues.

Les principes de l'optique de la mer sont donc posés avec cette étonnante sagacité et cet esprit d'analyse si dignes d’être admirés chez Marsigli. Il ne reste plus qu’à les vérifier expérimentalement et à exécuter des mesures. C’est ce dont s’occupera Bouguer dans la zone équatoriale pendant le voyage qu’il accomplit de 1735 à 1740 dans l'Amérique du Sud et au Croisic.

Le célèbre académicien remarque que dans les mers tropicales, il aperçoit des fonds de sable blanc jusque par 100 et 150 pieds (30-40 mètres) de profondeur. Il installe des expériences à la suite desquelles il reconnaît qu’une épaisseur de 10 pieds d’eau affaiblit la lumière dans le rapport de 5 à 3 et que 656 pieds de profondeur, soit 213 mètres, constituent la limite extrême à laquelle la lumière est susceptible de pénétrer.

Muncke, au xvur siècle, à bord d’un navire appelé la Coguille, envoie en divers points du Pacifique un écran blanc dans la mer et il prend pour mesure de la transparence la distance à laquelle on la perd de vue. Les mêmes expériences sont répétées par Kotzebue en 1817 qui emploie en outre des écrans rouges; par Wilkes en 1838-1842 ; puis en 1845 par le contre-amiral Bérard, alors commandant le Rhin qui se sert d’une simple assiette en porcelaine.

Les expériences systématiques ne furent commencées qu’en 1865 par le P. Secchi et le commandant Cialdi, à bord de l’Immacolata-Concezione, de la marine pontificale, en Méditerranée. Leur travail est des plus complets ; il est répété plutôt que continué par Luksch et Wolff en 1880, dans l’Adriatique et la mer lonienne, le commandant Ascherborn de la Niobe en 1887 et 1888, dans la mer Baltique et la mer du Nord, par Krümmel pendant l'expédition du P/ankton dans la mer des Sargasses et de nouveau par Luksch pendant les campagnes de la Pola dans la Méditerranée orientale et la mer Rouge.

Il n’y avait jusque-là que des mesures sur place ; la question avait besoin d’être étudiée scientifiquement dans chacun de ses éléments. Quand la lumière blanche traverse la mer, il y a péné tration de divers genres de rayons dont l’ensemble constitue le spectre : rayons thermiques et ensuite rayons lumineux proprement dits et rayons actiniques agissant chimiquement. Ces deux dernières espèces de rayons devaient avoir leurs lois élucidées isolément. Le D' F.-A. Forel de Morges aborda le premier l’examen des rayons chimiques dans le Léman, en 1873. Après lui, les observateurs se multiplient : Asper en 1881 dans le lac de Zurich ; Spindler et Wrangel dans la mer Noire ; la commission nommée par la Société de Physique de Genève ; Fol et Sarazin en Méditerranée et Luksch sur la Pola. L’absorption lumineuse faisait d’autre part l'objet des recherches de Vogel et de Huefner, tandis que le D' Regnard exécutait toute une série d'expériences applicables à la biologie, c’est-à-dire aux effets de la lumière sur les végétaux et les animaux. L'historique de l’optique de la mer est

loin d’être complet ; de nombreux noms sont omis qu’on retrouvera en partie dans la suite de ce travail.

On sait que la lumière est un mouvement vibratoire s’effectuant dans tous les azimuts perpendiculairement à la direction du rayon lumineux — et alors elle est dite naturelle — ou bien dans un plan unique et dans ce cas elle est polarisée. La lumière du soleil est blanche ; par son passage à travers un prisme, elle est déviée ou réfractée et décomposée en un spectre de diverses couleurs commençant par le rouge qui est le moins réfracté, se continuant par l'orange, le jaune, le vert, le bleu, l’indigo pour finir par le violet qui est le plus fortement réfracté. Ce spectre est en outre coupé de raies noires verticales appelées raies de Frauenhofer dont la position est fixe et qui servent de repères. Dans une lumière on distingue l'intensité et la couleur, celle-ci dépendant de la longueur de l’onde. Le rouge possède une grande longueur d'onde, tandis que le violet en a une courte; les autres couleurs ont des ondes de dimensions intermédiaires augmentant régulièrement du rouge au violet.

Les raies de Frauenhofer prouvent que le spectre est discontinu. En revanche, son étendue dépasse de beaucoup les limites de la visibilité. Il est réellement infini dans un sens et dans l’autre. Tout dans la nature n’est que vibration et selon que celle-ci augmente ou diminue, elle devient plus particulièrement perceptible à l’un de nos organes. Très lente comme celle d’une corde secouée par l’une de ses extrémités, elle est visible à notre œil; plus rapide, l’œil la perçoit encore, mais mal ; en revanche notre oreille l’apprécie et la nomme un son, de plus en plus aigu à mesure qu’elle est plus rapide. Plus rapide encore, invisible, imperceptible à l'oreille, elle est ressentie par notre corps tout entier sous forme de chaleur ; plus rapide, elle est lumière rouge, puis jaune, puis violette et alors son éclat s’affaiblissant jusqu’à s’éteindre, nous devenons incapables de la distinguer ; plus rien de notre corps ne se doute de sa présence et pourtant cet éther, cette matière hypothétique que nous ne connaissons qu'à ses effets, vibre sans cesse plus rapide. L’onde noircit le chlorure d'argent, impressionne les

plaques photographigues, les rayons sont actiniques. Qui sait jusqu'où s'étend le spectre? Les rayons découverts par Rônigen viennent y prendre place puis ceux de M. Blondlot. Nos sens sont des instruments récepteurs ayant chacun leur sensibilité bornée entre des limites distinctes du spectre. Qui peut affirmer que ces limites déjà légèrement variables d’un homme à un autre homme, ne le soient pas bien davantage parmi les animaux ? Certains êtres doivent voir des sons ou entendre des odeurs, ou sentir des harmonies de lumière. A l’aide de quelles vibrations s'entendent entre elles les fourmis ou les abeilles ? L'esprit demeure confondu au milieu de cet immense concert de la nature où tout se mêle, aussi admirable par son effroyable complication d'effets que par sa majestueuse simplicité de cause.

Dans l’étude de l'optique de la mer, nous examinerons successivement l'absorption de la lumière dans l’eau, les rayons chimiques dont le rôle est si grand dans la réparütion de la vie, faune et flore au fond des eaux, et enfin la couleur de la mer.

La plus simple façon de se rendre compte de l'effet que produit la lumière au sein des eaux consiste à y descendre en scaphandre et, après s'être enfoncé d’une dizaine de mètres, à regarder le ciel au-dessus de soi. L'expérience a été faite par Hermann Fol. A mesure qu’on descend, l'intensité lumineuse décroit rapidement ; on aperçoit un vaste cercle lumineux, aux bords rendus ondoyants aux moindres mouvements des flots, passant de la pleine lumière à l'obscurité et qui sous-tend, dans l’œil de l'observateur, un angle de 62° 50’ environ. Le phénomène s’explique par la réfraction que subissent les rayons lumineux en passant de l'air dans

l’eau et inversement de l’eau dans l’air ainsi que par la réflexion

totale. Lorsque le soleil se rapproche de l'horizon et que ses rayons s’inclinent sous l’angle de la réflexion totale, ils cessent de pénétrer dans les eaux, ils sont réfléchis et il en résulte que la durée de l’éclairement est notablement plus courte dans l’eau que dans l'atmosphère. Pour le scaphandrier, le crépuscule suecède brusquement au grand jour et Fol raconte qu'il lui est souvent arrivé, croyant la nuit venue, de sortir de l’eau et de se voir alors

avec surprise, subitement inondé par les rayons d’un soleil encore assez haut dans le ciel. |

Le procédé du disque blanc permet de se renseigner sur la distance d'absorption lumineuse à travers l’eau. On prend un disque métallique de 30 centimètres de diamètre, peint à la céruse pure, au-dessous duquel est suspendu un plomb et qui, à l’aide d’une patte d’oie, se rattache à une cordelette graduée de mètre en mètre. On envoie à l’eau en ayant soin de se placer du côté de l’ombre portée par le bateau ; souvent même on se protège contre la lumière diffuse en s’enveloppant la tête d’un voile noir ou simplement en s’abritant avec une ombrelle. On laisse descendre jusqu’au moment où l’on cesse d’apercevoir le disque et alors on le remonte jusqu'à ce qu'il réapparaisse. Après quelques tâtonnements, on parvient à noter à quelques centimètres près, la longueur de cordelette filée qui servira de mesure à la transparence.

J'ai cherché par des expériences synthétiques à simplifier les conditions du problème et à rendre à la fois plus pratiques et plus précises les mesures à la mer ou dans des lacs. Ces expériences montrent que la relation reliant entre elles la distance de disparition ou transparence y, évaluée en dixièmes de millimètre, d’une source lumineuse examinée à travers de l’eau contenant æ grammes par litre de kaolin, argile blanche en poudre impalpable est représentée par zy — E. La valeur constante E dépend de l'intensité de la source lumineuse et diverses considérations m'ont conduit à choisir pour elles le chiffre 40 et à adopter par conséquent la relation x — + . J'ai été également amené à remplacer le disque par une boule creuse en cuivre de 15 centimètres de diamètre, peinte en blanc et qu’on descend dans l’eau jusqu’à ce qu'elle disparaisse. On observe non pas à l’œil nu, mais avec une lunette d’eau, instrument dont il sera parlé plus loin et dont le P. Secchi avait d’ailleurs déjà recommandé l'emploi. Entre autres avantages sur le disque, la boule est susceptible de se lester à volonté en y introduisant des balles de plomb et de servir ainsi non seulement à des mesures optiques et par suite à des dosages de sédiments en suspension, mais encore à l'étude des courants. La

dimension de la boule et l’intensité d’éclairement n’exercent, dans les conditions ordinaires, qu’une influence pratiquement négligeable. Un exemple fera mieux comprendre. Luksch ayant constaté par un grand nombre de mesures que la transparence moyenne de la Méditerranée orientale était de 33 mètres, les données précédentes autoriseraient à conclure que la teneur moyenne des eaux de cette mer en sédiments est de 12 centièmes de milligramme par litre environ.

Ces mesures sont faciles à prendre ; elles montrent que la transparence est extrêmement variable en divers lieux et, au même endroit, à des moments différents. Comme le poisson se prend d’autant mieux que l’eau est moins transparente, soit qu'il aperçoive moins bien les filets ou que l’eau plus trouble contenant une nourriture plus abondante, il se rassemble alors plus nombreux, dans les pays où l’industrie des pêches est basée sur des méthodes scientifiques et en particulier en Écosse, il est recommandé aux pêcheurs d’exécuter fréquemment la mesure de la transparence de la mer et de la noter sur les carnets d'observations dont ils sont munis. Ces indications totalisées servent à dresser des tableaux empiriques à l’aide desquels on parvient à évaluer les conditions générales de la pêche dans la région étudiée et à résoudre plusieurs autres problèmes d’océanographie.

En définitive, le procédé est celui qu’avaient employé les premiers observateurs de la transparence de la mer. Kotzebue, dans le Pacifique, avait vu disparaître le disque vers 45 mètres, le contre-amiral Bérard, aux Wallis, par 40 mètres, Krümmel dans la mer des Sargasses par 66,5 m. Luksch à 33 mètres en Méditerranée orientale, un peu moins bas dans la mer Égée et encore moins bas dans la mer Rouge, Forel, dans le Léman, par 6,6 m. en été et 12,7 m. en hiver. Dans ce dernier cas la température a fait indirectement sentir son influence sur la quantité des particules solides en suspension.

Les expériences du commandant Cialdi et du P. Secchi avec le disque blanc, ont permis de noter l'influence des diverses variables que comportent les conditions du problème dans la mer. Plus

le disque est grand et plus grande sera la profondeur à laquelle on l’apercevra; cependant il existe une limite rapidement atteinte au delà de laquelle la surface devient sans influence. La distance de vision augmentera si l'observateur se trouve à l’ombre, parce que sa vue sera protégée contre les effets de la lumière réfléchie à la surface de l’eau et dont l'éclat dissimule la lumière beaucoup plus faible renvoyée par le disque. Elle sera d’autant plus grande que l’observateur se trouvera plus près de la surface de l’eau et que le soleil sera plus haut sur l’horizon, bien que cette influence soit assez faible, enfin que le ciel sera plus serein. Toutes ces influences seront supprimées par l'emploi de la lunette d’eau. Luksch a repris ces expériences et tracé les courbes de ces différentes variables. La limite dépendra beaucoup de l’état d’agitation de la mer et de la profondeur de l’eau, car dans les profondeurs faibles ou moyennes, les vagues remuent les particules vaseuses et les ramènent jusque vers la surface.

Une variable reste à étudier : l'influence de la couleur. Elle avait été effleurée par Marsigli avec ses sarans rouges accrochés à l’hameçon, par Kotzebue avec ses écrans rouges ; elle a été reprise par Secchi et Cialdi qui immergèrent et mesurèrent la distance de disparition de disques jaunes et « couleur de vase », c’est-à-dire probablement bleu verdâtre et, quelques années après en 1880, par Wolff et Luksch, à bord de la Æertha qui prirent des disques de diverses couleurs, mates et brillants et qui, à laide d’un appareil spécial, apprécièrent le moment où le disque était réduit à ne plus offrir que le dixième de l'intensité Ilumineuse qu'il aurait possédée dans l’air. La conclusion de toutes ces recherches fut la même. Le disque blanc restait visible le plus profondément; la limite de visibilité était minimum avec les disques rouges. On en conclut que l’eau absorbe surtout les rayons rouges.

Aitken et ensuite Forel eurent l’idée d'observer l’eau non plus verticalement mais horizontalement au moyen d’un miroir incliné à 45 degrés fixé à l’extrémité d’un tube noirci intérieurement et que, par conséquent, on n’immergeait que dans la couche tout à fait superficielle. A la vérité, il s'agissait bien moins dans ce cas

de mesurer l'absorption lumineuse de l’eau que de juger de sa coloration. Le procédé est excellent et rend de grands services en se combinant avec une échelle de coloration, il est comparable à lui-même et garantit l'observateur contre un grand nombre de variables accessoires. Cependant on remarquera que malgré tous ces travaux, la question soit d'absorption, soit de coloration n’avait encore été étudiée qu'empiriquement et avec une précision relative; il était temps de l’aborder d’une façon plus rigoureuse et vraiment scientifique.

Les premières expériences sont dues à Spring en 1883. Après avoir distillé de l’eau avec des précautions infinies afin d’être assuré de sa pureté, il en remplit un tube de verre long de 5 mètres et noirci intérieurement, il y fit passer un rayon lumineux blane dont il recevait l’image sur un écran. Il reconnut ainsi que l’eau possédait une couleur qui lui était propre — « le plus beau bleu du ciel tel qu’on peut le voir par une belle journée quand on se trouve au sommet d'une montagne élevée au-dessus des émanations grossières du sol peut seul lui être comparé ». Or, si l’eau est bleue, elle absorbe les rayons rouges et jaunes de la lumière solaire. L’absorption, ainsi que l'ont vérifié ensuite MM. Soret et Sarazin, diminue avec la réfrangibilité des rayons lumineux, c'està-dire en décroissant du rouge au violet, de sorte que sous une épaisseur suffisante l’eau paraïitrait, par transparence, absolument noire. À travers 180 centimètres d’eau, 50 pour 100 du rouge sont absorbés et seulement 5 pour 100 de l’indigo. L’absorption s’effectue en progression géométrique dont la raison est difiérente suivant la réfrang'bilité des rayons lorsque l’épaisseur d’eau varie en progression arithmétique. Enfin elle n’est pas continue, car le spectre d’absorption présente des bandes obscures dans l’orangé et même dans le vert et dans le bleu, conclusions confirmées par les observations spectroscopiques de M. Vogel dans la grotte d'Azur, près de Capri, éclairée en bleu du plus féerique aspect, parce que la lumière n'y pénètre qu'après avoir traversé une couche d’eau de mer qui en ferme presque complètement l'entrée. Comme un corps ofire à l'œil qui le considère la couleur qu’il n’a pas absorbée, on s’ex-

plique pourquoi l’eau pure des mers et des lacs paraît bleue.

Il était facile, en procédant avec le même mode opératoire, d'apprécier, en opérant à des températures différentes, l’action de la chaleur sur l’absorption. On a reconnu ainsi que plus l’eau est chaude et plus elle absorbe de lumière. Cette absorption est d’environ deux rayons sur mille pour 1 degré d’élévation de température. Néanmoins tous les observateurs sont d’accord sur ce fait que les mers froides sont moins transparentes que les mers chaudes. Cette contradiction apparente s’explique par la limpidité beaucoup plus grande des eaux chaudes attribuable à deux causes. En premier lieu on sait que les eaux froides sont notablement plus peuplées de vie que les eaux chaudes. Le plankton y est plus abondant et sa présence augmente évidemment l’opacité de l’eau, c’està-dire sa faculté d'absorption. En second lieu les eaux polaires moins profondes, plus fréquemment et plus fortement remuées par les vagues, sont plus chargées en sédiments solides et ceux-ci se déposent plus rapidement dans une eau chaude que dans une eau froide. Les chimistes ayant à recueillir un précipité très léger, de l’oxalate de chaux, par exemple, ne manquent pas de laisser le dépôt s'effectuer dans un endroit chaud. Forel a observé l’absorption lumineuse dans le lac de Genève en y plongeant un disque blanc de 25 centimètres de diamètre, il a reconnu, au contraire, que sa limite de disparition était de 5 m. 3 au mois d’août, de 15 m. 4 en mars, la moyenne étant de 6 m. 6 en été et de 12 m. 7 en hiver; jamais elle n’a dépassé 27 mètres.

Les particules en suspension, considérées indépendamment de leur couleur propre, ne se bornent pas à augmenter matériellement l'opacité de l’eau. Par absorption directe, les rayons des diverses couleurs sont éteints d’après l’ordre décroissant de leur longueur d’onde, c’est-à-dire des rayons rouges à grande longueur, aux rayons violets à courte longueur. Les particules très ténues reçoivent seules ces derniers rayons; elles les réfléchissent et les diffusent, ce qui vient encore accroître la dominante bleue de la nuance sous laquelle apparaît l’eau à un observateur voguant à sa surface. Au contraire, pour un observateur immergé, à mesure

qu'il s’enfoncerait davantage, l’eau passerait successivement au vert jaunâtre clair, au vert sombre foncé, puis au noir. La Manche, entre le Cotentin et la mer du Nord, très chargée des particules de craie qu’elle détache des falaises normandes et anglaises qui bordent ses rivages, offre une nuance laiteuse, opaque, verdâtre qui est celle de la turquoise, tandis qu’entre le Cotentin et l’Atlantique, le long des côtes de Bretagne, ses eaux plus limpides ressemblent à de l’émeraude.

La quantité de sel dissoute ou salinité possède encore une

influence. Le rouge y est peu sensible mais l’indigo est d'autant plus absorbé que l’eau est plus salée.

En 1883, la Société de Physique et d'Histoire naturelle de Genève charg'ea une commission composée de MM. Plantamour, Soret, de la Rive, de Candolle, Sarazin, Fol, Pictet, Rilliet et Ch. Soret, de faire des recherches sur la transparence du Léman pendant la nuit. On procéda en immergeant des lampes électriques, des bougies, des lampes à huile de colorations diverses tantôt verticalement, à des profondeurs différentes, tantôt horizontalement à des distances plus ou moins éloignées. On les observait depuis la surface au moyen d’un tube noirci terminé par un miroir à 45 degrés qu’on plongeait dans l’eau et on mesurait la distance d’apparition et de disparition des diverses lumières. On constata que la lumière diffuse se propage à une distance approximativement double de celle à laquelle on cesse d’apercevoir nettement le point lumineux. Ces distances varient avec l’état de limpidité de l’eau, c’est-à-dire avec la saison ; la limite de visibilité nette augmente avec l'intensité de la lumière quoique bien moins rapidement que cette dernière, avec la concentration, à l’aide d’une lentille, des rayons émanant du foyer, enfin elle augmente du rouge au violet. Le maximum de distance obtenu avec une lampe électrique a été de 38 m. 5 pour la vision nette et de 82 m. 8 pour la lumière diffuse. On a estimé qu'à 40 mètres

de profondeur, avec plein jour au dehors, un homme se trouverait

dans l'obscurité complète. Dans la mer Noire, MM. Spindler et Wrangell ont repris ces recherches et reconnu qu’une lampe électrique de 8 bougies disparaissait à 77 mètres.

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Au total, la distance à laquelle on voit dans la mer est extraor- kc dinairement restreinte. Là est le grand obstacle — sans parler de beaucoup d’autres — à la navigation sous-marine. Les adversaires des sous-marins prétendent qu'ils risquent de n’être jamais que des quasi-aveugles même si à force de science on parvient à les faire cesser d’être de quasi-paralytiques. Les poissons eux-mêmes distinguent très mal. Hermann Fol l’a reconnu d’une façon assez originale. Il avait fait pratiquer dans la carène du yacht à bord duquel il voyageait et étudiait, en Méditerranée, une ouverture hermétiquement fermée par un verre très transparent et très épais et, dans l'obscurité, derrière ce hublot, il observait le fond qui prenait alors une transparence extraordinaire. Il remarqua que lorsqu'un petit poisson était poursuivi par un gros, il fuyait avec F

une extrême vitesse à courte distance et alors s’arrêtait, certain d'être devenu absolument invisible à son ennemi. Dans ces conditions, d'accord avec les données expérimentales précises mentionnées ci-dessus, il est plus que douteux que l’homme parvienne jamais à voir loin dans la mer.

C’est également ce motif qui rend illusoires les avantages de photographies prises au sein des eaux, à supposer même qu'on descende des foyers de lumière électrique aussi puissants qu’on le voudra. Quoiqu’on fasse, le champ demeurera extraordinairement restreint, de sorte qu’une photographie du fond ne montrera rien de plus et beaucoup de choses en moins, quant au sol lui-même, qu'un simple échantillon ramené à la surface par n'importe quel procédé.

Il serait très important de pouvoir, de la surface de la mer, distinguer le fond à une distance aussi grande que possible. Un instrument capable de donner ce résultat rendrait des services aussi bien à la topographie et à la lithologie sous-marines qu’à une foule d’autres opérations d’océanographie militaire ou industrielle. A diverses reprises on a annoncé la découverte de combinaisons de miroirs propres à faciliter ces investigations et qui probablement n'ont pas tenu ce qu’on en attendait, car le silence s’est fait autour d'elles. Jusqu'à présent, l’unique appareil extrêmement simple

employé depuis de longues années est la lunette d’eau, que les marins désignent quelquefois sous le nom de lunette du maître calfat. Il sert beaucoup aux pêcheurs norvégiens. Il consiste en un tube de zinc on de fer-blanc cylindrique ou présentant une forme évasée ressemblant un peu à celle d’un porte-voix et dont la base la plus large est fermée par un verre à vitres fixé au mastic hydrofuge de manière à demeurer bien étanche. On enfonce cette extrémité à quelques centimètres dans l’eau et on regarde par l’autre. Les petites rides de la surface sont ainsi supprimées et l’on aperçoit le fond, pourvu qu’il ne soit pas trop éloigné, comme si l’eau était absolument calme. La portée de la vue est ainsi considérablement étendue quoiqu'elle reste évidemment assez variable selon la limpidité de l’eau.

La plupart des expériences décrites précédemment ont été reprises par le D' Regnard qui en a mesuré les divers éléments au moyen de procédés remarquablement ingénieux. Il s’est proposé, tout d’abord, de chercher jusqu’à quelle profondeur, dans la mer, se rencontrent des conditions de durée et d’intensité du jour à peu près comparables à celles dont on jouit au fond de l’espèce d’océan gazeux qui constitue notre atmosphère ou, en d’autres termes, à quelle heure commence le jour dans telle ou telle couche de la mer habitée par des animaux et des végétaux. L'expérience a été exécutée en rade de Funchal, à Madère, en 1889. Un cylindre métallique horizontal est percé suivant une génératrice, d’une fente fermée par une glace derrière laquelle passe un papier sensible mu par un mouvement d'horlogerie qui lui fait accomplir un tour en vingt-quatre heures. Le cylindre, d’après une méthode fréquemment employée par le D' Regnard, est en communication avec un ballon compensateur en caoutchouc rempli d'air, grâce à la compression duquel, quelle que soit la profondeur, la pression extérieure supportée par le cylindre et sa pression intérieure demeurent constamment égales. On prend deux instruments identiques, l’un est laissé exposé au jour sur le pont, le second est descendu à une profondeur connue, la fente étant, bien entendu, tournée vers le haut, On abandonne pendant une journée; les deux bandes de papier

impressionnées sont alors retirées, développées et fixées simultanément puis comparées. On constate alors qu’à quelques mètres de profondeur à peine, ainsi qu’il était à prévoir, en conséquence de la réflexion totale, la durée de l’éclairement est déjà diminuée de plusieurs heures chaque jour.

Pour mesurer en chiffres l'absorption de la lumière par l’eau, c’est-à-dire sa diminution d'intensité avec la profondeur, le D' Regnard a employé une pile au sélénium dont la résistance électrique diminue proportionnellement à l’éclairement. Un galvanomètre installé à terre permettait d'effectuer les mesures. L’expérience faite à Monaco, à peu de distance du rivage, a servi à tracer la courbe des résultats obtenus.

Enfin pour évaluer le décroissement avec la profondeur de la quantité de lumière frappant la surface de l’eau, le D' Regnard a utilisé la propriété que possède un mélange d'hydrogène et de

chlore dans la proportion exacte de 1 volume du premier pour

1 volume du second, de se combiner pour former de l’acide chlorhydrique proportionnellement à la quantité de lumière reçue. On remplit du mélange gazeux une série de tubes de verre gradués revêtus d’un vernis noir opaque soluble dans l’eau. On immerge ces tubes les uns au-dessus des autres à des distances connues ; le vernis se dissout, la combinaison des gaz s’effectue, on remonte pendant la nuit, on ouvre chacun des tubes sur la cuve à eau et on mesure l’absorption. Toutes ces expériences représentées par des courbes montrent que dès les premiers mètres il se fait une grande absorption, puis la lumière diffuse produite par la réflexion sur les mille petits corps en suspension donne une lueur faible mais presque égale qui règne ensuite jusqu’à une certaine profondeur.

On a vu que le spectre solaire contenait en outre des rayons calorifiques et lumineux, des rayons actiniques doués d’une puissance chimique se traduisant par la décomposition de certains sels et en particulier de ceux d’argent. Il était d'autant plus intéressant de mesurer le mode et la distance de propagation au sein des eaux de ces rayons chimiques qu'ils ont une influence prépondé-

rante sur la végétation et par elle sur la distribution g'énérale des êtres vivants dont une parte, les herbivores, se repaissent directement des herbes croissant sur le fond et dont l’autre partie, les carnivores, fait sa proie des herbivores. La distribution de la faune et de la flore est donc sous la dépendance absolue de la distribution de la lumière actinique qui seule permet la formation de la chlorophylle, l’assimilation de l’acide carbonique et par conséquent la vie végétale.

Les premières expériences sont dues à Forel qui, par une nuit obscure, immergea dans le Léman des tubes de verre hermétiquement scellés contenant du chlorure d'argent récemment préparé dans l’obscurité et par conséquent parfaitement blanc. Il laissait ces tubes exposés pendant une journée entière à des profondeurs connues, les retirait pendant la nuit suivante et les comparait entre eux. En opérant ainsi, il reconnut qu’au delà de 45 mêtres, le noircissement du chlorure d'argent n'avait plus lieu et que, par suite, cette distance fixait la limite de pénétration des rayons actiniques.

Asper renouvela cette expérience dans le lac de Zurich en se servant de plaques photographiques au gélatino-bromure et vit qu'après vingt-quatre heures d'exposition, entre 150 et 160 mètres, elles cessaient d’être impressionnées. La limite de PEN AS des rayons actiniques était reculée d’autant.

L'emploi de plaques photographiques était une heureuse innovation non pas toutefois exempte de critiques. Les plaques des divers fabricants ne jouissent pas toutes d’une sensibilité identique : les unes sont très sensibles, les autres le sont moins. Il n’existe donc pas entre elles d’uniformité et il en résulte que des expériences faites en diverses localités avec des plaques différentes ne sont pas rigoureusement comparables. En second lieu, on ne saurait en rien déduire de la limite observée d’impressionnabilité photographique, des conclusions sur la limite de visibilité aussi bien pour l’homme que pour les animaux. Non seulement on ignore la sensibilité relative à l’éclairement des yeux humains et de ceux des animaux, mais la sensibilité d’une plaque photographique elle-même,

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n’est en rien comparable à celle d’un œil humain, à ne s’en tenir qu’à ce dernier. La meilleure preuve à en donner est que dans le cabinet noir éclairé à la lumière rouge et jaune, le photographe y voit suffisamment pour effectuer ses manipulations, tandis que la plaque photographique demeure absolument insensible. Avec ces restrictions, les expériences faites au moyen de plaques sont intéressantes; elles ont été répétées en un grand nombre d’endroits différents, dans des lacs d’eau douce et dans la mer par de nombreux physiciens, à l’aide d'instruments divers tous basés sur le même principe. Un châssis contenant une plaque photographique est descendu fermé à la profondeur voulue ; il est ouvert par un messager envoyé de la surface et la plaque demeure exposée à la lumière. Après un temps déterminé, un second messager ferme le châssis qui est alors remonté. On développe, on fixe et on évalue l'intensité de l'impression par comparaison.

Hermann Fol et Sarazin descendirent des plaques dans le Léman et, à la suite de leurs expériences, admirent qu’à 170 mètres, l’éclairement ou, pour mieux dire, l’action actinique était égale à celle d’une nuit obscure, sans lune. Dans la Méditerranée, à 400 mètres ou, au plus, à 500 mètres, par beau soleil, au milieu du jour, les plaques ne se voilent plus. Ces mêmes savants, à l’aide du même mode opératoire, étudièrent les diverses influences de l'heure, du temps, de la saison, de la limpidité et autres. Des expériences du même genre ont encore été faites par Luksch et par Karl Chun.

La radiation lumineuse la plus nécessaire à la formation de la chlorophylle indispensable à la vie végétale est le rouge. Les rayons bleus favorisent au contraire l’oxydation, c’est-à-dire la destruction de la matière organique. Le rouge étant rapidement absorbé par l’eau, 1l en résulte que les plantes ne pourront pas vivre très profondément. Comme Paul Bert a prouvé que dans le phénomène de la végétation, la lumière agit non par sa quantité, mais par le nombre de ses vibrations, dans cette zone restreinte, les algues ne verdiront qu'aux profondeurs où pénétreront les radiations rouges. Des expériences ont montré que la limite est d'environ 30 mètres. Or, certaines de ces plantes produisent des pigments

234 L'OCÉAN bleus et rouges qui, lorsqu'ils s’ajoutent à la chlorophylle qui est

verte, leur donnent un aspect plus ou moins brun. Les algues bleues envoyant à l'œil des rayons de cette couleur absorbent done les

rayons rouges. Pour la même raison les algues vertes, puis les.

brunes et enfin les rouges absorbent les rayons de plus en plus violets. L’absorption dans l’eau des vibrations lumineuses se faisant du rouge au violet, les algues des diverses couleurs seront disposées par zones superposées : à partir de la surface, les bleues, ensuite les vertes, puis les brunes comme les fucus et les laminaires, et enfin les rouges ou floridées.

Au delà d’une certaine profondeur réglée par la limite extrême d’assimilation, à environ 400 mètres, plus ou moins modifée localement par les influences du sol, de la température, du mouvement des eaux, de leur limpidité, la végétation cesse. Néanmoins, pour prolonger cette zone d'existence, la nature se sert de la fluorescence. Le D' Regnard a démontré expérimentalement son influence. La fluorescence provient en partie des algues elles-mêmes dont beaucoup d'espèces contiennent une matière colorante rouge, la phycoérythrine, qui jouit de la propriété d’absorber les rayons de faible longueur d’onde comme le bleu et de les transformer en

rayons rouges à grande longueur d'onde. IL pourra dès lors se.

former de la chlorophylle, l’acide carbonique sera décomposé et assimilé et, en définitive, la végétation existera. Le même effet résultera de la phosphorescence manifestée par des animaux des profondeurs.

Les botanistes ont constaté que pour chaque espèce d’algue il y avait un maximum, un optimum et un minimum d'intensité lumineuse actinique. Ainsi s’explique l'abondance différente d’une année à l’autre de telle ou telle espèce d’algue très probablement due au nombre des jours de soleil ou couverts si variable aussi d’une année à l’autre. Les plantes manifestent en outre, les unes un héliotropisme positif, c’est-à-dire cherchent la lumière, les autres un héliotropisme négatif, c’est-à-dire fuient la lumière et se cachent sous les rochers.

L'influence de la lumière est non moins considérable sur les

animaux que sur les végétaux. Par une insolation plus ou moins forte, la rapidité d’éclosion des œufs est modifiée d'environ un tiers pour les seiches sur lesquelles ont porté les expériences. Les animaux herbivores restent par conséquent cantonnés dans la zone de végétation, c’est-à-dire la zone diaphane. Mais parmi eux se manifestent aussi des phénomènes d’héliotropisme et la plupart possèdent un optimum d'intensité lumineuse. Leur héliotropisme est tantôt positif comme chez les coraux et tantôt négatif. Beaucoup de coquillages disparaissent pendant le jour et ne se promènent que la nuit. Il en est de même du plankton dont les continuelles migrations en profondeur sont surtout sous l'influence de la diversité d’éclairement. Il s’enfonce le jour et remonte à la surface pendant l'obscurité. Enfin l’héliotropisme est quelquefois double de telle sorte que certains animaux recherchent la lumière faible et fuient la lumière forte. Des crustacés tenus dans l'obscurité courent d’abord vers la lumière forte, mais dès qu’ils en sont pour ainsi dire saturés, ils la fuient et retournent à l'obscurité. Ces considérations sont d’un intérêt considérable pour l’industrie des pêches.

La lumière possède une action sur la coloration de la peau des animaux et le développement des pigments est corrélatif de l’intensité lumineuse, L'influence s'exerce sur tout ce qui peuple le milieu, animaux et végétaux. C’est ainsi qu’on est amené à cette si curieuse propriété de la mimésie. par laquelle les habitants d’un même milieu assortissent leur coloration et qui est un si puissant moyen de protection dans la série animale. Les animaux de haute mer sont transparents ou d’un blanc argenté ce qui les dissimule aux recherches de leurs ennemis, la faune des algues floridées est rouge ou brune, les crustacés et les coquillages vivant parmi les polypiers des atolls, ont la coloration du corail mort. Il en est de même sur la terre ferme et au sein des océans. Certains poissons, crustacés et céphalopodes, y sont tellement sensibles qu'ils changent presque instantanément de couleur. Le résultat est attribuable à des contractions éprouvées par des cellules contractiles de diverses couleurs appelées chromatophores qui sont sous l'influence de l'œil de l'animal, car on supprime instantanément en lui la faculté

d'adaptation en l’aveuglant. Cette adaptation a lieu plus rapidement chez les jeunes que chez les vieux. Cependant beaucoup d'animaux d’abîmes sont brillamment colorés surtout dans les tons pourpres, rouges et orangés, grâce aux phénomènes de la. phosphorescence qui est très riche en rayons verts. On remarquera que le pourpre élant complémentaire du vert, il en résulte encore une protection pour l'animal ayant cette couleur qui par contraste, parait sombre et échappe ainsi à ses ennemis.

A la surface des eaux, il semble que, à part les poissons, les êtres aquatiques ne voient que la forme et la couleur des corps. Dans les abimes où ne pénètre pas la lumière du jour, on trouve des animaux aveugles par suite d’une atrophie des organes de la vision et d’autres qui sont munis d'yeux. Or, ces derniers doivent évidemment voir. La faune des cavernes qui sont absolument obscures est toujours privée d’yeux. Iles! probable que les animaux abyssaux aveugles doivent vivre dans la vase tout comme les taupes qui, à la surface même du sol, demeurent continuellement dans l'obscurité et ne possèdent que des yeux rudimentaires. La remarque n’est pas sans importance en paléozoologie, car une espèce aveugle lom de prouver un habitat profond indique seulement un habitat sombre, de même que la craie ancienne démontre l'existence, à l'endroit de son dépôt, non pas de grandes profondeurs mais d’un grand calme des eaux. Chez les espèces privées de vue, les organes de vision sont suppléés le plus souvent par d’autres organes tels, par exemple, que des tentacules. L’atrophie des yeux s’expliquerait encore par une migration de l'espèce de la surface vers la profondeur, cependant comme l'hypothèse laisse prise à des objections, la question ne saurait être considérée comme résolue. Walther suggère que les formes abyssales voyantes sont sans doute nektoniques tandis que les aveugles sont benthiques.

La phosphorescence à elle seule justifierait la présence des yeux. Presque tous les habitants des profondeurs émettent des lueurs très perceptibles à l’œil humain et probablement plus perceptibles aux organes plus sensibles des animaux abyssaux. Déjà à la surface même de la mer, les noctiluques, des bactéries, des

méduses, des pennatules et d’autres êtres encore sont phosphores-

cents. Les lueurs colorées qui inondent les abîmes doivent être d’une incroyable beauté. Cependant il doit être nécessaire d’être habitué à ce mode d’éclairement. Si un poisson de surface, dit le D' Regnard, était subitement entraîné dans les ténèbres relatives du fond, il y succomberait faute d’être en état de poursuivre sa proie et de s’en emparer. Leurs habitants ordinaires en profitent et en même temps ils y contribuent par la lueur qui s’échappe sans cesse de leur corps entier ou bien rayonne d'organes spéciaux régulièrement distribués par points alignés le long du corps, de plaques étalées sur la tête ou portées à l'extrémité de tentacules. Les bactéries qui adhèrent aux animaux morts ou vivants flottent dans l’eau ou recouvrent le fond d’une couche continue et le transforment peut-être en une nappe de lumière. M. de Folin a donné une frappante description du spectacle auquel il eut l’heureuse fortune d’assister, à bord du Talisman, à la suite d’un coup de drague qui revint chargé d’animaux phosphorescents.

« Un soir que le chalut avait été mouillé assez tard par une assez grande profondeur, comme il ne pouvait rentrer à bord que le lendemain matin de bonne heure, chacun était allé dans son lit en attendant le retour de l'instrument. Il eut lieu vers trois heures, par un temps fort obscur ; remontés sur le pont assez à temps pour le voir paraître à la surface de l’eau, il nous fut facile de reconpaître qu'il montrait de nombreuses lueurs : cette particularité n’inspira d'abord que peu d'intérêt; la mer présentant souvent les mêmes effets lorsque quelque frottement ou quelque choc l’agitent.

« Mais combien la surprise fut grande lorsqu'on put retirer du filet un grand nombre de Gorgonidés ayant le port d’un arbuste et que ceux-ci jetèrent des éclats de lumière qui firent pälir les vingt fanaux de combat qui devaient éclairer les recherches et avaient pour ainsi dire cessé de luire aussitôt que les polypiers se trouvèrent en leur présence.

« Cet effet inattendu produisit d’abord une sorte de stupéfaction qui fut générale, puis on porta quelques spécimens dans le labo-

ratoire où les lumières furent éteintes. Dans l'obscurité profonde

de cette pièce, ce fut pour un instant de la magie. Nous eûmes

sous les yeux le plus merveilleux spectacle qu'il soit donné à l'homme d'admirer. De tous les points des tiges principales et des branches du polypier s’élançaient par jets des faisceaux de feux dont les éclats s’atténuaient puis se ravivaient pour passer du violet au pourpre, du rouge à l’orangé, du bleuâtre à différents tons de vert, parfois au blanc du fer surchauffé. Cependant la couleur bien dominante était sensiblement la verte; les autres n’apparaissaient que par éclairs et se fondaient rapidement avec elle. Si pour aider à se rendre quelque peu compte de ce qui nous charmait, je dis que tout ceci était bien autrement beau que les plus belles pièces d’artifice, on n’aura encore qu’une bien faible idée de l'effet produit et pourtant je ne puis rien trouver d'autre pour comparer le phénomène. D’une extrémité à l’autre du laboratoire, à une distance de plus de six mètres, nous pouvions lire comme en plein jour les caractères les plus fins d’un journal.

« Le phénomène n’eut pas une longue durée.

« La vie s’éteignait peu à peu chez ces animaux, la vivacité des éclats diminuait à chaque minute, les feux s’en allaient mourant avec l’organisme. Au bout d’un quart d'heure, leur pâleur dernière disparaissait elle-même pour ne laisser au polypier que laspect morne et sombre d’une branche desséchée. »

La phosphorescence du plankton explique les phénomènes si connus désignés sous le nom de phosphorescence de la mer et qui n’appartiennent en rien à l’eau elle-même mais aux êtres vivants qui y flottent. C’est encore à la présence d’animaux qu'est due la mer de lait, fréquemment observée dans l'océan Indien et qui donne à la surface de l’eau l'aspect d’une vaste plaine de neige éclairée d’un reflet crépusculaire.

La couleur sous laquelle la mer frappe l'œil d’un observateur est la résultante d’une multitude d’actions. Pour la constituer telle qu’elle est aperçue, entrent les variables qui viennent d’être étudiées et particulièrement l’absorption lumineuse. Puisque l’eau absorbe les rayons rouges plus que les rayons bleus, il est évident qu’elle

doit paraître bleue par réflexion, car la lumière réfléchie est la portion de lumière blanche qui n’ayant pas été absorbée est renvoyée à l'observateur. Les particules infiniment fines tenues en suspension et qui diffusent la lumière à courte longueur d’onde, c’està-dire le bleu, augmentent encore l'effet produit. Il convient d’y joindre, pour les eaux peu profondes, la couleur du fond qui transparait à travers la couche liquide relativement mince qui la recouvre. Un fond de sable blanc, des herbiers verts ou brun foncé, des vases plus ou moins bleuâtres modifieront diversement la nuance. Dans chaque cas, l’état de calme ou d’agitation des flots introduira une variable, parce que les vagues troubleront le fond et feront remonter jusqu’à la surface les sédiments terreux. Le commandant Cialdi attribuait à cette influence une importance considérable. Si une mer reçoit la décharge d’un vaste fleuve aux eaux troublées et colorées par des particules d’une nuance spéciale, sa coloration se modifiera en conséquence et elle sera affectée par les différences de saison qui changeront la nuance du fleuve et le volume de son débit. L’Amazone et le Congo qui charrient des boues rouges, rougissent l'Atlantique jusqu’à une assez grande distance de la côte, les eaux jaunes chargées de less du Hoang-Ho communiquent à la mer Jaune la couleur qui lui a valu son nom. La question relève plus du simple bon sens que de la science véritable.

On a attribué à la quantité variable de sel dissous une influence sur la coloration de la mer. L'hypothèse est assez peu plausible et l’on a peine à croire que des variations de salinité aussi faibles que celles qui sont constatées produisent des différences de nuances aussi grandes que celles que présente l’océan. On en dirait autant de la température. Il est plus probable que la véritable cause est la proportion de plankton végétal et animal qui est en relation étroite avec la salure et la température. Cette influence, toute naturelle, est considérable. Les diatomées donnent la nuance vert olive fréquente dans les eaux polaires; d’autres algues communiquent une couleur rouge sang. Ce phénomène est fréquent dans la mer Rouge et il a peut-être valu à celle-ci sùn nom, à moins que

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la mer Érythrée ne soit celle qui baigne les rivages habités par « les hommes au teint rouge » des auteurs anciens. Au voisinage du cap Horn, l’océan est souvent sillonné de larges et longues bandes rouge brun ondulant au loin sur les vagues et qui sont dues à des quantités immenses d’un très petit crustacé. Des navires ont rencontré de vastes espaces d’eaux rendues jaunes par une pluie de pollen amenée par des vents soufflant de terre. Les matières organiques en dissolution colorent l’eau en vert ainsi qu'on le reconnaît pour beaucoup de lacs de montagnes. Plusieurs mers portent des noms de couleurs : la mer Vermeille en Californie, la mer Rouge, la mer Jaune dont l’origine a été indiquée. La mer Blanche serait en réalité la mer Sainte à cause du célèbre couvent construit près d’Arkhangel et qui est un lieu de pèlerinage très fréquenté, tandis que la mer Noire, l’ancien Pont-Euxin ou mieux Axin, devrait son nom aussi bien en langue russe qu’en langue turque, non à sa couleur qui ne diffère pas sensiblement de celle des autres mers, ni à ses tempêtes qui ne sont ni plus mi moins terribles que les autres, mais à l’inhospitalité de ses bords aux côtes dépourvues d’abris, sans phares, permettant aux navires de s’approcher de la terre et de s’y refugier en cas de besoin. On pourrait presque dire que, pour ces deux mers, il s’agit plutôt de couleurs morales que de couleurs physiques.

Il serait utile de pouvoir désigner d’une façon précise telle ou telle coloration de la mer. C’est le problème de la notation des couleurs qui depuis si longtemps exerce la sagacité des chercheurs. Malheureusement les résultats obtenus jusqu'ici sont médiocrement

satisfaisants. Forel a imaginé une gamme de teintes qui, malgré des

inconvénients sur lesquels il faut bien passer, faute de mieux, constitue encore l'instrument qui répond le moins mal au but proposé. On prépare deux solutions, l’une bleue, l’eau céleste des pharmaciens, en dissolvant 1 gramme de sulfate de cuivre dans 9 grammes d’ammoniaque et 190 grammes d’eau distillée, et l’autre jaune en dissolvant 1 gramme de chromate de potasse dans 199 srammes d'eau. On mélange ensuite en proportions diverses ces deux liqueurs types qui donnent toute une série de verts dont chacun