LE CHALUT DESCEND

est distingué par la proportion de liqueur jaune contenue. Ainsi par exemple un mélange de 2 volumes de liqueur jaune et 8 volumes de bleu portera le numéro 2 ; la solution type bleue aura le numéro 0 et la solution type jaune le numéro 10. Les liqueurs sont enfermées dans des tubes en verre blanc transparent, scellés à la lampe, rangés les uns à côté des autres par degrés aussi serrés qu’on le. voudra dans un cadre en bois. On observe la mer et on identifie sa coloration à celle d’un des tubes de la série dont on prend le numéro.

Il importe de ne pas se faire d’illusion. Pour un observateur placé à la surface de l’eau, la coloration de la mer n'existe réellement pas; elle dépend de trop de causes : couleur propre de l’eau qui est bleue, absorption lumineuse et réflexion, finesse et quantité des particules en suspension, diffusion, nature et quantité des matières dissoutes, intensité de la lumière, nébulosité et coloration du ciel, hauteur du soleil au-dessus de l'horizon, température et salure, état d’agitation, direction du mouvement des vagues par rapport à l'observateur; nature, dimensions et quantité des matières minérales ou végétales grossières en suspension et qui proviennent de la nature géologique du fond ; äe la profondeur, de la force, de la durée et de la direction de l’agitation superficielle, de la présence d'animaux en relation avec les conditions de température, de salure, d’éclairement, de courants ; de la profondeur variable à laquelle ils s’enfoncent sous l'influence des plus légères modifications éprouvées par la mer et par l’atmosphère. Comment tenir compte de tant de variables dont certaines affectent non seulement le point observé mais encore le point particulier d’où est faite l'observation, de sorte que, s’il était possible à un même observateur d'examiner en même temps de deux points différents, le même espace de mer, il ne le noterait pas de la même façon ?

Un seul procédé semble de nature à fournir les renseignements les plus exempts des variables accessoires, celui d’Aitken et de Forel qui ont fait usage d’un miroir à 45 degrés immergé à très faible distance dans l’eau et montrant la coloration de celle-ci sur une tranche en quelque sorte infinie, immédiatement au-dessous de

la surface, Dans ces conditions, la comparaison avec une gamme de Forel, perfectionnée si possible, fixerait pour des eaux différentes, les chiffres les plus comparables entre eux. La méthode serait cependant encore imparfaite, parce que l'intensité même de la lumière resterait non évaluée et il serait encore difficile de comparer exactement deux teintes l’une plus sombre que l’autre. Je me suis livré à quelques expériences en mer avec le miroir à 45 degrés. J’ai constaté d’abord son excellent fonctionnement et ensuite la variété extrème des teintes vertes de l’eau selon la localité. Pour les apprécier et les noter, l'échelle de Forel, telle qu’elle est, est insuffisante. Il faudrait la rendre en quelque sorte plus précise, plus sensible et capable d'indiquer les diverses intensités d’une même nuance. J’ai dans ce but construit une lunette au moyen de deux prismes colorés l’un en bleu l’autre en jaune, de la même teinte que les liqueurs types de Forel. Ces prismes dont l'intensité de coloration passe de zéro au maximum, sont gradués par rapport à l'échelle de Forel. On les amène devant une fente et on y fait varier à volonté la proportion de rouge et celle de jaune, de sorte qu'il suffit alors de mesurer sur une échelle l’épaisseur de chaque prisme en face de la fente, pour obtenir le rapport de ces épaisseurs, c'est-à-dire la teinte exacte de l’eau de mer vue dans le miroir à 45°.

Pour en terminer avec ce qui concerne l'optique des eaux, nous parlerons rapidement de l'indice de réfraction de l’eau et de la polarisation de la lumière réfléchie par la mer, propriété sur lesquelles on s’est appuyé pour imaginer deux instruments à l’aide desquels on espérait résoudre plusieurs problèmes d’une haute uülité pratique.

L'indice de réfraction d’un milieu est le rapport existant entre les vitesses respectives de la lumière au sein de ce milieu et dans l'air. Cette donnée se mesure sur une faible quantité de matière, en l'espèce, pour l’eau de mer, sur quelques grammes et l'opération s'exécute, quand on possède l'instrument approprié, avec rapidité et précision. Comme l'indice de réfraction de l’eau de mer est en rela- : tion avec la quantité des sels dissous et par conséquent avec la

L'OPTIQUE. LA COMPRESSIBILITÉ. LA DENSITÉ DE LA MER 243 ù

À densité, variable d’une grande importance pratique parce qu’elle 4 permet d'étudier la circulation océanique, on a pensé que la mesure % de la densité par l'indice de réfraction serait avantageuse. Hilgard, de l « U. S. Coast Survey », a eu cette pensée et a fondé sur elle n une méthode. Malheureusement l'indice de réfraction est fortement \ modifié par la température qu’on n’est jamais assuré de maintenir L: constante sur une aussi petite quantité de liquide, ni même de pouvoir exactement évaluer. Or, il faut connaïtre la densité de l’eau à une température fixe, zéro par exemple, et en l’adoptant on serait amené à de sérieuses complications expérimentales, surtout à bord * d’un navire, et à la température qu'avait l’eau en place dans les D profondeurs de la mer. On y parviendrait il est vrai au moyen i de corrections, mais par suite des faibles quantités de matière sur lesquelles on opère, de la difficulté de connaître la température expérimentale exacte, les corrections devraient subir des corrections elles-mêmes d’une précision douteuse. La rigueur à du résultat final, quel que soit le nombre des décimales qui le représente, est donc illusoire. Or un résultat erroné est d'autant ÿ x plus dangereux qu'il est représenté par plus de décimales, car on 4 est porté à y avoir confiance et l'on est ainsi conduit inconsciemment à d'énormes erreurs. C’est un résultat hypocrite contre lequel on ne saurait trop se tenir en garde. La méthode de Hilgard n’est M plus employée et son abandon est justifié.

1 Un autre instrument a beaucoup fait parler de lui autrefois, Le É polariscope qui devait servir à signaler les écueils à simple vue.

Arago qui l'avait imaginé s’était appuyé sur le principe suivant.

En lumière réfléchie, la mer est bleue, en lumière transmise elle | est verte. En mer profonde où aucune lumière n’est transmise, l'eau

est franchement bleue, tandis qu’en mer peu profonde, sur un haut-

4 fond, la lumière est en partie réfléchie et en partie transmise par 2 le fond lui-même qui, à travers la couche d’eau peu épaisse qui le

recouvre, envoie à l'œil de l’observateur la lumière qui lui est

d'abord parvenue de haut en bas depuis la surface et qui a

| accompli ensuite un second parcours de bas en haut à travers

À l'eau. Cette dernière offrira alors une nuance générale bleue avec

mélange d’un peu de vert. L’œil aveuglé par la masse de la lumière totale est hors d’état de faire la part de l’une ou de l’autre et voit tout en bleu. Mais la lumière bleue réfléchie étant en partie polarisée en conséquence même de sa réflexion, peut être éteinte au moyen d’un analyseur, nicol ou autre, disposé de façon à ce que sa section principale soit perpendiculaire au plan de vibration des rayons polarisés. La lumière verte, non polarisée, n’éprouve aucun changement et devient par suite perceptible. Il en résulte que regardé à travers l'instrument, un haut-fond isolé dont l’emplacement serait invisible à l’œil nu, se détacherait en vert sur un fond sombre s’il était examiné à travers un analyseur. L'hypothèse des deux colorations de la mer est inexacte, l'instrument ne donne donc pas le résultat espéré. Les phénomènes naturels s’accomplissent rarement avec la rigueur théorique, de multiples causes accessoires viennent les troubler et le polariscope d’Arago est tombé dans l'oubli.

La compressibilité est la propriété que manifestent les corps d'occuper un volume moindre lorsqu'ils sont soumis à une compression. On appelle coefficient de compressibilité la diminution que subit l’unité de volume du corps pour l'unité de compression. Aïmé songea le premier à mesurer cette caractéristique de l’eau de mer.

Frappé des nombreuses causes d’inexactitude que présentaient les méthodes employées pour des mesures analogues en 1761 par John Canton, ensuite par Perkins et Œrstedt et plus tard encore par Sturm et Colladon, ainsi que des dangers qu’elles font courir à l’expérimentateur, Aimé, afin d'obtenir les coefficients de compressibilité de divers liquides, eut l’idée ingénieuse de tirer parti de la mer, machine à compression naturelle qui permet d'évaluer avec précision les pressions et d'étendre très loin leurs limites.

A l'air libre, au niveau de la mer, la hauteur barométrique normale de 76 centimètres de mercure, soit en poids 1 034 grammes si le tube barométrique possède une section de 1 centimètre, représente la pression que supporte chaque centimètre carré de surface.” Cette pression, tant qu’on ne quitte pas les continents et quelle que

soit l'altitude à laquelle on s’élève, ne subit que des variations presque insignifiantes puisqu'il faut plus de 100 mètres de diftérence de niveau pour que la colonne barométrique s’abaisse de 1 centimètre. Or les plus hautes montagnes du globe n’atteignent pas 9 000 mètres.

Mais si l'air ne pèse que 1 gr. 3 par litre, l’eau des mers sous le même volume, pèse environ 1 gr. 026, c’est-à-dire plus de 1 kilogramme et le mercure 13 kilogr. 6. Il en résulte, en prenant les chiffres ronds, que par chaque profondeur de 10 mètres, chaque centimètre superficiel d’un corps immergé supporte une pression de 1 atmosphère supplémentaire. Les profondeurs de la mer dépassant 9 000 mètres, sous une telle colonne d'eau, il supportera par centimètre carré de surface, 900 atmosphères soit 900 kilogrammes. Des pressions aussi formidables agiront mécaniquement et physiquement sur l’eau, chimiquement sur les phénomènes d'ordre chimique et biologiquement sur les êtres vivants.

Aimé se servit pour ses expériences d’une sorte de thermomètre ouvert et deux fois recourbé sur lui-même. Dans le réservoir il enfermait le liquide à étudier et remplissait le tube avec du mercure qui, lorsque l’appareil était descendu dans la mer, se comprimait et se déversait en partie par une pointe effilée dans le réservoir où il restait désormais emprisonné. Il suffisait de connaître le poids de mercure déversé, latempérature et la profondeur donnant la pression subie ainsi que quelques autres variables, toutes mesurables, pour évaluer la compressibilité du liquide et en calculer le coefficient. Aimé opéra sur l’eau de mer, l’eau douce, l'alcool, les acides acétique, oxalique, sulfurique, chlorhydrique et l’'ammoniaque. Il établit expérimentalement les lois de la compressibilité jusqu’à 220 atmosphères, grâce à des immersions dans la mer à 2 200 mètres de profondeur au bout d’un fil de sonde.

La compression est proportionnelle à la pression ; le coefficient de compressibilité augmente quand sa température s'élève et dimi-

nue à mesure que s'accroît la quantité des sels en dissolution. Aimé appliqua le même procédé aux gaz qu'il chercha à com-

primer jusqu’à leur liquéfaction. Reprenant ceux qui avaient résisté à Faraday, il réussit avant 1845, à liquéfier l'hydrogène bicarboné, le bioxyde d’azote et l’oxyde de carbone; il échoua pour l'oxygène, l'hydrogène et l’azote. Comme application pratique de ces lois, il conseilla dans tous les sondages, afin d'éviter l’inconvénient qui résulte de la courbure prise par la ligne de sonde sous laction, des courants et qui fausse par excès les évaluations de profondeur, de fixer près du plomb un de ces piézomètres rempli d’un liquide de coefficient de compressibilité connue. Les profondeurs seraient alors évaluées non plus par la longueur de ligne filée, mais d’après la compression subie par le liquide indiquant l’exacte distance verticale comprise entre le plomb et la surface de la mer.

Les mesures d’Aimé sur l’eau de mer furent reprises en 1851, en France par Wertheim et Grassi et, beaucoup plus tard, par M. M. Mohn de l'expédition du Vôringen et Buchanan de celle du Challenger.

Le coefficient de compressibilité de l’eau de mer est fable : À litre d’eau descendu à 1 mètre de la surface c’est-à-dire soumis à la pression de 1 mètre d’eau se comprime de 0,0000046614 environ. Cette correction ne laisse pas de devenir importante pour des profondeurs considérables ét elle doit être absolument prise en considération s’il faut, par exemple, se rendre compte au moyen de la densité, du rôle dynamique que joue un litre d’eau pris en un point quelconque au sein de l'océan. Dans ce cas, il est indispensable, pour comparer entre eux deux échantillons différents et découvrir leur mouvement réciproque l’un vers l’autre, de les considérer tels qu’ils agissent en réalité en conséquence de la position même qu'ils occupent et des conditions dans lesquelles ils se trouvent, c’est-à-dire à leur température et à leur volume 2n situ, double variable qui vient modifier la valeur des densités telles qu’il est possible de les mesurer à la surface.

La compressibilité affecte la masse des eaux et non pas la quantité de gaz — en particulier l’air atmosphérique — qui s’y trouve en dissolution et qui reste toujours, quelle que soit la profondeur, à la simple pression d’une atmosphère. Le fait est de la plus extrême

importance en biologie, car il touche aux phénomènes de la respiration c’est-à-dire à l'existence même des êtres habitant les abîmes. L'animal supporte sur ses tissus l'énorme pression de 1 atmosphère par 10 mètres de profondeur, soit 100 kilogrammes environ par centimètre carré ; il y est insensible parce qu’elle s'exerce aussi bien de l’intérieur de son corps à l'extérieur que de l'extérieur vers l’intérieur, et il s'établit un équilibre auquel il est d’ailleurs adapté, mais il respire toujours comme à la surface. Aimé admettait que l’eau est en quelque sorte poreuse et, depuis le haut jusqu’en bas, en continuelle communication avec la surface, c’està-dire avec l'atmosphère, par des canalicules infiniment fins. Pour mieux faire saisir la différence, il comparait la couche d’eau la plus profonde à la brique posée à la base d’un édifice qui supporte, il est vrai, dans sa masse la pression de tout le poids de l'édifice reposant sur elle quoique l'air y reste à la pression atmosphérique, parce qu’elle est poreuse et communique en toutesses parties avec Patmosphère par les milliers de petits canaux qui la sillonnent dans tous les sens.

La conséquence intéresse la pratique. Les premières bouteilles à recueillir l’eau de mer avaient été fabriquées avec des parois très épaisses dans le but de les rendre capables de résister aux énormes quantités d’air que l’on croyait dissoutes dans l'eau des grandes profondeurs et qui, l'appareil étant remonté fermé à la surface, pour éviter le mélange des eaux, devaient tendre à faire éclater la bouteille transformée ainsi en une sorte de projectile explosible. Il n’en est rien; Aimé l'avait reconnu. Le commandant Wille du Vôringen, afin de vérifier de nouveau la question, avait imaginé une bouteille métallique dans laquelle les gaz, s'ils se dégageaient à la suite de la cessation de pression, devaient se rendre dans un tube de verre très résistant et devenir ainsi visibles de l'extérieur. On n’aperçut rien. Plus tard, l'expérience fut encore une fois reprise par M. Richard et le fait de nouveau confirmé. Loin donc de forcer l'épaisseur des bouteilles ce qui les rend lourdes et par conséquent oblige à n’en attacher qu’une seule, deux au plus, sur un même fil de sonde, il faut les rendre aussi minces que possible

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et, pour parer à la dilatation de l’eau contenue et provenant de la décompression, les munir au cas, assez rare d’ailleurs où elles seraient absolument étanches, en un point quelconque, d’un simple tube en caoutchouc susceptible de supporter la très faible dilatation indiquée par le coefficient de compressibilité de l’eau elle-même, soit 0,0000046614 par litre de liquide et par mètre de profondeur atteinte.

Cependant, dans les dragages profonds, lorsque les poissons sont remontés brusquement, ils se présentent généralement en assez triste état, les yeux hors de la tête, les écailles détachées, la vessie natatoire terriblement dilatée et faisant hernie hors de Ia bouche. L'effet est dû à la décompression rapide. Sans compter qu’à lui seul, nous le savons, le changement de température du froid du fond au chaud de la surface tue les poissons. Pour y obvier, les pêcheurs de Cuba qui vont au loin, avec des bateauxviviers, pêcher à grande profondeur, ont soin dès que l'animal arrive tout distendu sur le pont, de se hâter de donner issue aux gaz en perçant la vessie natatoire d’un coup de poinçon. L'animal immédiatement rejeté dans le vivier du bateau, peut être ramené vivant au port.

Le D' Regnard a étudié synthétiquement les effets de la pression sur les êtres vivants en continuant les expériences qu'avait exécutées Paul Bert et qui avaient amené celui-ci à reconnaître que dans l'air, la pression n’agit pas mécaniquement mais en changeant le milieu chimique où vivent les êtres, de sorte qu’elle influence puissamment les phénomènes de la vie. Regnard a démontré qu’il en était de même au sein des eaux.

Les expériences ont consisté à enfermer les êtres dans des tubes de verre à ouverture capillaire remplis d’eau et complètement immergés dans de l’eau contenue dans un épais manchon en acier fondu où l’on opérait une pression au moyen de la machine de Cailletet. La pression s’exerçant à la fois à l’intérieur et à l’extérieur du tube, celui-ci ne courait aucun risque de rupture. Il a même réussi à observer d’une manière continue des animaux vivants en pratiquant dans le manchon métallique deux ouvertures en face

Vune de l’autre, bouchées par des glaces de Saint-Gobain très

épaisses, polies et à faces plan-parallèles. En se plaçant dans l’obscurité et en faisant traverser le système par un faisceau lumineux, on peut projeter sur un écran et montrer à un nombreux auditoire les phases des phénomènes.

A 400 atmosphères, la levure de bière et une solution sucrée mises en présence, ne donnent pas de fermentation. Les bactéries unicellulaires demeurent en- vie latente. Si par exemple des diatomées, par une cause quelconque, sont entrainées de la surface où elles vivent, dans les profondeurs et parviennent à 4000 mètres, elles entreront en une sorte de sommeil. Si après peu de temps on supprime la compression, les êtres se réveillent et continuent leur évolution ; au cas où la compression se prolonge, ils périssent. Il en est évidemment de même dans l'océan. Dans l’appareil de Regnard, les matières animales n’entrent pas en putréfaction. Au fond de la mer les cadavres se conserveraient donc indéfiniment s’ils n'étaient pas dévorés par les animaux. Cependant des microbes spéciaux existent dans les profondeurs. On a abordé leur étude qui réserve de nombreuses surprises et est certainement appelée à devenir une branche très importante de l’océanographie. On a également introduit dans des tubes des ferments solubles tels que de la salive et du suc gastrique qui n’ont pas souffert de la pression et ont ainsi prouvé synthétiquement que la digestion s’accomplissait au fond des eaux comme à la surface.

Les infusoires et même des animaux d’ordre plus élevé manifestent des phénomènes identiques. Leurs tissus s'imbibent d’eau, ils entrent en vie latente ; la pression étant supprimée, s’il ne s’est pas écoulé trop de temps, l’eau en excès est éliminée, l’animal se réveille ; si la pression persiste, il meurt.

L'expérience est particulièrement intéressante sur des poissons. À 100 atmosphères, c’est-à-dire à 1 000 mètres de profondeur, on ne constate eneux qu’uneexcitation particulière ; à 200 atmosphères, l'animal est comme endormi ; à 300 atmosphères il commence à mourir ; à 400, il s’est produit du tétanisme et du coma ; le cadavre est rigide, gonflé, aussi dur que du bois. Dans l'océan, les pois-

sons de surface ne peuvent donc descendre que vers 2500 ou 3000 mètres. Au-dessous de 4000 mètres habite la faune spéciale des abîmes.

On se rend aisément compte avec l'appareil, de la façon dont la pression agit sur les tissus musculaires et nerveux. L'eau les remplit, les gonfle et, à la décompression, n’ayant pas la possibilité de s'échapper, elle les dilacère. La compression trouble fortement aussi les phénomènes de la circulation ; le développement des embryons s'arrête entre 300 et 400 atmosphères, nouvelles preuves que la profondeur de 4000 mètres est bien la limite séparant la faune superficielle de la faune abyssale.

En définitive, comme le dit Regnard, la pression comprime le protoplasma et comme il est plus compressible que les gaines conjonctives qui le renferment, il se retire laissant une partie de cellesei vides. L’imbibition et l’endosmose, cette propriété qui règle le passage des liquides différents à travers les membranes animales, se combinent alors pour remplir d’eau ces gaines et remplacer le protoplasma absent. À la décompression, le plasma reprend son volume, mais l’eau n’a pas le temps de s’en aller ; le tissu semble donc gonflé et, en réalité, il a augmenté de poids.

Il nous reste à nous occuper d’une dernière propriété physique de l’eau de mer, son poids spécifique.

Le poids spécifique de l’eau de mer est le rapport entrele poids de l’unité de volume de cette eau et le poids du même volume d’eau distillée, Comme les corps changent de volume selon la température, il convient de fixer les températures de l’eau de mer et de l’eau distillée choisies pour opérer les mesures. Si pour cette dernière on adopte + 4°, température de son maximum de densité, le poids spécifique porte le nom de densité et se rattache au système métrique, La température de l’eau de mer peut et doit être quelconque à la condition d’être spécifiée dans chaque cas. La densité est d'ordinaire figurée par le symbole S\ dont il est fait un fréquent usage en océanographie, car il représente la donnée essentielle permettant de se rendre compte de la cireulation océanique.

La méthode la plus simple pour prendre une densité consiste à opérer à la température de 0°, celle de la glace fondante et qui pratiquement est d’une extrême commodité. Il n’est aucun physicien qui ne sache combien il est difficile d’entretenir une température rigoureusement constante autre que celle de 0°. On emploie la méthode du pyenomètre, vase en verre en forme de double réservoir réuni par un tube étroit portant un repère et bouché à l’émeri. On remplit le pycnomètre d’eau de mer, on ferme avec le bouchon, on place dans la glace, on établit la coïncidence exacte du liquide avec le trait d’affleurement en aspirant avec un tortillon de papier à filtre le liquide en excès. Dès que le niveau est devenu permanent, on pèse. On a préalablement exécuté la même opératon avec de l’eau distillée en corrigeant le poids trouvé qui se rapporte à 0°, par le calcul, au moyen d’un coefficient connu permettant de le ramener à ce qu’il serait à + 4°; on divise ces deux nombres l’un par l’autre et l’on obtient la densité S? qui est dite normale à zéro et qui varie avec les divers échantillons d’eaux.

La densité normale caractérise l'échantillon en soi, d’une façon statique, mais elle ne saurait servir directement à élucider le rôle dynamique que jouait cet échantillon au sein de l'Océan, à l’endroit où on l’a recueilli dans les conditions où il se trouvait au moment où il était actif et où il faut artificiellement le replacer. Il y possédait une température particulière 8 qui a été soigneusement mesurée par

un thermomètre attaché à la bouteille à l'instant de la récolte et, s’il :

a été pris dans la profondeur, un volume différent de celui qu’il présentait pendant qu’on mesurait sa densité puisqu'il était comprimé sous le poids d'une colonne d’eau correspondant à la profondeur. Cette dernière correction de compressibilité est facile à faire par le calcul, connaissant le coefficient de compressibilité. L'autre correction, un peu plus compliquée, oblige à se servir de tables préalablement dressées, ou mieux d’un graphique.

Pour établir le graphique, ce qui revient en définitive à chercher le coefficient de dilatation correspondant à chaque densité d’eau de mer, j'ai pris une série de densités d’un même échantil-

lon à des températures différentes comprises entre les limites cons-

nn

tatées dans l'océan, entre — 6° et + 35°, par exemple et j'ai tracé la courbe des résultats obtenus par rapport à deux axes de coordonnées rectangulaires sur l’un desquels sont comptées les densités et sur l’autre les températures. On recommence avec un autre échantillon d’eau ou, si on le préfère, avec le même, étendu d’eau distillée, ce qui diminue sa densité, ou concentré par évaporation, ce qui l’augmente. On couvre ainsi la feuille de papier où sont rapportés les résultats de nombreuses courbes entre lesquelles on trace par interpolation graphique les courbes définitives que, pour plus de régularité, on s’astreindra à faire passer à intervalles égaux et convenablement rapprochés d’une ligne verticale correspondant à une différence constante de densité à une même température.

Si on a obtenu expérimentalement la densité S? à zéro d'un échantillon quelconque, il sera aisé, au moyen du graphique, de la ramener à ce qu’elle serait à une température quelconque #. Pour cela, les densités étant, sur le graphique, comptées verticalement ou en ordonnées, et les températures en abscisses, sur ordonnée 0° et à la hauteur correspondant à la densité S;, on marquera un point. On se reporte alors à l’ordonnée correspondant à £, on divise l’intervalle compris entre deux courbes successives proportionnellement aux intervalles indiqués par le point marqué

sur l’ordonnée 0°. La hauteur verticale ainsi obtenue, lue sur,

l'axe des y ou des ordonnées, fournira la densité S’. Dans le cas ordinaire, £ sera la température in situ que possédait l’eau étudiée au sein de l’océan, au moment et à l'endroit où on l’a récoltée. On la désigne habituellement par la lettre 0 de sorte que le symbole nS; après correction de la compression à x» mètres de profondeur, représentera exactement la densité de l’eau in situ ou, en d’autres termes, le rapport entre le poids de l’eau à n mètres de profondeur et à la température 6 et Le poids du même volume d’eau disüllée à la température de + 4° du maximum de densité de cette eau distillée.

Pour résumer, car on ne saurait trop insister sur ces données fondamentales, l’eau de mer est caractérisée statiquement par la

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valeur du symbole S°, densité normale et dynamiquement par le symbole n$;, densité in situ. Dans le cas d’un échantillon de surface, il va de soi que la correction de compressibilité est supprimée.

La mesure d’une densité normale est une opération sinon compliquée du moins délicate exigeant des pesées précises qui ne saurait s’exécuter à bord d’un navire en cours de campagne. Sauf exceptions, le travail sur le terrain consiste à récolter les échantillons et celui du laboratoire à les étudier. On se borne à recueillir les échantillons en séries verticales et à intervalles aussi rapprochés que possible au moyen de bouteilles dont la plus commode est sans contredit celle imaginée par le D' Richard à cause de sa grande légèreté qui permet d’en superposer plusieurs à intervalles connus sur un même fil de sonde. On se livre ensuite dans le laboratoire, à terre, avec toutes les précautions requises pour une

donnée aussi importante, aux mesures et aux dosages que comporte

une analyse complète d’eau. Cependant il est des cas où l’on se contente d’une précision un peu moindre à condition d’obtenir immédiatement un chiffre suffisamment approché ; on se sert alors d’un aréomètre. Marsigli avait deviné l'intérêt des mesures aréométriques de l’eau de mer ; il déclarait leur précision supérieure à celles fournies par la balance. IL avait même construit un instrument spécial et recueilli un certain nombre de données dans la région des côtes de Provence où il était obligé de se cantonner. Malheureusement, la chimie qui lui était indispensable n’était pas encore née. Il ne pouvait donc, comme tous ceux qui sont trop en avance sur leur temps, donner à ce qu’il apercevait de trop loin avec les yeux de son esprit, la rigueur qu'à si juste titre exige la science moderne. L’aréomètre le plus pratique et le plus précis employé aujourd’hui est celui dont s’est servi M. Buchanan à bord du Challenger.

L’aréomètre est essentiellement un flotteur qui enfonce plus ou moins dans le liquide où on l’immerge suivant que la densité de celui-ci est plus faible ou plus forte. Si on observe le niveau de la flottaison, il est facile de calculer la densité,

L’instrument de Buchanan est de la classe de ceux que l’on nomme à volume variable et à poids variable. Il consiste en un réservoir cylindrique en verre lesté à sa partie inférieure à la la façon ordinaire des pèse-acides, pèse-lait ou pèse-alcool, par une ampoule contenant du mercure et surmonté d’une tige creuse en verre, très fine, parfaitement cylindrique et portant une division en parties d’égale longueur qui sont en même temps d’égal volume. Au bout de la tige on emboîte un plateau léger en aluminium susceptible d’être chargé à volonté de poids supplémentaires. On a gradué à l'avance l'instrument de manière à connaître son poids total et son volume depuis le bas jusqu’au niveau de chacune des divisions de la tige. On verse l’eau à expérimenter dans une éprouvette et comme on est alors le plus souvent à bord, on suspend celle-ci par des cordelettes à un crochet fixé dans le plafond de la cabine et on laisse osciller librement au roulis et au tangage. On note la température au moyen d’un thermomètre gradué en dixièmes de degré; on remplace le thermomètre par l’aréomètre surmonté de son plateau dans lequel on a placé des poids en quantité suffisante pour que l’affleurement ait lieu le long de la tige. On lit la division à laquelle arrive le niveau de l’eau et on cherche dans la table d'étalonnage annexée à chaque instrument, en regard du numéro de la division, le volume immergé ; on le corrige de la température indiquée par le thermomètre au moyen d’une table préalablement calculée, on note le poids total de l'instrument et des poids ajoutés en surcharge pour obliger l’affleurement à s’effectuer le long de la tige, on divise le second nombre par le premier et le quotient représente la densité de l’eau en expérience à la température de cette expérience. L’usag'e du graphique permettra d’ailleurs, en cas de besoin, de ramener cette densité à ce qu’elle serait à n'importe quelle autre température.

On a imaginé d’autres modèles d’aéromètres, les uns à poids invariable et volume variable, d’autres à immersion totale ; on a adressé certaines critiques à l'instrument de Buchanan. Depuis vingt ans, j'ai beaucoup étudié la question, j'ai pris beaucoup de densités à la mer et dans le laboratoire et mon avis formel est

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qu'à bord d’un navire, aucun ne lui est préférable et qu’en opérant 1 convenablement, il fournit la densité de manière à permettre d’en “4 affirmer la valeur avec une approximation de trois à quatre unités du cinquième ordre. On ne saurait exiger davantage et il ne reste qu’à souhaiter d’avoir plus de données prises avec cet instrument, : 4 ‘M car on aurait plus de lumières qu’on n’en possède sur la circulation à océanique. Le seul désavantage réel est qu’ilexige, pour fonctionner, À un volume d’eau suffisant pour remplir l’éprouvette, c’est-à-dire : 3 relativement considérable, et ce motif empêche de l’employer pour L mesurer des densités d'échantillons d’eaux en séries dont on ne possède jamais que de faibles volumes, 200 centimètres cubes environ ÿ 4 pour lesquels on est forcé de prendre le pycnomètre. Fort de ma | très longue pratique, je ne saurais trop recommander l’aréomètre 5e de Buchanan. à

Quel que soit l’état d’agitation de la mer, le système composé à E d’un flotteur en équilibre dans un liquide contenu dans une éprou- de e vette oscillant librement, le niveau de la flottaison demeure abso- 1 lument fixe. Je me suis appuyé sur cette remarque pour construire une balance destinée à peser de petites quantités de matière à bord d’un bâtiment. Cette balance est un .aréomètre en métal pour être à moins fragile, supportant un plateau à l'extrémité d’une tige fine “ munie d’un repère. On meten flottaison dans l’eau d’une éprouvette suspendue, on produit l’affleurement jusqu’au repère par l'addition | de poids marqués. On retire les poids, on les remplace par le corps à peser et on ajoute des poids marqués de manière à reproduire h l’affleurement. En retranchant la somme des poids dans la seconde 4 expérience de la somme des poids dans la première, on a le poids : du corps. Cette balance permet de peser rapidement jusqu’à 3 5 grammes de matière environ, avec une approximation de 5 mil- 4 ligrammes.

IL est bien entendu que l’eau dont on prendra la densité devra

4 être limpide. L'expérience et la théorie sont d’accord pour montrer 4 que, même mesurée à l’aréomètre, la densité d’une eau bourbeuse 4 est plus élevée que celle de la même eau limpide.

Comme l’eau douce, l’eau salée possède un maximum de densité,

mais la température de ce maximum est variable ; elle s’abaisse à mesure que la proportion de sel augmente et plus rapidement que le point de congélation. L’abaissement du point de congélation audessous de 0° et l’abaissement de la température du maximum de densité au-dessous de + 4° sont presque en raison directe de la quantité de sel dissoute dans l’eau. Enfin la température du maximum de densité de l’eau de mer étant toujours inférieure à sa température de congélation, l’eau, quelle que soit d’ailleurs sa proportion de sels augmente de densité jusqu'au moment de sa congélation.

Ces lois dont l'étude commencée dès 1837 par Despretz, a été continuée par Weber, Rosetti, Züppritz et d’autres physiciens, ont un intérêt capital au point de vue de la circulation océanique. Tous les phénomènes de circulation dans les régions polaires en sont l’étroite conséquence.

La densité de l’eau de mer est proportionnelle à la quantité de sels contenue. L'analyse d’un grand nombre d'échantillons d’eaux de provenances variées a permis d'établir approximativement cette relation. Il importe cependant de remarquer dès à présent, car ces faits seront repris à propos de la circulation océanique, que la relation, simplement approximative, n’offre aucun véritable intérêt scientifique, la densité et la masse totale de sels calculée ainsi n'étant en définitive qu'une seule et même caractéristique figurée par deux chiffres différents. Les zoologistes ont pris l’habitude de rapporter leurs études de biologie non à la densité mais à la salure qui, pour des esprits moins familiers avec la rigueur des sciences précises, parle davantage, plus immédiatement, en quelque sorte plus brutalement à la compréhension. Pour le physicien, le chiffre de la densité est préférable parce qu’il est le résultat immédiat de l’expcrience, et celui de la salure, pour présenter un intérêt, devrait être obtenu directement. Or autant la mesure rigoureuse d’une densité est prompte et facile, autant celle de la quantité de sel contenue dans un échantillon est longue et délicate. Le physicien n'aura donc aucune hésitation dans son choix, sans compter que d’autres motifs que nous examinerons plus loin militent encore en faveur de l’adoption du chiffre de la densité.

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L’eau de mer contient en moyenne environ 34 pour 1 000 en

poids de sels. Cette proportion est variable entre de très grandes

limites quant à la proportion totale des sels, et entre des limites plus resserrées mais non moins réelles quant à la proportion relative des divers sels constituant la masse totale. En un mot, l’eau de mer n’est point de l’eau distillée mélangée avec des proportions variables d’un même mélange de sels divers. On pourrait, tout au contraire, affirmer qu’il n’y a pour ainsi dire pas, dans l’étendue entière de l’océan, deux échantillons absolument identiques à ces deux points de vue.

Les animaux et Les plantes varient selon les conditions de salure du milieu ; entre la faune et la flore des eaux douces et celles des eaux les plus salées de l’océan et même des lacs désertiques tels que les lacs de l’Asie Centrale, le Grand Lac Salé et la mer Morte, se distribuent tous les êtres aquatiques. Le zoologiste s'applique à découvrir la corrélation existant entre ces variations et les types vivants, mais la rigueur de ses mesures, grâce à la faculté d’adaptation des êtres, est bien inférieure à celle imposée à l’océanographe qui veut expliquer divers phénomènes de l’océan et avant tout ceux de la circulation.

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