PENTE

19 déc.

20 déc.

21 déc.

Au moment où la dénivellation est à son maximum, 20 décembre, à 8 heures, la différence de niveau entre les deux stations est de 125""". C'est la ijlus forte dénivellation que j'aie constatée pai" des observations de détail.

A partir du moment du maximum, la dénivellation diminue rapidement d'intensité, pour arriver le 20 décembre à 20 h., à un état à peu près stationnaire, où la pente est de — 25'""' seulement. A ce moment, la bise était retombée à une intensité modérée.

En résumé, d'après toutes ces observations, je constate que les dénivellations temporaires continues sur le lac Léman ont lieu sous l'influence des vents; l'eau s'abaisse dans la l'égion d'où vient le vent, côte sur le vent; elle s'élève dans la région vers laquelle il souffle,, côte sous le vent.

DKNiVKLLATlONS (OXTIN'UES Oi)

Cette surélévation des eaux vei's la rive sous le vent n'est-elle pas une illusion? N'est-elle pas une ei-reur d'observation due aux appareils linmiinétri(iues ? Cette question peut IVn-t bien se poser. Voici en etîet une remai'que qui autorise ce doute.

Lorsque les vagues viennent frapper la live, elles rejettent sur la grève des masses d'eau à une assez forte liauleur au dessus du niveau moyen du lac, et une bonne partie de cette eau pénètre dans le sable et s'intiltre jusqu'à la nappe d'eau souterraine. Cette eau relève la nappe souterraine juscfu'à ce que sa hauteur détermine un courant assez fort pour rejeter au lac une quantité d'eau égale à celle qui est rapportée par les vagues. Ce relèvement peut pai'fois être considérable; je l'ai vu s'élever, dans quelques cas où j'ai pu le mesurer, ju.s- ({u'à plusieurs centimètres.

Ce relèvement de l'eau dans le sol sableux peut être très facilement mis en évidence par l'expérience suivante. l'ar un jour de vagues venant du large frapper à la côte, creusez dans le sable, à (luelques mètres du lac, un bassin qui atteigne la nappe d'eau, joignez-le au lac j)ar un siphon de caoutchouc interiompu sur une partie de son trajet par un tube de verre; le siphon une fois amorcé montrera un courant continu allant de la grève au lac, aussi longtemps que dui ei'ont les vagues.

Chacun, du reste, a pu observei' au bord du lac les petites mares alimentées par les vagues et dont le niveau reste très supérieur à celui du lac, tant que les vagues viennent déferler sur la côte.

Ne pourrait-il pas en être de même dans nos limnographes? L'eau ne pourrait-elle pas, par l'action des vagues, être l'elevée, non seulement au-dessus de la nappe générale du lac, comme le suppose la dénivellation générale continue, mais même au-dessus de l'eau libre, au-devant du puits où Hotte le l>assin du limnimètre"?

Je crois qu'il peut y avoir un elfet de ce genre, mais que sa valeur doit être très faible. La nappe d'eau souterraine, relevée pailes vagues, se déverse dans le puits du limnimètre et y relève un peu le niveau de l'eau, mais la large ouverture du canal d'alimentation rétablit bientôt l'équilibre. D'un autre côté, cependant, quand les vagues frappent la grève perpendiculairement au canal, chacun de leurs coups refoule dans le puits une masse d'eau qui n'a pas le temps de ressortii' entre deux vagues; l'eau est ainsi accumulée dans le puits et soulevée un peu au-dessus de la nappe liljre à l'extérieur.

Quelle est la valeur de cette action, indépendamment du soulèvement de la nappe générale? Te ne sais comment les séparer. Tout ce (]ue je puis dire, c'est qu'additionnées, les deux actions peuvent avoir une valeur assez importante. Ainsi, dans certains cas, j'ai pu mesurer et constater qu'elles atteignaient ensemlMe 4'"' envii-on.

Mais je n'en crois pas moins à une dénivellation réelle de la nappe du lac, indépendamment de l'eiret des vagues sur la nappe souterraine ou la nappe de l'enregisti'eur. Je me base sur trois faits :

(i) Les dénivellations (|ue j'étudie sont [)arfaitement sensibles dans une comparaison entre le limnimètre de Yevey et celui du Jardin anglais de Genève. Quand la bise souflle, il y a parfois une pente renversée de 10 à 12"i. Or, dans ce cas, les vagues sont nulles à Yevey, où le vent souffle de la teire contre le lac, elles sont nulles ou très peu importantes au quai du Jardin anglais de Genève, lequel est situé dans l'intérieur du port. J>es dénivellations ne peuvent pas être le produit accidentel des vagues sur les linmin)ètres.

h) Quand nous étudierons les courants, nous verrons que, lorsque le vent souffle, il existe un courant superficiel, (jui cbasse l'eau dans le sens du vent, et un courant profond en sens inverse. Ce dernier courant prouve l'existence d'une différence de niveau entre une région plus haute et une région plus basse, l'existence d'une dénivellation.

(') Quand nous étudierons la tliermi(iue du lac, nous verrons l'eau de sui'face s'accumuler dans la région sous le vent en couche fort épaisse; il y a donc transport de l'eau dans le sens du vent, et il doit en résulter une dénivellation nécessaire.

Quelle est l'action du vent qui cause la dénivellation?

Serait-ce la différence de pression barométrique entre les deux stations? Sans faire intervenir ici les déviations de direction des mouvements cycloniques et giratoires, il est incontestaljle que le vent inférieur est causé par une différence de pression atmosphérique entre deux points. L'air s'écoule du |)oint où la pression est la plus forte vers celui où elle est la plus faible. La pression est donc la plus forte dans la région d'où vient le vent, la plus faible dans celle où il va. Oiune différence de pression doit se traduire par une modification de l'horizontalité de l'eau : le lac est un niveau d'eau dont l'horizontalité ne persiste que si la jiression est la même aux deux extrémités. Une

difTérence de pression barométrique de 1""" de mercare se traduit par une dénivellation de 13.6""" d'eau.

Si donc il y a, d'une extrémité du lao à l'autre, une différence de pression liaroinétiique de 1, de il, de 3""" de mercure, il doit en résulter, indépendamment do l'action du vent, une dénivellation du lac de 14""», de 27"'"', de 40'""' de hauteur. L'eau doit être déprimée là où la pression est la plus forte.

Trouverions-nous là une explication suflisantc des dénivellations continues que nous avons constatées? Je n'hésite pas à répondre: Non.

En effet, la différence de pression barométrique entre deux stations du lac ne peut pas être assez grande pour expliquer les fortes dénivellations observées.

Dans les plus violents de nos ouragans, dit Hann('), le gi'adient s'élève à 0.2, à 0.3">"' par mille géographique (7420'"), ce qui donnerait une dénivellation, pour la plus grande longueur du lac, de 1.7 à 2.5""" de mercure, soit 23 à 34'"'" d'eau.

Or, dans nos vents généraux, bise ou sudois, (|ui nous donnent les belles dénivellations de 5, 10, 12'"' que nous avons vues, le gradient est bien loin d'atteindre cette valeur; un gradient de 1'""' de mercure pour 50 ou 00'^'" est déjà fort serré, et le plus souvent le vent, dans sa rotation spirale, mai'che presque à angle droit du gradient : la dénivellation barométri(iue est beaucoup plus faible dans la direction du vent que ne l'indique la valeur du gradient.

La gi'ande valeur des dénivellations continues du lac nous montre ({u'elles ne sont pas uniquement dues à une dénivellation barométi'ique.

Un autre argument arrive à ki même conclusion. C'est Texistence d'un courant de i-etour dans la profondeur, marchant en sens contraire de la direction du vent. Ce courant prouve que dans la dénivellation il n'y a pas un état stati(iue d'équilibre comme celui qui serait causé par une différence de pression, mais un état dynamique, dans lequel l'équilibre, troublé accidentellement, tend sans cesse à se rétablii'.

C'est à l'action directe du vent ({u'il faut attribuer la plus forte partie des dénivellations continues. Le vent, tVottant la surface de l'eau, détermine un courant superficiel qui refoule l'eau contre la plage vers laquelle il souffle, l'y accumule et la relève. Le courant de

(') Afljj;emeino Enlkuiide, p. 12Ô.

retour profond tend sans cesse à rétablir réquilibre; mais, étant une conséquence de la dénivellation, il ne peut s'établir que lorsque la dénivellation a une certaine valeur, et il ne peut pas en annuler immédiatement l'elTet.

Nous étudierons plus complètement ce phénomène dans le chapitre traitant des courants du lac.

Toute dénivellation <|ui élève l'eau vers la sortie du lac augmente temporairement le débit de l'émissaire, et par conséquent tend à abaisser la hauteur moyenne du lac ; et vice-versa. Cela nous amène aux résultats suivants pour le lac Léman, dont l'émissaire, à Genève, est dans la direction du sud-ouest : les vents du N. et N.-E., en augmentant le débit du Rliône de Genève, tendent à abaisser le lac ; les vents du S. et S.-W., en abaissant localement l'eau, à Genève, diminuent le dél)it de l'émissaire, et font élever le lac.

Grâce donc à la position de l'émissaire du lac, cette action tend à s'additionner à l'elïet normal des vents du nord qui sont ordinairement secs et font tarir les affluents, ou à celui des vents du sud, en général accompagnés de pluie et de crue des fleuves et torrents.

Cette action sur le débit de l'émissaire a-t-elle un effet appréciable sur la hauteur du lac '? Calculons-en la valeur dans le cas le plus intense (jue nous ayons rencontré, la bise du 20 décembre 1877, où la dénivellation entre Morges et Genève a été de 125'»'".

A Sécheron, nous voyons une hausse de 80""" pour une hauteur du lac de 1.4'" à 1.5'". Si le lac avait été débarré, le débit du Rhône aurait varié pour ces liauteurs du lac de 14'"^ ^'''' par décimètre de hauteur linmiméti'ique soit, pour 80""", de 11.2'"'^ '"'''. (;)r nous savons qu'une variation de 0.7'"^ ^'''' dans le débit différenciel des affluents et de l'émissaire amène une variation de la hauteur du lac de 1'"'", en 24'' ('). L'effet maximal de cette énorme bise du 20 décembre 1877, si le Rhône avait été débai'ré, n'aurait donc pas même fait baisser le lac de 2'ti'". Cet efïet est donc inappréciable et peut être négligé.

C'est probablement à des dénivellations analogues à celles que nous venons d'étudier, qu'il faut attribuer les événements suivants qui nous sont racontés par l'histoii'e de Genève.

(I) T. I. p. 'ii;i;.

SKR.IIKS 39

« Le 9 jaiiviei' 1495, il y eut un vent tel que le Rlu'tne remonta clans le lac jusiju'à un quart de lieue au-dessus de Genève, et il semblait être une montagne d'eau, ce (|ui dura l'espace d'une heure.

« Le 2 janvier 1645, entre 7 et 1() heures du matin, après LUI orage (jui avait duré toute la nuit, il s'éleva un vent si violent que le Rhône rentra en partie dans le lac, en sorte que pendant une heure, plusieurs personnes allèrent à pieds secs jusqu'aux chaînes qui ferment le j)ort, et d'autres traversèrent le bras du llhône qui sépare la Monnaie de l'Ile. » ( ') Ces deux accidents eurent lieu en hiver, saison où les eaux du lac et celles du port sont très basses. Dans les deux cas, il y eut un vent terrible, en 1645 à la suite d'un temps d'orage; ce sont bien, il est vrai, les conditions de production de seiches considérables, et la grandeur de la baisse de l'eau semblerait indiquer que l'apparition devrait être attribuée à ce genre de dénivellations. Mais il manque dans la description la répétition du phénomène qui sei'ait caractéristique des seiches, et, jusqu'à meilleur avis, nous considérons comme des dénivellations non rythmiques, les événements du 9 janvier 14'95 et du

XL I>éiiivell»tioii!<i tempos-aires ryihiiiiqiies. Seiches.

Sous l'influence d'actions mécaniques diverses, l'eau du lac peut subii" une dénivellation temporaire très rapide, dont l'impulsion est assez prompte pour qu'elle se transforme en un mouvement rytlimique d'oscillation, de balancement. Sous une impulsion violente et rapide, l'eau subit une dénivellation qui soulève le lac à une des extrémités en le déprimant à l'autre ; l'action dénivellatrice ne dure pas et le lac tend à reprendre son niveau ; mais au lieu de s'arrêter à l'hoi'izontalité, sous l'entraînement du mouvement acquis, il dépasse ce niveau, et pour revenii- à l'état d'équilibre stable, il décrit une séi-ie d'oscillations de plus en plus faibles. Ces oscillations rythmiiiues, ou

(*) Registres du Conseil do Genève, cités dans Piaif, Hist. de Genève. II. 448.

pendulaires, sont connues sur les bords du lac Léman sous le nom de seiches. jVous allons les étudier dans les paragraphes suivants ; je traiterai successivement les points les plus importants :

Historique.

Les seiches, vagues d'oscillation fixe.

Types des seiches.

Allures des seiches.

Causes des seiches.

L'on excusera le développement que je suis obligé de donner à ce chapitre. C'est la première fois que j'ai l'occasion d'exposer d'une manière synthétif|ue les études qui nous ont occupé pendant bien longtemps et qui nous ont amené à l'explication, aujourd'hui certaine dans ses traits généraux, du phénomène des seiches.

IITSTORKJUK

Les riverains du Léman appellent seiche un phénomène accidentel, consistant en un mouvement alternatif et répété d'élévation et d'abaissement de l'eau du lac. Dans certaines circonstances, on voit, à Genève, le niveau du lac s'élever lentement, pendant 17 ou 36 minutes, d'une hauteur variable, de quelques centimètres ou quelques décimètres, puis il s'abaisse lentement aussi, d'une quantité à peu près égale, puis il s'élève de nouveau pour s'abaisser encore, et ainsi de suite. On dirait des vagues gigantesques, prodigieusement faibles et prodigieusement lentes ; on dirait des marées en miniatures, à périodes singulièrement rapides.

Cette marée en petites proportions, dont le flux et le reflux n'emploient que quel(|ues minutes pour leur révolution, tout en se répétant parfois plusieurs heures ou plusieurs jours durant, a d'abord été observée et étudiée scientifiquement à Genève, puis sur les autres rives du Léman; pendant longtemps on l'a considérée comme l'un des phénomènes propres au Léman. On en a constaté Texistenco sur les autres lacs, puis sur certaines côtes de la mer.

Je commencerai par résumer les anciennes observations de seiches du Léman ; je citerai ensuite les faits, à moi connus, venant d'autres Itassins d'eau ; puis j'analyserai les recherches modei'ues sur lesquelles notre théorie est fondée.

Hisloirc (tnriome des sc'trJics du Lriiicni.

Les seiches sont signalées, ponr la première t'ois, en 17;^0, par Fatio de Dnillier, ingénieur des fortilications de Genève. Voici sa description qui est classique (') : « Comme les vents méridionaux, entre le sud et l'ouest soufflent souvent, avec beaucoup d'inégalités et par reprises, il arrive quelquefois, et particulièrement lorsqu'il fait des vents orageux, que, venant à frapper un peu obliquement, ou de haut en bas, sur le grand banc, ils empêchent une partie des eaux de s'écouler : cette partie d'eau, retenue par un vent violent, .se hausse peu à peu audessus du Travers, tandis que l'eau qui couvi'e le Travei's se baisse de plus en plus. Ensuite, le vent venant à diminuer, ou l'eau venant à surmonter par sa pesanteur l'effort du vent, et à couler avec plus de liberté et en plus grande abondance, on voit dans le même endroit cette eau s'élever de niveau, quelquefois d'un pied ou lieaucoup plus, et, pour l'ordinaire, seulement d'environ dix pouces. Il se fait de fois à autres plusieurs de ces abaissements et de ces élévations d'eau, en peu d'heui'es, qui apportent des cliangements considérables à la surface du Rhône, et qui causent des véritables flux et reflux. Ils sont très apparents dans quelques fossés de la ville, et particulièrement dans ceux du côté de Plainpalais. Cette sorte de flux et reflux s'appelle à Genève des seiches.

« On a vu quelquefois dans cette ville des seiches très remarquables : il s'en fit trois ou quatre le 16 septembre 1(JOO, avant midi, d'environ 5 pieds de hauteur ; de sorte fjue les bateaux qui étaient dans le port y restèrent autant de fois à sec ; mais l'eau l'evenait et s'élevait chaque fois avec beaucoup de promptitude. »

C'est donc à l'arrêt des eaux du Rhône, sur le banc du Travers, par les coups de vent du midi, que Fatio attribuait l'existence des seiches.

Jean Jallabert, pasteur et professeur à Genève, dans une note écrite en 1742 (-), discute la cause des seiches. Il montre d'abord que le flux et reflux se reproduit plusieurs fois par jour, l'intervalle entre deux crues étant de 14 à '15 minutes loi'sque les eaux montent de 7 à 8 pou-

(') J.-C. Fdtio de DuiUifr. lîeniai'qups sur l'histoire naturelle du lac de Genève in Spon, Histoire de Genève, T. II, p. 4r>3, Genève 17:30.

(-) ./. Janr(^e/7. .Seiches on flux et refluN. du lac (]e (Jenève. Histoire de l'Acad. royale des sciences, pour 1742, p. 2(>. Paris 1745.

ces, de 24 à 2(3 minutes, lorsque les eaux montent d'un pied. Il ne connaît les seiches tju'aux deux extrémités du lac, au Bouvei'et et à Villeneuve d'une part, et à Genève, d'autre part, depuis 2 ou 3 milles en amont de la ville jusqu'au confluent de l'Arve.

Quant à l'explication que Jallabert en donne, api'ès avoir réfuté la théorie de Fatio en observant qu'elle ne peut s'accorder avec les seiches qui arrivent en temps de calme, comme on l'a souvent remarqué, la voici textuellement : « Dans les temps doux la neige fond, le Rhône (du Valais) s'enfle considérablement et, entrant alors avec impétuosité dans le lac, il en chasse les eaux à droite et à gauche dans les deux petits golfes situés près de son embouchure, et au fond desquels sont Villeneuve et le Bouveret , ces eaux s'écoulent sur les rives de part et d'autre, retombant ensuite par leur propre poids, devenu supérieui- à l'action des eaux du Rhône contre elles, et reprennent le niveau du reste du lac ; et comme l'impétuosité du Rhône, ainsi enflé, subsiste un certain temps, il doit résulter de son action sur les eaux du lac et de la réaction de celles-ci, un flux et reflux qui se succèdent à peu près comme les allées et venues d'un pendule. » De même à Genève par l'action de l'Arve. (')

Bertrand, dans une dissei'tation académique non imprimée C-^), supposait que des nuées électriques peuvent attirer et soulever les eaux du lac, et que les eaux, retombant ensuite, produisent des ondulations dont l'effet est d'autant plus sensible que les bords du lac sont plus resserrés.

H.-B. de Saussure Ç), après avoir admis cette dernière tliéorie, ajoute : « Je crois aussi que des variations promptes et locales dans la pesanteur de l'air peuvent contribuer à ce phénomène et produii'e des flux et reflux momentanés, en occasionnant des pressions inégales sur les diflèrentes parties du lac. »

(') Si .Tallaljert n'avail pas fait à Addison l'iiuuiienr do citer son opinion sur Ips seiclies, je n'en parlerais pas ici, car ce voyaiieur anglais n'avait ancnne compétence pour expliquer les laits de la physique du lac. Voici les quelques mots qu'il leur consacre, dans son récit de voyage, en 1702, c'est la plus ancienne citation à moi connue du phénomène observé sur le Léman : « Le lac présente, en été, une espèce de tlux et de reflux de marée, ce qui provient de la plus grande abondance des eaux de fusion des neiges qui entrent dans le lac au milieu de la journée. ■> J. Addison. Miscellaneous Works, IV, -294. London 174-5.

(-) Cité par Saussure et Vaucher,

(■■') Essai sur l'hist. nat. des environs de Genève. Vovages dans les Alpes. Neuchâtel, 1779. I. l->.

Saussure a observé lui-même une des plus fortes seiches connues sur le lac Léman. Le 3 août i7(J3, dit-il, dans une des oscillations, l'eau monta de 4 pieds, 6 pouces, 9 lignes (1.47'") en 10 minutes de temps (/). « Ce jour-là, la rivière d'Arve n'avait point éprouvé d'accroissement sensible ; et réciproquement on voit des changements très brusques et très grands dans la hauteur de l'Arve, sans qu'il en résulte des seiches. » Pour ces raisons, Saussure n'accepte pas la théorie des seiches proposée par Jallabert.

Une bonne observation de seiches a été donnée en 1788 par H. Bastard, ministre du S. E. ('-). Je la l'eproduis textuellement. « Je fus

témoin, hier 5 juillet au matin, d'une seiche remarquable par sa promptitude et par sa hauteur. Le temps fut orageux entre 6 et 7 heures ; il y eut quelques tonnerres, beaucoup de vent et une forte pluie, qui continua jusqu'à 8 '/2 heures, temps où survint un intervalle de calme pendant Tequel j'observai cette seiche prodigieuse. L'eau monta d'abord d'environ un pied au-dessus de son niveau, avec une rapidité surprenante, et telle que dans une carpière (étang) qui a communication avec le lac par une ouverture assez spacieuse, le courant occasionné par la seiche était si violent que l'eau bondissait d'environ 5 pouces, lorsqu'on lui opposait un oljstacle. Au l)out d'un quart d'heure, elle descendit avec la même rapidité à un pied au-dessous de la hauteur ordinaire, ce qui faisait une différence de deux pieds entre le flux et le reflux. Un Ijateau, <{ui était à l'eau, se trouva entièi'ement à sec. Au moment où l'eau reprit son niveau, le vent et la pluie recommencèrent avec une nouvelle force »

De 1802 a 1804, le théologien et naturaliste J.-P.-E. Yaucher voua son attention scientifique et son excellente méthode d'observation à l'étude des seiches. Il publia ses recherches dans un mémoire de 00 pages (■^) qui est, dans le passé, ce que nous avons de mieux et de plus complet sur le phénomène en question.

Après un court exposé liistoi'ique, Yaucher donne successivement avec détails l'observation de 10 seiches ou séries de seiches, étudiées par lui du 30 novembre 180:2 au 9 janvier 1803. Il se rendait au bord

(') Histoire de rAcadémie pour l'an ITivl p. IK. Paris.

(2) Journal de Genècc, n° 28, 12 juillet 178S.

{^) Yaucher. 'Mémoire sur les seiches du lac de GenT-ve, couiposé de 1808 à 180i. Méni. Soc. Phvs. Vf. oô. (ienève 18:^3.

du lac, et notait de minute en minute l'état stalionnaire, l'élévation ou l'abaissement du niveau de l'eau. Voici un exemple de ses observations qui montrera le mode de procéder et donnera une idée de la marche du phénomène. (/)

« Du 30 novembre 1802, aux Eaux-Vives, près Genève. Baromètre 26 p. 10.8 1. Thermomètre + 3". Hygromètre 82. Ciel pur et sans nuages.

11, lim

2iniii

j 27'-i;ii

Vaucher varia avec beaucoup de soin son mode d'observation, et donna en particulier une grande attention à l'étude simultanée des

(') Pour plus de commodité, j'ai traduit en millimètres les variations de hauteur que Vaudier indiquait en lignes, et je les ai caractérisées par les signes -\- ou — , suivant (jue la viiriation était en crue ou en décrue.

mouvements de Teau dans deux localités plus ou moins éloignées, sur la même rive ou sur deux rives opposées du lac.

Il chercha ensuite les rapports qui existent entre la fréquence des seiches d'une part, et la saison de l'année ou l'état de l'atmosphère d'autre part. Il constata enfin l'existence des seiches sur les autres lacs suisses qu'il i»ut visiter. Voici les conclusions qu'il formule luimême à la suite de ses ohservations : (')

« 1" Il y a des seiches plus ou mouis considérahles dans tous les lacs ; ceux dans lesquels on n'en a i)as encore aperçu n'ont pas été suffisamment examinés.

» 2'J Ces seiches peuvent avoir lieu dans toutes les saisons de l'année et indifféremment à toutes les heures du jour ; mais elles sont en général plus fréquentes au printemps et en automne.

» 3° Rien ne paraît influer davantage sur ce phénomène que l'état de l'atmosphère ; en sorte que plus cet état est constant, moins il y a de seiclies, plus il est variahle, plus il y en a. C'est ce que prouvent toutes mes observations,qui n'ont donné qu'un faible mouvement ou un mouvement nul toutes les fois que le vent du noi'd soufflait, que le temps était beau, (ju'il régnait des brouillards étendus, et que la pluie ou la neige était générale; tandis que la seiche a toujours été considérable quand l'atmosphère était l'emplie de nuages pluvieux ou que le temps, d'ailleurs assez serein, se préparait à l'orage et que le baromètre baissait.

» 4° Toutes choses d'ailleurs égales, les seiches sont d'autant plus considérables sur le lac de Genève que l'on s'approche de la sortie du Rhône ; leur maximum est à cette même sortie, et elles diminuent depuis ce point jusqu'au confluent du Rhône avec l'Arve, où elles sont à peu près nulles. 11 en est de même en avançant de l'autre côté du lac jusqu'à Coppet, où elles ne sont plus que d'un ou deux pouces, et à Rolle, où elles sont moindres, sans cependant devenir jamais nulles.

» 5o L'extrémité orientale du lac de Genève n'a pas des seiches plus sensibles que celles des autres lacs, quoique l'opinion contraire semble établie dans les ouvrages de De Saussure.

» 6° Quoique les seiches soient plus fréquentes au printemps et en automne que dans les autres saisons, cependant elles sont plus consi-

(') Loc. cit. p. 7-3.

46 IIYDHAULTQUE

dérablos en été, et surtout à la lin de cette saison. Les plus grandes qui aient été observées ont toujours eu lieu dans les mois de juillet et d'août ou au commencement de septembi-e.

» 7'J Le minimum des seiclies n'a pas de terme, mais leur maximum ne va pas au-delà de cinq pieds.

» 8"^' Fjifin, quoique la durée de la seicbe soit très variable, ses limites en plus ne sont guère au-delà de 20 à 2~i minutes et i-estent fort souvent en deçà, tandis que ses limites en moins sont zéro. »

Dans la seconde partie de son mémoire, Vaucber recbercbe quelle est la cause des seiches, et, après avoir critiqué les théories de ses prédécesseurs, il expose l'explication qui, jusqu'à nos jours, est restée généralement admise. Il cherclie la cause des seiches dans les variations de la pression atmospliérique; a[)rès avoir l'econnu que les seiches coïncident généralement avec de grands mouvements barométriques, il considère deux régions distinctes du lac. 11 suppose que dans l'une la pression barométi'ique diminue, dans l'autre elle reste constante ou elle s'élève ; ces deux régions sont alors inégalement chaigées par l'atmosphèi'e, et le niveau de l'eau doit tendre à s'élever dans la région où la pression barométrique a baissé, doit s'abaisser dans la région où la pression est la plus forte.

« 11 faut considérer, » dit-il, « les eaux des lacs comme formant un syphon à une inhnilé de bi'anches, dont l'une ({uelconque coimnunique à toutes les autres ; que cette branche centrale correspondant à toutes les autres soit, pour le moment, chargée de la colonne d'aiidont le poids doit variei', si cette coloime admet une augmentation de poids ou de tension qui corresponde à une ligne de mercure et paiconséquent à 14 lignes d'eau, l'eau subjacente tendra à baisser de 14 lignes, et cette quantité dont elle s'abaissera dans la branche correspondante du syplion, sera la même dont elle s'élèvera dans les autres branches, qui n'auront pas changé de poids puis(}u'il faut que l'équilibre subsiste. » (')

C'est du reste ce que Saussure avait déjà admirablement formulé dans les trois lignes que nous avons citées plus haut.

En 1838, a paru, à Lausanne, un mémoire anonyme eu anglais sans aucune valeur scientihque, où l'auteur se perd dans des divagations sur les bulles de gaz de marais qu'il voit sortir du lac. Je ne le cite ici que jujur donner un exemple des hypothèses saugrenues que sus-

(') Vuitclirr. loe. cit., p. S-2.

citait le phénomène incompris des seiclies qui préoccupait vivement l'imagination des natui'alistes. (^')

Une très belle oijservation de seiche est celle qui a été faite à Genève, en octobre 18 il. Vu l'importance de cette oliservation (ce sont les plus fortes seiches connues sur le Léman), je l'eproduis pres([ueen entier la lettre où ont été transcrites les notes de M. Veinié, directeur de la machine hydraulique de Genève. ('-')

« La journée de samedi 2 octobre 1841, après avoir été couverte, s'est terminée par un orage violent; vers 7V-' '', les éclairs se succédaient sans laisser aucun moment d'intervalle ; une pluie accompagnée de beaucoup de gréions de petite dimension tombait avec abondance. Pendant le peu de temps que dura cet oi'age (trois (|uarts d'heure environ), le lac épi'ouvait des variations de niveau fort rapides et fort considérables; aucune observation exacte n'a pu être faite au limnimètre du Grand-Quai qui accuse la liauteur du lac, ni à celui de la machine hydraulique qui détermine celle du Rhi'me, parce que ces variations étaient si grandes qu'elles dépassaient l'échelle de ces instruments.

» Dimanche, 3 octobre, à 4 '' du matin, un nouvel orage a éclaté, moins violent que celui de la veille ; cet orage a, comme le précédent, été accompagné de vai-iations dans le niveau de la hauteur du lac; on a observé le limnimètre, maison n'a pas pu tenii- compte des variations qui ne pouvaient êti'e accusées par la raison ci-dessus mentionnée : ce n'est que depuis 5 '' qu'on a pu faire les observations exactes dont je vais donner les résultats.

('j On tlie phenomenou called ///(■ Seiclw, observed on tlie lake of Geneva. Lausanne 1888. — Après avoir résumé assez Jjien, d'après Vauclier, les allures des seiches, notre anonyme continue, je traduis : « Ce qu'elles ont de plus remarquable, c'est la rapidité avec laquelle elles montent et descendent, la facilité avec laquelle elles changent la direction de leur mouvement. C'est là un caractère qui n'appartient qu'au régne animal il y a là, volonté et intention Le phénomène est

vraiment territlant. On dirait qu'un vaste gonlFre, ou mieux encore, une gigantesque gueule ait entrebâillé ses mâchoires formidables au fond du lac. L'eau, toute la masse du lac baisse, en quelques instants, de plusieurs pieds au-dessous de son niveau, puis elle s'arrête dans sa chute. Pourquoi-? Qui saurait le deviner"? Un peu plus, et tout le lac allait être englouti, absorbé, cela est certain, par dessous les racines des montagnes, jusque dans quelque océan éloigné. Mais n'est-ce pas épouvantable'? Si un lac peut ainsi disparaître subitement devant nos yeux, sous nos pieds, sommes-nous encore assurés de la solidité des montagnes"? Y a-t-il vraiment encore quelque part quelque chose de stable "? »

(■-) Lettre de M. Oltramare à ]\[. Arago sur une seiche du lac de Cenéve. Comj)tes rendus de l'Acad. des Se. de Paris, XIIl, 829. IS octobre 1841.

48 HYDRx\ULIQUE

« Lu hauteur moyenne du lac, vendredi et samedi, avant l'orage, était de 55 pouces (du pied de roi) au-dessus du zéro du limnimètre. A 0 ','2 '', le limnimètre marquait 90 pouces au-dessus du zéro, c'est le point le plus haut auquel on l'ait ohservé ; à 9 '' 5 '" ", il marquait 21 pouces au-dessus du zéro, c'est le point le plus has oi^i on l'ait vu. En prenant la dilTérence entre cette plus grande et cette plus petite hauteur, on trouve 5 pieds 9 pouces (1.87"'), difïérence qui s'est eiïectuée dans l'espace de 2 V^ heures. Jusqu'à ce jour, les plus grandes différences consignées dans les registres étaient celle du 26 juillet 1810, qui était de 26 pouces (0.71"') et celle du 11 juillet 1837, de 24 pouces (0.65'" ).

« De 6 à 10 heures, le limnimètre n'est pas resté un seul moment en repos; il a passé successivement par un grand nombre de variations, tant au-dessLis qu'au-dessous de 55 pouces ; on a observée maxima pilncipaux, accompMgnés d'autant de minima, et les dilTérences de niveau entre ces maximaetces minima étaient de 45 pouces environ...

« Quant à l'état de l'atmosphèi'e, à la suiface de la terre soufflait un vent du nord assez l'aible, tandis (ju'au contraiie les nuages étaient violemment poussés par le vent du sud-ouest. La pluie tombait d'une manière continue, sans aucun tonneri'e. (Le thermomètre marquait -f- 13'J R.) Une circonstance fort remarquable, c'est que le baromètre n'a subi, pendant tout le temps de ces observations, aucune variation (il marquait 26 7^ pouces). (')

« A 3 '' après midi, il s'est fait sentir un coup de vent très violent et, au même moment, le niveau de l'eau s'est abaissé fortement, mais cependant beaucoup moins que le matin. »

Dans son étude sur le Rliône et le lac de Genève (^), L.-L. V'allée émit, en 1843, une théorie de haute fantaisie que nous ne prendrons pas la peine de discuter ; elle a du reste déjà été exécutée par J. de

(h Le baromèU'e était en liaisse rapide ; voici les hauteurs doniii''es par l'Observatoire de Genève :

2 octobre '.»' malin 7-24.G5""»

midi 72-2.8-'>

8'' soir 12l.'26

3 octobre 9'' matin 7'2'2.21

midi 7-2-2.0I

3'' soir 719,11

9'' soir 717.64

(■-) L.-L. ValU'e. Du Rhône et du lac de Genève, p. 31 sq. Paris 1843.

La Harpe ('). Je la cite, non pas pour me railler des écarts d'imagination d'un homme qui, (juoique trop prompt dans ses hypotlièses, a cependant rendu de bons services à l'étude de notre lac, mais comme un exemple typique de la fascination qu'exerçait sur les esprits le phénomène mystérieux des seiches, et des hypothèses qui surgissaient de toutes parts pour tenter de l'expliquer.

« Concevons y> dit Vallée « qu'il y ait un lac souterrain communiquant, d'une part avec le Léman, et d'autre part au moyen de tissures avec les vallées qui contiennent les glaciers; si, par l'effet d'une pluie, par exemple, les eaux et les glaces se précipitent dans les fissures, dont quelques parties soient verticales, ou à peu près verticales, elles parcourront ces fissures avec une vitesse accélérée et elles y entraîneront l'air comme il est entraîné dans les trompes au moyen desquelles, avec le secours d'un petit courant d'eau on souffle le fover des hauts-fourneaux ; donc Tair sera comprimé au-dessus du lac souterrain ; donc les eaux du Léman se soulèveront. Bientôt après, l'effet compresseur cessant, les eaux soulevées réagiront ; l'aii- remontera dans les fissures ; le lac souterrain s'élèvera, et le Léman s'abaissera au-dessous de son niveau, mais d'une moindre hauteur que celle dont il se sera élevé, parce que les fissures présenteront des courants d'eau marchant de haut en bas, qui modéreront le mouvement de l'air marchant de bas en haut. Une nouvelle réaction résultera ensuite de l'exhaussement du lac souterrain, et le phénomène cessera par une suite d'oscillations de moins en moins fortes. »

Al. Yersin a publié, en 1855 ('-), une courte note sur des observ^ations de seiches entreprises, à Morges, dès 1854. A l'appel d'une dépêche télégraphique lancée de Morges, divers observateurs, à Genève, Nyon, Lausanne, Vevey, suivaient de quart d'heure en quart d'heure les variations du limnimôtre et du'baromètre. Par cette méthode ont été étudiées les seiches du l^i- avril, 4 mai, 16 novembre, 13 décembre 185 i, 3 février, 31 mai 1855, et l!2 avril 1856. Ces observations, conçues dans un esprit scientifique excellent, n'ont malheureusement pas été utilisées. Dans la note que j'ai citée, A. Yersin a figuré graphiquement la courbe d'une série de seiches du 3 décembre 1854, observées dans le port de Morges. C'est, à ma connaissance, la pre-

Cj Bull. s. Y. S. N. VI, 9.

("■*) A Yersin. Note sur les seiches cUi lac Léman. Bull. S. V. S. N. IV, 'ill. Lausanne, 1855.

mière utilisation de la méthode grapliique pour l'étude du phénomène. Malheureusement pour Yersin, l'irrégularité de ces seiches était telle (4 seiches de 5 minutes de durée, et 1 de 10 minutes), qu'il ne sut pas y reconnaître le rythme régulier des vagues d'oscillation fixe. 11 indique cependant parfaitement le caractère oscillatoire du mouvement des seiches.

Histoire anciennr des seicJies d'autres Jars.

Les notes anciennes que nous possédons sur les seiches des lacs autres que le I^éman sont peu nombreuses et mal ordonnées. Des apparitions analogues à celles de Genève ont été observées, tout au moins sous la forme de dénivellations plus ou moins rapides et plus ou moins répétées; on a pu ainsi constater que le phénomène n'est pas spécial au Léman comme on l'avait cru d'abord. Mais son étude systématique n'a été entreprise nulle part, et nous ne pouvons pas tirer grand' chose des faits isolés dont nous allons citer quelques exemples.

Lacs sidKdpins. Une observation très curieuse de seiches, la plus ancienne de celles que nous possédions sur les lacs, a été trouvée par M. L. Leinei-, directeur du Rosgartenmuseum, à Constance, dans les Chroniques de Christophe Schulthaiss ('). En voici la traduction. Elle décrit un phénomène constaté dans le port de Constance.

« Crue admirable de l'eau. Dans ce jour, la veille de 8t- Mathieu, (le 23 février 1540), pendant la matinée, le lac a ci-u et décru successivement d'une hauteur d'une aune (environ 00'"'),. de telle manière que pendant sa crue il est entré dans la Wette jusqu'à l'angle de Thôpital. puis, dans sa descente, il s'est écoulé par la grève d'abordage au pont des Pécheurs. Puis, avec un courant violent, comme si les vagues avaient été refoulées par le vent (le temps était cependant calme) il s'est élevé de nouveau. Et cela s'est répété quatre ou cinq fois dans la durée d'une heure, comme j'en ai moi-même été le témoin. Les mouvements ont continué jusqu'après midi, mais en diminuant de plus en plus d'intensité. Le même phénomène a été observé sur le cours du Pdiin (entre les deux lacs) ; (juelques pêcheurs voulaient

(') Scluiltitaiss Hhris'jipli, *>ullectanea VI, 81.

aller lever leurs nasses dans le fleuve, mais ils ont reconnu que le Rhin coulait dans la direction de la ville et du pont des Pécheurs, tandis qu'ordinairement il coule en sens inverse. — Tout cela a causé un vif étonnement et une grande admiration, car un tel phénomène n'avait jus((u'à présent, à ce que l'on dit, été observé par personne. »

Pendant qu'il étudiait les seiches de Genève, Yaucher faisait rechercher des mouvements analogues de l'eau sur les autres lacs suisses. Ses correspondants en ont constaté et décrit dans les lacs de Zurich, de Constance et des Quatre-Cantons ; lui-même en a vu dans les lacs d'Annecy, de Lugano et dans le lac Majeur ; en i-evanche, les seiches lui ont échappé dans le lac de Côme. (')

En 1826, le professeur Ineichen a observé des seiches sur le lac des Quatre-Cantons, à Lucerne. (■')

Lacs d'Europe. Une très belle observation de seiches est celle des oscillations de l'eau qui sont survenues à Kenmore, en Ecosse, le 12 septembre 1784 ; la hauteur de la vague a été évaluée à 1.5'", et la durée de l'oscillation qui s'est continuée pendant plusieurs heures de suite était d'environ 7 minutes. (")

Muncke cite des observations de seiches dans le lac Wetter, par Bergmann, et dans le lac Ochrida (Rouméiie), par Ami Boue. {*)

Lacs aïiiéricains. De nombreuses observations sur les dénivellations accidentelles de l'eau ont été faites, et déjà fort anciennement, dans les grands lacs de l'Amérique du Nord ; on était préoccupé d'y rechercher une marée luni-solaire, et l'attention se dirigeait avec persistance sui- tous les faits d'oscillation de l'eau. John Le Conte, professeur à l'Université de Californie, dans le paragraphe qu'il a consaci'é aux seiches dans ses reclierches physiques sur le lac Tahoe (^), arrive cependant à la conclusion que « de véritables seiches n'ont pas encore été constatées dans les lacs américains ; les dénivellations décrites par les auteurs peuvent bien avoir été des seiches, mais la pério-

(') Yaucher. [loc. cit. p. 43] p. 69, sq. (-; R. Wolf. Xotizen zur sclnv. Culturgescliichte n° 35'2. (•') Bibliothèque britannique; se. et arts, VI, 184. Genève 1797. ('*) Gehlev. Physik. Worterbuch, 2" éd. VIII, p 737. Leipzig 1836. p) John Le Conte. Pliysical Studies on lake Tahoe. Overland Monthly. januar 1884, p. 43.

(licite rytlimique qai est caractéristique de ce phénomène n'a pas été reconnue. » Il cite cependant les observations de dénivellations de Teau dues à Fra Marquette, 1673, baron la Hontan, 4089, Charlevoix, 1721, Carver, 1766, Weld, 17f.'6, etc.

Dans un mémoire présenté, en 1874, à l'Association américaine pour l'avancement des siences, M. Ch. AVIiitllesey, de Cieveland, Ohio, a donné un résumé historique des anciennes observations de dénivellations de l'eau faites sur les lacs américains (M ; il en cite 18 cas; je choisis les plus typi(|ues, ceux où l'on reconnaît l'indice d'un flux et reflux répétés.

« Lac Supérieur. En 1789, A. Mackenzie était au Grand-Portage, sur la côte nord, opposée à Tlsle-royale ; il raconte qu'il y eut une baisse soudaine de l'eau de 4 pieds de chute ; l'eau revmt bientôt en un flot montant et continua à osciller pendant plusieurs heures de suite.... »

« Le 16 juillet 1855, au Sault-Ste Marie, vei's 9 '' '", l'eau s'éleva rapidement de 8 pouces dans le canal, par une légère brise du N.-W. ; en 10 minutes, elle s'abaissa de 14 pouces ; à 11'' elle s'abaissa encoi-e de 2 pieds 2 pouces; elle continua à s'élever et s'abaisser jusqu'à 4 '' ^ où elle reprit son niveau primitif. Pendant ce temps, le vent avait tourné au S.-E.... »

« Le 17 septembre 1865, à Superior-City, flux et reflux de l'eau. Entre 12 '/.,'' et 1'' après midi, l'eau du lac mesurée au limnimètre s'est abaissée de 25 pouces; 15 minutes après elle était remontée à 25 pouces au-dessus du niveau primitif, faisant une dénivellation totale de 50 pouces (1.27'") en un quart d'heure. Le vent soufflait tr-ès fort du N.-W.... »

« En novembre 1851, à Copper-Harbour, d'après M. Brockway, l'eau s'éleva soudainement, par un temps parfaitement calme, à 1 pied 3 pouces, et une autre fois à 2 pieds et demi.... »

« Lac Seneca. En mai 1855, pendant toute la journée de mercredi et de jeudi, l'eau du lac s'éleva et s'abaissa en périodes variant de 10 minutes à une demi-heure, de hauteurs variant de 5 pouces à 2 pieds. Une mesure faite le vendredi après le coucher du soleil montra une baisse de 16 '/a pouces en 15 minutes, après quoi l'eau commença à se relevei'.... »

(1) G.-H. WhiUlescij. Sni\i\en lluctuutioiis of level in quiet waters. Proceed. oftlie Hartford meeting's, Au<iust 1874. p. liiU sq.

« Lac Erié. Une note manuscrite de M. Whitllesey me communique, malheureusement sans détails, l'observation de « la plus haute seiche connue » qui a oflert une dénivellation de 15 pieds (4. 57"'") le 23 juin 1882, à Gleveland, Ohio.

En résumé, des dénivellations plus ou moins rythmiques ou |j1usou moins répétées, quelques-unes très fortes, ont été constatées sur un grand nombre de lacs. C'est là tout ce que nous tirons de ces observations.

Rt'cliL'fcltcs modernes sur les seiclies.

.Te vais maintenant l'aconter la série des obsei'vations, expériences et déductions qui m'ont amené à proposer la théorie actuelle des seiches ; cette théorie a reçu assez de confirmations expérimentales pour qu'elle ait été généralement bien accueillie ; nous osons prétendre qu'elle donne une explication suffisante du phénomène dans ses grandes lignes, et souvent même dans ses détails.

Ma première série d'observations (^) a été faite à Morges, sur les courants qui se développent, en temps de seiche, aux entrées du port. Le bassin fermé du port représente une nappe d'eau dormante, à niveau relativement stable ; quand le lac s'élève, l'eau entre dans le port, quand le lac baisse, l'eau sort du port; en cas de dénivellations rapides du lac, les courants sont assez intenses aux bouches du port pour être très visibles, et, en notant l'instant où les courants changent de direction, on obtient des valeurs assez exactes sur la durée des oscillations de l'eau. Du 7 mai 18(i9 au 11 mai 1870, j'ai fait l'i séries d'observations sur ces courants, observations qui ont porté sur un total de 93 inversions dans la direction des courants. C-^)

(') F.-A. Forel. !'•« étude sur les seiches du lac Léman. Bull. S. V. S. N. XII, 213. Lausanne 1873.

(^) Le port de Morges, entièrement fermé par deux jetées qui s'avancent dans le lac, présente actuellement deux ouvertures .-l'une de 30", servant au passage des bateaux, est difficilement abordable pour l'observateur; l'autre ouverture, de 2™ de large, percée dans la jetée du nord, en 18-34, pour le renouvellement de l'eau du port.est située au bord d'un quai, et peut être facilement surveillée. Or, chaque fois qu'ilseproduitunedifférencequelconquedans le niveau de l'eau, à l'intérieur ou à l'extérieur du port, chaque fois que l'eau du lac s'élève ou s'abaisse, l'eau contenue dans le port tendant à regagner le niveau du lac, il se développe, à ces deux ouvertures, un courant plus ou moins violent, d'entrée alors que le niveau du lac s'élève, de sortie alors qu'il s'abaisse. Ce courant est facilement ol)servable à la

J"ai bienlôt reconnu par les allures du phénomène que j'étais en présence d'un mouvement d'oscillation de l'eau ; que, en négligeant certaines irrégularités, ce mouvement est en général régulier; enfin

petile ouverlure de la jetée du nord et devient très visible toutes les fois qu'une seiche vient modifier le niveau des eaux. En surveillant le moment où se font les changements de direction du courant, l'on peut apprécier facilement la durée de la seiche. Je donnerai deux exemples de ces observations.

Du 7 mai 1869.

Heure du commencement du courant Durées en secondes de la seiche (')

d'entrée. de sortie. haute. basse.

— Il'' 26'" 10* — iy-3

3(1 lô 3S 30 135 140