SIXIEME PARTIE

Je traiterai dans cette partie de mon livre ce qui touche à l'hydrostatique, c'est-à-dire à l'état de l'eau en repos, et à l'hydrodynamique, c'est-à-dire à l'état de l'eau en mouvement.

Dans la partie précédente, nous avons étudié les variations de hauteur qui se manifestent sur l'ensemble du lac, sous l'influence des différences de débit entre les affluents et l'émissaire. Nous avons actuellement à nous occuper des diverses déviations à l'iiorizontalité relative de la nappe du lac qui sont causées par des forces statiques ou dynamiques, agissant sur l'eau. Ces actions sont nombreuses et d'ordres fort divers et elles causent des d é n i v e 1 1 a t i o n s qui sont, les unes constantes, les autres temporaires.

Nous aurons ainsi à étudier :

La forme même du lac, partie du sphéroïde terrestre ;

(M Je préfère donnera cette partie le titre de hydraulique, plutôt que celui de mécanique que je lui avais attribué dans mon introduction (t. I, p. 13) ; toute la mécanique dont j'ai à parler ici est la mécanique des eaux ; c'est donc de l'hydraulique.

Les dénivellations constantes de cause géostatique (attraction des côtes) ;

Les dénivellations constantes de cause hydrostatique {le courant propre du lac) ;

Les dénivellations temporaires de cause astronomique (marées) ;

Les dénivellations temporaires continues de cause atmosphérique ;

Les dénivellations temporaires rythmiques (les seiches) ;

Les vibrations du lac ;

Les vagues ;

Les courants locaux.

Nous commencerons par quelques mots sui- la pression hydrostatique.

L Pression hydrostatique.

La pression liydrostatique, est la pression exercée sur un corps par la colonne verticale du liquide dans lequel il est i)longé, cette colonne ayant pour base la section horizontale du corps et poui' liauteur la verticale entre le corps et la surface du liquide.

A la surface de l'eau, la pression est égale à la pression de l'atmosphère au-dessus du point considéré ; le Léman ayant sa nappe à une altitude de 372'", la pression moyenne de l'atmosphère y est de 729.1'»'" de mercure, soit 991^'' par centimètre carré.

Pour un corps plongé dans l'eau, la pression s'accroît, en nombre l'ond, d'une atmosplière par cliaque 40'" d'eau. Plus exactement : si nous admettons qu'à la surface de la mer la pression moyenne de l'atmosphère soit de 760'"'" de mercure, la valeur d'une atmosphère sera représentée par un poids de 1033s'' par centimètre cari'é de surface, ou par une colonne de 10.33'" d'eau distillée à 4" C ; autrement dit, chaque 10'" de profondeur d'eau douce augmentera la pression de 0.97 atmosphère.

La diiréi'ence de densité qui résulte des différences de la température de l'eau ne modifie pas sensiblement ce chiflre. L'eau de la surface, qui a, en été, 20", est un peu plus légère, et il faut une épaisseur de 10.35'" au lieu de 10.33'" pour représenter la valeur d'une atmosphère. Il n'y a pas lieu de tenir compte d'une différence aussi minime.

PHKSSIOX IIVDROSTATIQL'K H

\ a-L-il lieu de faire inlervciiir la densité propre de l'eau du lao qui n'est pas de l'eau distillée, mais cjui tient en dissolution des sels divers et dont la densité est, comme nous le verrons, 1. 00018, l'eau distillée étant 1.000 00. De ce fait aussi, la différence de lu pression hydrostatique est minime ; Une colonne d'eau distillée d'un cenlin)èti'e de section, de 300'" de hauteur, pèse 30 000 grammes;

Une colonne d'eau du lac de mêmes dimensions pèserait 3000^2 gi-ammes.

Il n'y a pas lieu de s'occuper, dans les faits (irdinaires, d'une difTérence aussi faible.

Vari((tiou de la densité do l'eau sokh pression. L'eau est faiblement compressible. Elle diminue de volume et par conséquent sa densité augmente sous les fortes pressions. D'après les valeurs classiques de Grassi, le coeflicient de compressibilité de l'eau pure est à 0" 0.000 0503 par atmosphère

La température des couches profondes du lac, à -f 5", est plus approchée de 0 ' que de 25" ; le coefficient de compressibilité qui leur sera a|jplicable sera donc à très peu près égal à 0.000 050 soit à 50 millioiinièmes du volume pour cha([ue atmosphère.

D'après cela, si la densité d'une eau (jne nous pi-enons à la surface

est i. 000 000

sous 10 atmosphères elle sera 1.000 500

11 y a là une correction importante à apporter à la densité de l'eau lorsque nous la considérons in situ, dans le fond du lac.Indépendamment de toute question de température, la densité de l'eau augmente rapidement de la surface jusqu'au fond du lac, en raison de la compression qu'elle subit par le poids des couches superposées.

La densité de l'eau augmentant avec la pression, une atmosphère de pression sera représentée par une colonne d'eau plus courte au fond (lu lac qu'à la surface. Mais encore ici la dittérence est minime. Dans l'eau du lac Léman, il y a

1 atmosplière de pression à la profondeur de 10.328'" 10 atmosphères » » 103.27

20 atmosphères » » 20(3.49

30 atmos[)hères » » 309.64

Autrement dit, la hauteur d'eau représentant une atmosphère est, dans le lac Léman,

à la surface, une colonne de 10.328'" à 100'" » 10.327

Le Léman ayant 309.7"i de profondeur maximale, la pression y est, dans la plaine centrale, exactement do 30 atmosphères, pour la pression de Teau, à laquelle il faut ajouter la pression atmosphérique aérienne. Cela s'exprime par centimètre carré :

Pression de l'eau 30 9905i''

Pression de l'atmosphère 991

Ensemhle 31 981

soit en gros 32 kilogrammes par centimètre carré.

Cette pression subit des variations tenant à deux causes;

a Aux variations de la pression atmosphérique. Ces variations sont, dans nos contrées, d'après les observations de Genève (0, limitées à une valeur de 40'"'" de mercure, soit 0.06 de la pression totale de l'atmosphère, soit à 02"' par '■'"■^.

b Aux variations de la profondeur de l'eau. L'amplitude moyenne de la variation annuelle était, dans le régime qui a pris fin en 1885, de 1.54™ (-). Une telle amplitude causait une variation de pression de 0.15 atmosphère ou de 159^'' par ''"-. Avec le nouveau régime oi^i la variation normale n'est plus que de 60'™, la variation de pression est réduite de moitié et plus ; elle n'est plus que de 0.06 atmosphère ou de 62«' par '"'". C'est la même valeur que celle qui résulte des variations de la pression atmosphérique.