II
III et IV 1(>.2 Y et VI 15.8
11 paraît donc probable qu'il y ait certaines i-elations entre la transparence et la nuance de l'eau ; que moins l'eau est transparente, plus elle a de tendance à virer vers le vert. Nous avons vu que la cause principale de l'opalinité de l'eau réside dans les poussières aquatiques ; par conséquent, la diffusion sélective de Soret, causée par ces poussières, joue un certain rôle dans la coloration de l'eau.
Mais est-elle seule enjeu? En est-elle le facteur prédominant'.' — Si le vert de l'eau est dû à des particules solides en suspension dans l'eau, une fîltration soigneuse de cette eau verte devra la faire revenir au bleu. La question est d'intérêt capital; c'est à l'expérience à y répondi-e.
J'ai soumis les eaux de divers lacs, différemment colorés, à une fîltration très parfaite dans des conditions identiques de pression et de porosité du filtre. Pour cela, j'ai employé les filtres en porcelaine recuite, connus sous le nom de filtres Chamberland. qui arrêtent même les microbes ou leurs germes les plus ténus. J'ai disposé mon appareil de telle sorte que la pression de l'eau à filtrer fût toujours la même. Puis j'ai étudié les eaux ainsi parfaitement limpides dans un tube de Bunsen de 6"! de long, et j'en ai apprécié la nuance à faide de la gamme de couleurs. Pour plus de précision, au lieu d'indiquer les couleurs en numéros de ma gamme, qui sont trop espacés, je les donne en tant poui- cent de la solulinii jaune dans la solution bleue.
(') [Loc. cit. p. 468]. Les observations de la Gazelle semblent amener au môme résultat.
J'ai obtenu les résultats suivants :
(Couleur (le l'eau
Couleur de l'eau
dans le lac.
tube de Bunsen (*) apivs filtration.
Lac Léman
8it>
io-ir)>io
Lac (le Bret
Lac (le Neucli;'
itel
id.
Lac de Mo rat
Lac d'Annecy
lt>
De ces chiffi-es je conclus :
A. La lillration la plus paiiaile u'(^nléve pas aux eaux naturelles leur couleur caractéi-isti((ue. Dans le tube de Bunsen, les eaux ainsi liltrées sont ou bleues, ou vertes, on jaunes. (-')
B. La cause prédominante de la couleur diilcrente des diverses eaux ne réside pas dajis des matières en suspension, mais dans des matières en solution.
C. En comparant les cliitïres qui expriment la couleur des lacs Léman et de Morat, et les cbilïies de la môme eau filtrée et étudiée dans le tube de Bunsen, je vois que pour l'eau bleue du Léman, la nuance de l'eau dans le tube de Bunsen est plus verte que celle du lac; que pour l'eau verte bi-une du lac de Morat, la luiance de l'eau filtrée est uK^iiis verte (nu moins jaune) (|ue ("elle du lac lui-même. Il est donc
(1) Comme je l'ai dit, p. 'iGii, ma gamme avec sijlutioii au l : 200 me donnait des tons troj) (^lev(^s pour la comparaison avec les teintes tn'^s abaissées obtenues dans le tube de Bunsen. .Je me suis servi dans ce cas d'une gamme avec des solutions au 1 : yOO".
(^) J'ai continu*!' la même étude sur la couleur dans le tube de Bunsen de l'eau passée au filtre Cbamberland, et j'ai obtenu pour diverses eaux la teinte exprimée on tant pour cent do solution jaune dans la s< ilulion bleue, l'une et l'autre au 1 : 300<'. .le donne les valeurs extrêmes atteintes dans diverses expériences à des dates diverses, sur diverses eaux :
l<:au distillée 25-40
i'îau de pluie ^>0-&}
l'Lau de l'onto de neige l.')-'tO
]<]au de fonte de glaçons de la Morge 2-")-30
Kau d'une fontaine à (!".lngny sur Morges 15
]']au d'un puits à Cliigny 25
Kau de Bret, canalisation de ^lorges .")0-90
Eau de la Morge, rivière .50-100
Kau de l'Arve, rivière, à Carouge 27-:îO
Kau de la Broyé, rivière, à Payerne 70
pi'obable qu'il y a renforcement vers le jaune par les nombreuses matières en suspension dans l'eau du lac de Morat.
Cette troisième conclusion n'efface cependant pas les deux premières ; la cause du vert de cei'tains lacs réside dans des matières en solution dans l'eau.
Quelles sont ces matières '?
Parmi les matières colorantes dissoutes dans l'eau, il y en a deux groupes qui peuvent être invoqués pour faire virer l'eau vers le vert.
Ou bien des sels de fer. Mais la chimie nous apprend que les oxydes de fer ne peuvent rester en solution dans une eau natui'elle. qu'ils ne tardent pas h se précipiter et à se déposer sur le ibnd.
Ou bien des matières organiques. — Quelles sont les matières organiques dissoutes dans l'eau qui peuvent se trouver dans les lacs verts et non dans les lacs bleus ?
Ce pourrait être la matière colorante des végétaux, la chlorophylle. Mais est-elle soluble dans l'eau? Puis, si elle est soluble. pourquoi serait-elle en plus grande abondance dans le lac de Morat que dans celui deNeuchàtel, et dans celui-ci que dans le lac Léman?
Ce pourrait être les matières ulmiques, humiques. etc., du sol arable, qui sont si richement développées dans les marais tourbeux. Une expérience préliminaire me décide à chercher dans cette direction l'explication demandée.
Je prends un bloc de tourbe de la vallée de Joux, et je le mets infuser dans de l'eau. J'obtiens en quelques jours une solution colorée en jaune pâle. Je la filtre sur les bougies Chamberland, elle reste jaune comme de l'urine peu chargée. Je la mélange en doses progressives avec de l'eau du lac Léman et, en l'étudiant dans le tube de Bunsen, j'obtiens successivement des eaux de plus en plus colorées en vert qui m'offrent toutes les teintes des eaux du lac de Xeuchùtel et de Moi'at.
Voici le résumé de cette expérience.
L'eau du lac Léman, filtrée. Teinte dans le tube de Bunsen, 10-15. (') J'y ajoute dans un total de 5.*2 litres des doses successives de 45 grammes d'eau de tourbe et j'obtiens :
l'« dose 45"i' sur 5!200. Teinte '■20 '2^ OU t>5-30
(1) Exprimée en tant pour cent de solution jaune clans la ])leue.
■ sur 5'200.
Teinte
Ainsi donc, en ajoutant 450- d'eau de tourbe à 5650^' d'eau du Léman, soit environ 8 «/o. je fais virer la couleur bleue primitive de cette eau à la couleur des eaux les plus vertes et les plus jaunes.
Un tel mélange est-il dans les choses possibles? N'aurions-nous pas là une eau en dehors de toutes les eaux lacustres connues? A cette question répond le calcul suivant :
Mon collègue, M. le prof. E. Ghuard, de Lausanne, a analysé l'eau de tourbe qui m'avait servi dans cette expérience et y a trouvé :
Résidu tixe 174ms par litre
i\Iat. organiques 82 —
Laissons de côté le résidu fixe. A cette dose de matières organiques, les 450"i' d'eau de tourbe que j'ai ajoutées à l'eau du Léman contenaient 37PS de matières organiques qui, réparties sur les 5.2 litres de l'eau du tube de Bunsen, i-eprésentent une surcharge de 7"^? par litre de matières organiques.
Si j'admets que l'eau du Léman on contenait originellement sa dose normale, 10"'- pai' litre ('), l'eau verte, nuance n" 80, en aurait contenu 17™-.
Cela ne me paraît pas impossible, mais au contraire très plausible.
Donc, il est possible de faii-e virer au vert l'eau naturellement bleue d'un lac en lui mélangeant une certaine quantité d'eau tourbeuse. Cela a-t-il lieu dans la nature? Est-ce une bonne explicatioji des lacs verts?
La question doit être pDsée à la géographie : ^' a-t-il pins de marais tourbeux dans le bassin (j'alimentation des lacs verts que dans celui des lacs bleus? — La question est très simple, mais il est malaisé de lui doimei- une réponse précise. Dans nos pays alpins ou jurassiques, il y a partout des tourbières; leur proportion relative est difficile à éva-
('; Voir ]ilus loin. (l;ins la chimie des eaux du lac.
liier. Puis il est des questions accessoires qui compliquent l'enquête. Les tourbières peuvent être plus ou moins délavées par les eaux d'intiltration; leiu- importance relative peut être plus ou moins grande par rapport au débit total des affluents, ou encore par rapport au volume total du lac. Les premiers documents que j'ai rassemblés, quoiqu'assez encourageants, ne m'amenaient pas à un résultat décisif.
Le Léman, lac bleu, a dans son bassin d'alimentation des tourbières dans la plaine du Rhône et sur les croupes des Alpes. Mais il semble qu'il en ait relativement moins que les lacs de Morat et de Xeuchàtel et que les autres lacs verts du nord de la Suisse. La proportion des tourbières parait peu considérable pour le Léman si on les compare avec la grande étendue des glaciers qui l'alimentent, et surtout avec le volume énorme de ses eaux.
Le lac d'Annecy, lac bleu, n'aurait pas ou n'aurait que très peu de tourbières dans son bassin, d'après M. A. Mangé, architecte à Annecy (i), tandis que le lac du Boiu-get, lac vert, en aurait relativement plus.
Le Benaco, aux splendides eaux bleues, a quelques tourbières autour des petits lacs de son bassin d'alimentation. 11 y en aurait relativement plus dans le pays qui se déverse dans les lacs insubriens. Lario. Ceresio. Verbano. (MAL Pavesi et Taramelli, de Pavie.)(2)
Mais si ces appréciations peuvent êti^e discutées, et si elles ne sauraient que difticilement être prouvées par des chiffres, il en est heui-eusement autrement du fait suivant, qui me parait décisif. Dans les montagnes du Tyrol, au nord d'innsbruck, deux lacs près voisins sont célèbres, l'un par ses eaux bleues, l'Achensée, l'autre par ses eaux vertes, le Tegernsée. J'ai demandé à M. le professein- Pfaundler. à Innsbruck, quelle est la nature du bassin d'alimentation de ces deux lacs; sa réponse a été très précise 0^}. Dans le bassin de l'Achensée, il n'y a pas tratîe de tourbières; le lac de Tegern en est entouré. C'est très claii-, très net et très simple : le lac sans tourbières a des eaux bleues, le lac à tourbières a des eaux vertes. Ce fait géographique me paraît trancher la question, et je crois pouvoir conclure avec assurance : La cause principale qui fait virer au vert la couleur naturellement bleue de certains lacs réside dans le mélange d'une quantité suffisante d'eau ayant délavé les tourbières et s'y étant chargée d'acide humique.
Cette conclusion est à peu près la même que celle que Wittstein
(i,2,s) Communication personnelle.
■iS"2 OPTIuCK
avait déjà formulée en ISfiO; mais j'y suis ari-ivô ])ar une recherclK* indépendante et personnelle et je la ninlive pai- des art^Munents nouveaux.
Telle est dans ses grands traits la réponse que je donne au problème des lacs verts et des lacs bleus : Les lacs bleus sont ceux dont les eaux ne contiennent que des sels incolores. Les lacs veits ont leui-s eaux verdies par un mélange d'eaux jaimes contenant de l'acide hnmique, eaux de toui-bières.
Mais j'ai à noter encore deux circonstances assez importantes qui moditi(Mit ces l'ails généraux :
La première se rappoite à la couleur de l'eau dans la région littorale des lacs bleus. Si dans le lac Léman, lorsque les eaux sont bien liml)ides et d'une coideur bleue incontestable, je place le miroir île Wittstein au l:)ord du lac, et si j'étudie la couleur de l'eau dans nu rayon horizontal, je la vois d'une belle teinte glauque, d'un bleu veit maniCeste. exprimé par les u"^ V ou VI de ma gamme. De même si je cherche la coideur de l'eau sous un bateau à vapeur an-été au débarcadère de Morges, par l'éclairage du soleil levant dont les rayons passent sous le corps noir du bateau, je vois à cette eau une nuance très dilVérente de l'eau du plein lac. C'est de l'eau glauque, pi-esque de l'eau verte. Si enfin je regarde à distance d'une hauteur voisine, du Crét du Boiron, près Morges, par exemple, le lac agité par une brise légère, morget ou rebat, je distingue facilement la ligne du mont; la couleur de l'eau intervient assez puissauuuciil dans la résultante qui donne la couleur de surface du lac. poiu' (|ue je i)uisse dire que sur la beine l'eau est vei'dàtre, tandis qu'à l'eau bleue, au-delà du mont, l'eau est d'un bleu indigo.
(/est cependant toujours la même eau ([ui est en jeu, et si je l'étudié dans le tube de Bunsen, je lui trouve toujoui-s la même nuance. L'eau de la beine est aussi bleue ((ue l'eau du plein lac. Donc la teinte apparente verte n'est pas causée par lu couleur propre de l'eau, mais par une coloration de la lumièie qui la traveise. Le sol de la beine est gris jaunàti'e; éclairé par la hunière blanche du soleil, il réfléchit une lumière gris jaunâtre qui. illuniiii.uil l'eau lileiie. la fait virer vers le vert.
Celte iutei[ir('latiou (lu ph('uouiène est bonne; elle demande cependant à être complétée. Kn effet, si je fais la même expérience sui- le lac
couLEUi^ DE l'eau 483
l)leu de Lucel, le miroir qui me montre le i-ayon lioi-izontal est. d'une splendide eouleur bleue (n" III de ma gamme), imperceptiblement teintée de vert. Poiu-quoi le miroii- monlre-t-il une eau glauque sur la beine du Léman, une eau bleue sur le lac Lucel qui a une iDrofondeur maximale de A^ seulement, et qui peut être comparé par son peu de profondeur à la beine du Léman'? Pourquoi cette difïerence?
Je pourrais admettre que la couleur propi'e de l'eau du lac Lucel est un bleu encoi'e plus pur que celui que je vois dans ce rayon horizontal; que si j'attribue à ce bleu vu dans mon miroir la teinte n" III, gamme Forel, si je pouvais la voii" dans un rayon vertical, je lui ti'ouverais le n" I, du bleu pur. Je préfère une autre interprétation du lait; je le rapporte plutôt aux différences dans la limpidité de l'eau.
L'eau du lac Lucel est l'eau la plus limpide qui jusqu'ici ait été étudiée; j'ai distingué nettement un papier blanc plongé sous l'eau à 60'» de distance (p. 4'24); elle contient par conséquent un minimum de poussières en suspension. Par conséquent aussi, la lumière réfléchie par le sol ne trouve pas de poussières faisant écran pour l'arrêter et se diffuser à son retour; quelque grise, (]uelque jaune que puisse, être cette lumière réfléchie, elle traverse l'eau et se disperse dans l'espace sans éclairer l'eau du lac; elle n'intervient donc pas par son mélange avec la couleur bleue de l'eau pour faire virer celle-ci du côté du vert.
Au conti'aire, dans le Léman, l'eau littorale renferme assez de poussières pour faire diffuser dans tous les sens la lumière réfléchie par le sol; cette lumière diffuse gris jaunâtre se combine avec le bleu de l'eau pour donner une résultante manifestement verte.
— Il est un lieu où, sans artifices particuliers, on peut admirer la couleur de ces eaux littorales : c'est la cascade du Rhône, à Genève. Voici la description que j'en donnais en septembre 1888 ('). « La chute du Rhône, sous le pont de la machine, à Genève, offre un spectacle des plus intéressants. Le débit du fleuve exige, en cette saison, la fermeture de la moitié du bari*age ; l'éclusier a. par une disposition fort heureuse des vannes, fait alterner les portes ouvertes avec les portes fermées, de telle soite que le barrage présente aujoiu'd'hui 18 oi'ifices réguliers par oîi l'eau s'écoule, séparés par des cloisons larges et oliscui'es. 11 résulte de cette habile ordonnance des chutes, des jeux de lumièi'e très curieux et brillants.
(') Gazette de Lansanne. 'i oclobre 1S88.
48 i OPTIQUE
l,a i)ai)|»t' (lu Meuve qui ariive au barrage est calme, et les portes ouvertes sont assez larges pour(|ue les colonnes d'eau, en les traversant, ne se brisent pas dans leur cliute ; elles tombent en masse, sous la l'orme de cônes tronqués de 2'" de hauteur sur 1'" de base, à surface extérieure unie. Cette égalité de la surface pei-met aux rayons lumineux de pénétrer librement dans l'épaisseur de l'eau qui, éclairée par derrière, dans les heures de la matinée, présente une riche illumination. Les dix-huit cônes d'eau en mouvement semblent des masses immobiles d'une glace bleuâtre, brillamment éclairée sous le tabliernoir du pont. Ce bleu n'est pas le saphir foncé du Léman, vu dans la verticale, lorsque nous naviguons en bateau sur le lac : la couleur des couches superficielles est alors assombrie par le noir du fond du lac oii la lumière ne pénètre point. Le bleu de la cascade de Genève est la teinte plus claire, plus lumineuse du rayon hoi-izontal qui traverse une couche suffisamment épaisse des eaux légèrement opalines du lac; ce bleu, nous le voyons quand, en plein lac, nous regardons l'eau sur le miroir de Wittstein, ou bien lorsque nous plongeons la tète sous l'eau, dans la région pélagique, et qu'ouvrant les yeux, nous sommes entourés d'un espace indéfini coloré de l'azur le plus délicat et le plus doux. Pourquoi, dans ce cas, n'est-il pas teinté de vert, comme nous le voyons sur la beine sablonneuse de Morges ? c'est que le lit du fleuve, à Genève, recouvert de plantes aquatiques sombres, i-envoie très peu de lumière, et que la couleur propre de l'eau en est très peu altérée.
Ces masses d'eau ne sont pas immobiles ; le jeu des courants n'est pas absolument régidio!', et des ondes divergentes donnent à la surface conique un aspect mouvementé qui produit des eflets chatoyants d'tm éclat singulier. La masse est assez limpide pour laisseï' voir certains reflets du lit du fleuve recouvert d'un tapis de plantes vertes; d'une autre part, par transparence, on apei'coit les piliers noirs du barrage qui, contrastant avec le vert, pi-ennent des tons violacés. Le cristal bleu de la cascade est donc strié de lames fugitives verdâtres, noirâtres, violàtres. d'tuie douceur extrême. Le ton général pouriait être défini : celui de Taigue-mai-ine.
I.'eflet lumineux est renioi'cé pai- le contraste avec les écumes de la cascade. La niasse d'eau s'émiette au pied de la chute en une mousse blanche comme neige, qui se soulève en gros bouillons entre les cônes tl'eau bleue, qui se relève en vagues arrondies là où le fleuve reprend .son cours. C'est une nappe violemment agitée de nuages d'argent qui
coulent tmiiiiltiieiisement au pied des colonnes azurines de la cascade. Plus bas, dans le cours du fleuve, les bulles d'air se dégageant, le bleu i-eprend sa puissance successivement et pi-ogressivement en donnant les teintes les plus délicates du myosotis ou rie la turquoise.
(Ju'un rayon de soleil vienne illuminer ce jeu mobile de couleiu's. et le spectacle est aussi bi-illant que les plus brillantes scènes du paysage aquatique. C'est ainsi que l'art arrive à égaler, presqu'à rlépasser les magnificences de la natui-e sauvage.
Vn deuxième point, qui modifie l'explication que j'ai donnée de la couleur des lacs, c'est l'action des poussières organisées, colorées, qui, dans ceitoins cas, ont im efTet considérable. Je me bornerai à en citer trois exemples qui n'ont pas besoin d'autre interprétation.
lo Dans le port de Morges, nous voyons apparaître cbaque année, au mois d'août, la Pandorina moruin., petite algue globulaire de dimensions minimes, mais dont la multitude est telle, qu'elle donne à l'eau une couleur verte très caractérisée. Elle amène l'eau de la surface du port aux no* VU! ou W de ma gamme. Cette apparition ne dure pas longtemps, une semaine à peine ; elle est très locale, mais elle est fort instructive. On voit fort nettement, dans ces traînées vertes, l'action des vagues et des courants qui accumulent en certains points une plus grande épaisseur de ces eaux surchargées d'algues ; on reconnaît la limitation bien marquée de ces colorations accidentelles dues à un organisme surajouté à l'eau, dont la couleur est fort différente. (')
2" L'eau du lac de Bret, petit lac tourbeux, près de Chexbres, présentait, le 14 septembre 1886, une teinte brun rougeàtre très manifeste. Une pèche au filet de MûUer m'y a montré une multitude d'algues écarlates, Beggiatoa roseo-persicina , dans sa forme de Zenglaea {-). Leur nombi-e et leur éclat étaient suffisants poui- expliquer le virage vers le rouge d'une eau qui, sans elles, eût été verte ou jaune.
3'^ L'eau du lac de Lugano était, du 7 au 11 septembre 1889, quand
(') Cette accumulation en taches colorées des organismes aquatiques, jo l'ai vue fort brillamment le '26 mars 1888, au large d'Oran, où des myriades de noctiluques faisaient, dans la mer indigo, de grandes surfaces orangées ; ces taches étaient aussi nettement limitées que l'est le pollen de sapins qui donne au Léman les taclie* jaunes connues sous le nom de fleur du lac.
(-) J.-B. Schnclzler. Matière colorante des eaux du lac do ]jret. liull. S. V. S. X. XXIII, 152, 1888.
48(i OPTIQUE
nous l'avons étiKlioe aver nos collùgiies do la .Société helvétique des Sciences natiiii'lles. d'ini vert claii-, hrillanl, presque jaunâtre (n» VIII (le ma gamme); elle dilTérait manifestement de l'eau des lacs voisins, lac de Côme et lac Majeur, dont le ton, beaucoup plus sombre, avait une nuance plus bleue et était suivant mon estime des n"» Yl ou VU. Si je lais inlcrvcnir la nolion de li ansijarence. j'ai l'explication de cette dilïéience. iJans le N'erbano, le \ septembre, dans le Lai'io, le 0 septembi'e, la limite de visibilité était par 6'" de profondeur; dans le (>eresi(). le 8 septembre, la profondeur limite de visibilité était ;}'" ; l'eau était presque trouble; iiik^ pèclie pélagique m'a montré la cause de cette tui'bidité dans une ninltitiide d'algues lloconneuses, jaunâtres, qui faisaient virer au vert liiillant. au vert clair, le vert glau(jue ou sombre des lacs insultrieiis. {})
Ces trois exemples, que je pourrais facilement multiplier, suffisent à montrer que l'etfet des poussières oi-ganisées peut être grand, et peut modilier dans divers sens la teinte fondamentale des lacs.
F]n résumé, la question de la couleiu' des lacs doit se résoudre dans les termes suivants ;
I. La coulein- fondamentale de l'eau pure est le bleu d'a/ui'. (îette couleur n'est pas moditiée par la dissolution de substances incolores.
II. La teinte fondamentale de l'eau est moditiée par la solution dans l'eau de subst;uices jaunâtres (|iii la lont virer vers le vert. l)ans les lacs de l'Lurope centrale, c'est l'acide liiuni(|U(» des eaux toui'beuses (jiii intervient et donne à l'eau des ku^s une nuance bleu verte, glau(|ue.
III. La uiiaiie(^ fondamentale de l'eau vire du côté du vert, du bi-im, du rouge, du jaune par la présence d'organismes végétaux ou animaux colorés qui se développent en nombre suflisant dans l'ean.
I\'. I);iiis le rayon verlieai. le Ion de l'eau est assombri (relevé) par le fond noir des couches profondes non éclairées du lac.
\ . Le ton de l'eau est abais.sé, éclairci par la présence dans lean de poussièi-es organiques, ou d'oi-ganismes incolores, (|ui font dilTuser la liunièic en o])alinisaut l'eau.
W. Dans les eaux peu |)roloniles. la couleur du sol éclairé intei-vient
(M Aft(\s lie fiii^'aiio S. II. S. X, p. :i'.l. riiii^aiic ISS'.I. — Ai-clnves (ieiiève. XKH, •.'u.\. ISX'.I.
COULEUR SUPKHKK'.IF.LLK 487
poiii- altérei' la miaiioe de Teau, en la taisant iiolammetit virei- vers le vert dans les lacs bleus. Cette action est d'autant plus évidente que les eaux sont plus chat-gées de poussières.
Yll. l/alluvion impalpable des eaux tdi'i-enticlles f[ni reste en suspension à la suiface du lac y forme des taches colorées, limitées, verdâtres, jaimàtres. dont la couleui- divergente s'atténue à mesure que l'alluvion se préci|)ite. ou que ces eaux se mélangent avec la grande masse du lac.
Vlll. L'éclairage enfin niodilie le ton de l'eau; sous roinbre d'iui nuage. Feau est plus sombre que dans la partie éclairée par le soleil. Cet elYet est d'autant plus sensible que les eaux sont plus opalines ou ti'oubles.
