IX-X

Lac bleu de Li

Licel,

Arôlla

Outre ces nuances de bleu et de vert qui sont appréciées par les numéros de ma gamme, les eaux de certains lacs ont des mélanges de teintes grises, brunes ou rougeàti-es que je suis obligé de désigner par des qualiticatifs. Ainsi le lac de Morat par exemple est très fortement brunâtre, le lac de Bret rougeàtre. Le mélange de couleur est dans ces cas plus compliqué que celui qu'on peut obtenir par la simple combinaison du bleu et du jaune, et pour une étude complète des lacs, il sei-ait nécessaire de perfectionnei- ma gamme de couleurs. (')

(^) Pour l'étude des lacs à eaux brunâtres, fortement tourbeuses, de l'Allemagne du Nord, M. le D"" W. Ule, de Halle, a modifié heureusement ma gamme en y ajoutant une solution brune de sulfate de cobalt au 1 : 200» dans une eau fortement

470 OPTIOUF.

11 y a «loue tics lacs à eaux bieiies, il y a des lacs à eaux vertes. <juelle est la cause de ces difféi'ences '.'

Avant tout il y a une question préjudicielle à résoudre : Comment Teau d'un lac peut-elle paraître bleue ou verte, quand le fond du lac est noir ? Nous avons vu dans un paragraphe précédent que dans les grands l'oiids du lac la liuniére ne pénètre plus et ([ue les couches pi-ofondes doivent être sans lumière, par conséquent noires. Un corps transparent vu sur fond noir doit pai-aître noir. Si dans le tube de Bunsen nous i-egardons à travers l'eau une surface noire, nous ne voyons que du noir.

Si l'eau était physiquement pure, il en serait de même dans les lacs (à supposer que le fond restât noir, et ne reçût pas la limiière qu'aucun obstacle n'arrêteiait sui- son passage); l'eau nous pai'aîtrait noii-e et incolore. Mais l'eau n'est pas pure; elle contient les myriades de poussières que nous avons étudiées à propos de la transparence. Ces pous- .sières ari'éteiit la liunière et la renvoient sous forme de lumière diffuse qui revient à l'œil de bas en haut ; chacune de ces poussières représente un petit écran blanc ou blanchàti'e qui réfléchit la lumière. Elles se superposent optiquement et nous empêchent de voir le noir du fond de l'eau.

Mais chacune d'elles, en nous renvoyant de la lumière, fait l'elfet de la plaque blanche de l'expéi'ience du tube de Bunsen ; la lumière blanche, en traversant Teau de retour, se change en lumière colorée, et si l'épaisseur d'eau est sufiisante, si la moyenne de ces trajets de jetour est supérieure à 6'", la couleur doit èti'e la couleur de l'eau.

D'une autre part la lumière qui est i-envoyée par les poussières n'est pas de la lumièie blanche; elle a déjà été altérée par le passage à travers l'eau qui a absorbé tout ou pai'tie des rayons rouges et jaunes; c'est de la lumièi'e bleuâtre (jui éclaii-e les poussières entre deux eaux. De là L'ucDi-e une cause de rentorcement des nuances bleues de la lumière dithisée dans l'eau du lac.

uminoiiiacale. Comme base, il prend la solution verdàtro du n" XI de ma gamme (A obtient les numéros XI à XXI ])ar les mélanj:res suivants.

XI \II Mil \I\ \V XVI XVII XVIII XIX XX XXI

Solution verte. . . loi) '.18 ',):> lU <S6 8(1 7:! G-J 5(1 46 3.") Solution lirune . . (» 2 5 !) 14 2(1 27 ;r> 44 54 (iô

Cette 1,'amme du D' Ule est d'un excellent usage pour les eaux tourbeuses des petits lacs alpins. (H'. (7e. Die lîestimmung der Wasserfarbe in den Seen. Peterinann's MiUli. 1892. 70.) Voyez encore Petermann's Mitlli. 1804. 21;!.

COULEUR DE L'EAL 471

Le ton sera du reste d'autant plus abaissé, ou lavé de blanc, que le nombre de ces poussières sera plus considérable ; si elles sont nombreuses, elles ai-riveront à faire un écran complet avant que l'épaisseur, du trajet soit tel que la couleur très faible de Teau n'apparaisse. Si ■elles sont rares, il reviendra assez de lumière diffuse des profondeurs suffisantes pour que la couleur de l'eau devienne évidente. Dans les eaux très limpides, l'écran n'arrive même pas à se former entièrement, et le noir des grands fonds vient élever le ton (ou le rabattre dans la langue des peintres).

C'est donc à la dilTusion de la lumière sur les poussières en suspen- .'^ion dans l'eau qu'est due l'apparition de la couleur propre de l'eau pour l'observateur qui navigue en bateau sur un lac. ou dont le regai'd plonge d'un point élevé, de Glion ou de Naye sur le Léman, du Biu-genstock sui- le lac de Lucerne. (i)

Dans l'étude de ce problème : Pourquoi certains lacs sont-ils verts, d'autres bleus? je crois bien faire de scinder la question en deux parties : l'une la détermination de la couleur normale fondamentale de l'eau ; l'autre la détermination des causes qui font dévier cette couleur dans les nuances caractérisant les diverses eaux.

Quelle est la couleur propre de l'eau, de l'eau pure, de l'eau distillée'? La réponse en a déjà été donnée en 1847 par R. Bunsen (-) qui, à l'aide de son tube, a reconnu que c'est le bleu, le bleu azur, le bleu du ciel. Cette constatation a été confirmée par toutes les recherches -entreprises depuis lors ; Soret (■^) et W. Spring (^) en particulier en distillant l'eau avec toutes les précautions possibles, en la laissant reposer indéfiniment longtemps, ont obtenu du bleu d'autant plus azuré que l'eau était plus piu'e.

D'après cela, se serait l'eau des lacs bleus qui se rapprocherait le plus de la couleur de l'eau pure. Le Léman, le Benaco, l'Achensée, les lacs bleus de Lucel et de Kandersteg auraient presque la couleur de l'eau distillée. Les lacs verts s'en écartei'aient le plus.

(1) V. E. Rambeii. Le rayon l)leu, Bibliothrque luiiverselle II oH."), f.ausanne 1871».

(-) R. Bunsen. Pseudo-viilkanisclie Krclieinungen Island's. Annal, d. Chemie u. Pharm. LXII, 44, 1H47.

(•■') J.-L. Soret. Svu- la couleur do roaii. Arcli. (îenève, XI. -270. 1SS4.

('') »'. Sprinij. La couleur de l'eau. Bull. acad. r. de Belgique, V. 55, 1883.

Ce n'est cependant pas à la pureté chimique de l'eau qu'est liée cette couleur bleue. En effet, celle-ci n'est nulle part aussi brillante que dans l'eau de mer, qui est très chargée de sels minéraux ; elle en contient en moyenne 3.4 %. La couleui- de la mer, quand elle n'est pas salie par des causes externes, est d'un bleu splendide; le bleu y est plus pur encore que dans le lac Léman ou le lac bleu de Lucel. Tandis que ces derniers sont caractérisés par le n" IV de ma gamme, j'ai pu constater dans une double traversée de la Méditerranée, de Marseille en Algérie et Tunisie, mars et avril 1888, et vers l'ile de Capri du golfe de Naples, avril 1890, que la couleur de cette mer s'exprime par les n"'^ 11 et 111 de la même gamme. C'est le même bleu que celui de nos beaux lac bleus, mais encore plus intense, plus saturé, plus pur. Dans l'Atlantique, au sud du 4U" de latitude boréale, Krinnmel a trouvé ordinairement la teinte correspondant au ir' Il de ma gamme; dans la mer des Sargasses et sur la côte du Bi-ésil, il a même rencontré le n^ 1, le bleu du sulfate de cuivre ammoniacal pur. (') La dissolution dans l'eau de matières minérales incolores n'altère donc pas la couleur propre du liquide.

D'où provient cette couleur bleue ? Ne serait-ce pas un renvoi de la couleur bleue du firmament? La lumière incidente étant bleue, la lumière réiléchie ne peut avoii' une auti-o couleur. Mais la plus simpleobservation nous montre que le Léman est aussi bleu sous un ciel blanc, sous un brouillard gris, sous le nuage noir d'une giboulée de neige que sous l'azur d'un beau jour d'été. L'éclat, l'intensité, le ton de la couleur, ses qualités accessoires varient seuls suivant ces conditions. La nuance n'est aucunement modifiée. Donc ce n'est pas la couleur de la lumière incidente qui est la cause de la couleur bleue de l'eau.

Quelle est la natui-e de cette couleiu' bleue? La lumière qui arrivedu soleil et qui éclaire la plaque blanche du tube de Bunsen ou la masse de l'eau du lac est blanche; les divei's rayons dilToremment colorés y sont mélangés dans les proportions normales de la lumière blanche. Puisque l'eau est bleue par ti'ansparence, il faut qu'il y ait absorption de tous ou de la majorité îles rayons peu i-éfrangibles qui forment la partie rouge, jaune du sjjoctre. Tel est bien le fait; c'est ce (pip piTtiive l'élude spectroscopi(iii(' de la eoulour de l'eau, qu'elle soit

(') [Loc. cit. p. \m.]

faite dans la grotte bleue de Capri, comme l'a vu Vogel ('), qu'elle soit faite dans le tube de Bunsen comme l'ont observé Soret et Sarasin (-), qu'elle soit faite dans les eaux d'un lac bleu, comme nous l'avons vu, Ed. Hagenbach et moi, dans le lac bleu de Lucel en 4887 (3). Le spectre de l'eau ne montre plus trace de rouge, le jaune est trè^ pâle, la ligne D est à peine visible, le vert, le bleu, l'indigo sont très brillants. 11 y a une grande analogie entre ce spectre d'absorption de l'eau et celui du sulfate de cuivre.

L'étude la plus complète sur ce sujet a été faite en 1891 par MM. G. Hiifner et E. Albrecht à Tubingen (i) qui ont entre autres montré qu'une colonne d'eau pure de 1.8™ de longueur ne laisse passer que 0.49 du rouge, 0.62 de l'orange, 0.81 du jaune, 0.92 du vert, 0.95 du bleu. 11 en résulte qu'il y a absorption très rapide de toute la partie rouge et jaune de la lumière, et que, pour les grandes épaisseurs d'eau, le bleu seul arrive à les traverser.

Quant à la nature essentielle de la modification intime qui transforme la lumière blanche du soleil en lumière bleue de l'eau, j'en laisse l'étude aux maîtres de la science qui ont seuls le droit de parler dans des problèmes de cette difficulté; les Tyndall, Soret, Hagenbach, Le Conte ont montré qu'il y a dans ce phénomène concurrence d'absorption sélective et de diffusion également sélective, tellement, que les grandes ondes lumineuses du rouge et du jaune étant éteintes, et les ondes de l'extrémité bleue du spectre étant seules réfléchies, il ne nous arrive à l'œil que les ondes les plus réfrangibles, les plus petites, celles du bleu et du violet.

Le bleu presque pur, très légèrement nuancé de vert, étant la couleur de l'eau pure, eau distillée, eau des lacs bleus, ou de l'eau tenant en solution des matières minérales incolores, quelle est la cause des nuances divergentes qui font certaines eaux vertes, les autres brunes, les autres noires ?

(') H.- W. Vogel. Spektroscop. Unters. des Liclits der Jjlauen Grotte von Capri. Pozzend. Ann. CL VI, 2. 82ô Leipzig, 1875.

(2) Soc. phys. Genève, 21 février 1884. Arch. XI, 327, Genève, 18R4.

(•■') [Loc. cit. p. 455.]

{*) Ann. der Pliysik u. Cliimie, XLII, 1. Leipzig, 1891.

Voici les diverses explications (|iii ont oté cloiniées pai- les auteurs modernes :

Eu 1847, K. Bunsen ('), après avoir constaté que l'eau pure est bleue, attribue la couleur verte de la plupart des eaux lacustres à des particules jaunâtres en suspension dans le liiiiiido. la couloui' ])i-iuiàtre à des sels liiuniciues de la tourbe.

En 1848, Ste Glaire Deville (-) expliquait la coideur verte des eaux pai- luie substance colorée (|ui donnerait au résidu d'évaporation une couleur jaune ou brunâtre ; les eaux bleues donneraient un résidu blanchâtre. (Cette observation n'a pas été confirmée.)

En 1860, Wittstein (•'*) estime que la couleur verte est due au mélange de matières organiques en solution, tandis ((ue les matières minérales ne modifient pas le bleu. Les matières organi(iues seraient dissoutes par les alcalis.

En 1870. John Tyndall {'') alti'ihuc la couleui- bleue du lac Léman aux lines particules en suspension dans l'eau glaciaire. La cause de la couleur bleue serait donc, d'après lui, une sélection dans la lumière réfléchie.

De 1869 à 1874, MM. J.-L. Soret, Lallemand et Ed. Hagenbach étudient la polarisation de la lumière renvoyée pai- l'eau d'un lac. Us constatent qu'elle est polarisée dans la dii-ection perpendiculaire aux rayons solaires réfractés. Par un temps co\ivei-t, il n'y a pas trace de polarisation. (•"')

En 1883, \V. Spring, de Liège, cherche la cause de la couleur verte des lacs dans la présence d'un précipité très menu de carbonate de calcium, pi'écipité qui n'aurait pas lieu dans les eaux bleues par le fait d'un excès d'acide carbonique. ('')

En 1886, le même auteui- croit confirmer son hypothèse en montrant que les eaux des lacs bleus sont moins lumineuses cjue celles des lacs

(') [Loc. cil. p. 471.]

C^) Ann. Chimie et pliysiquo XXII 1, 'lO. Paris. IS'tS

(•*) [Luc. cit. p. mi]

('') Couleur du lac <lo Cenrvc. Analysée par .T.-L. Soret. Arcli. Genève, XXXIX, 34y, 1H70.

rO Arch. Genève XXXIV, ISli; XXXV, 5i ; XXXVIl. li.i. 17r,: XXXIX. :î'il, ^52 ; XLVIII, 231 ; L, 243. 18r,;i-187'i.

('■) [Loc. cit. p. 471.J

verts, (jii'il y a cliez les premiers moins de lumière réfléchie que chez les seconds. (')

En 1883. le pi'ofesseur John Le Conte, de l'Université de Californie, à Berkeley, dans une étude sur la couleur de l'eau du lac Tahoë, attribue la couleur des eaux vertes à deux causes différentes {-) : à des matières colorantes en solution; à des matières colorées en suspension.

En 1884, J.-L. Soret, de Genève (•''), dans l'étude magisti-ale qu'il a consacrée à la couleur de l'eau, donne, pour la couleur des eaux vertes, quatre causes possibles :

a. Des matières minéi-ales ou organiques en dissolution dans l'eau.

h. Des particules très ténues qui interceptent les rayons les plus réfrangibles et font vii-er la couleur de l'eau vers le vert (absorption sélective).

c. La diffusion de la lumière sur des particules nombreuses et gi-ossières les fait réfléchir des rayons rouges et non pas seulement des rayons bleus, comme le feraient des particules très fines. En même temps, dans une eau fortement cliargée de poussières, la diiTusion vient surtout des couches superficielles dans lesquelles les rayons peu réfrangibles sont peu absorbés (diffusion sélective).

cl. Des corpuscules colorés, algues ou auti-es, en suspension dans l'eau, doivent aider à la coloration des eaux.

Voilà donc où en est la question. L'eau est bleue; elle est colorée en vert ou brun dans certaines eaux. Plusieurs causes de ces colorations divergentes sont possibles. Toutes interviennent-elles, ou bien y a-t-il une seule et même cause générale différemment agissante'.' Tel est le problème qui se pose à moi.

Tout d'abord j'avais à appi-écier l'hypothèse intéi'essante et en apparence fort plausible de M. Spring, qui attribue la couleur verdàtre de certaines eaux à la pi-ésence d'un pi-écipité très ténu, pseudo-colloïdal comme il l'appelle, de matières en suspension, d'argile ou de calcaire. Ses expériences de laboratoire lui ont montré que, dans un tube de Bunsen, il pouvait transformer l'eau physiquement pure, d'un bleu d'azur, en une eau verte ou jaune, en développant dans cette eau des nuages très délicats de poussières impalpables, transparentes. Un tel

C) Bull. Acad. royale de Belgique, XII, 814. 1886.

(2) Phj-sic. studies on lake Tahoë. Overland Monthy. Dec. 1883. p. 595.

O [Loc. cit. p. 471.]

précipité rend vei-dàti-e ou jaiinàtrr' h la luiniôre transmise l'eau qui, par elle-même, serait bleue. Cette expérience fondamentale faite, M. Spring a cherché à en démontrer l'application à la théorie de la couleur des lacs, et il s'est attaché à reconnaître la différence de luminosité, d'éclairage des eaux différemment colorées de divers lacs. 11 a reconnu par des observations sur les lacs de Kandersteg (bleu pur), de Lucerne (vert), de Brienz (jaunâtre), que la quantité de lumière renvoyée par l'eau est d'autant plus grande que la teinte du lac s'éloigne plus du bleu.

Elle est de l.OD pour le lac bleu de Kandersteg.

— 1.09 — vert de Lucerne.

— [.'■21 — jaune de Brienz.

Cette dei'nière expérience ne me paraît pas juger la question. Elle montre simplement (prit y a des différences dans la limpidité de ces eaux. En eifet, si l'eau pure absoi-be progressivement la lumière qui la traverse, plus l'eau est limpide, plus gi-and est le trajet que font les rayons lumineux avant de rencontrei- une particide étrangère qui la réfléchisse, plus grande est l'absorption avant que la diffusion se fasse, plus faible est la quantité de lumière diffusée, et par conséquent émise par le lac. Une eau limpide est peu lumineuse, une eau opaque l'est beaucoup. S'il y a beaucoup de lumière réfléchie, cela prouve qu'il y a beaucoup de lumière dilïïisée, et par conséquent que cette eau contient beaucoup de poussières. Oi', en réalité, on sait que le lac bleu de Kandersteg est, avec le lac bleu de Lucel, la masse d'eau la plus limpide de la Suisse ; le lac de Lucerne est de limpidité moyenne, le lac de Brienz a de l'eau presque louche.

Qu'il y ait des rapports entre la transparence des eaux et certains faits de leur coloration, cela me paraît incontestable. Dans le Léman, j'ai toujours vu en hiver, où les eaux sont le plus limpides, le bleu plus foncé, plus saturé, ai'iiver quel([u('fois au iv III de la gamme ; en été, au contraire, dans ses eaux semi-ojialines, le bleu se rapproche du n" V. D'une autre part, les lacs verts semhiciil m(tins traus|)ai('nls ([ue les lacs bleus, toutes choses égales d'ailleurs; c'est ce qui résulte des notes isolées que j'ai sur la transpai'ence des eaux de divers lacs; c'est ce qui résulte surtout de la comparaison très complète que nous avons pli taire de la transparence du Bodaii el du Léman, ces deux lacs ayant

été étudiés par les mêmes méthodes. J'ai donné, page 440, les chifTces d'après lesquels, soit pour la limite de visibilité, soit pour robscurité absolue, on arrive à des valeurs deux fois plus profondes pour le même effet dans le Léman que dans le Bodan.

Je citerai encore dans cet oi'dre de faits les recherches de M. Krummel dans l'Atlantique ({ui ont fourni comme profondeur moyenne de la limite de visibilité des chiffres plus forts dans les eaux bleues que dans les eaux verdàtres (i) :

Pour le n" 1 gamme Forel, limite de visibilité 26.7"!