LES ALLURES DES SEICHES
A l'aide des diverses méthodes d'observation décrites dans le paragraphe précédent, nous avons, mes amis et moi-même, étudié, dans les vingt dernières années, les seiches du Léman et celles de quelques
0) Voir la description de M. Sarasin: Arcli. de Genève JI, 724, 1879.
autres lacs. Le matériel réuni est considérable ; je l'analyserai dans cette première étude générale en m'en tenant aux grandes lignes et aux faits probables on certains, et en me bornant à indiquer sans chercher à les interpréter, quelques détails qui ne sont pas encore suffisamment clairs.
Les allures des seiches sont le mieux mises en évidence par les tracés continus des limnographes. Les observations isolées obtenues par d'autres méthodes fournissent des faits accidentels souvent intéressants; elles nous ont été fort ntiles dans le développement des rtîcherches qui nous ont conduit à l'explication du phénomène; mais quand l'observation est isolée, on n'en voit pas l'enchaînement avec les événements antérieurs et postérieurs, on n'en a pas la raison d'être ni les conséquences. C'est donc essentiellement sur l'étude des tracés limnographiques que je me fonderai pour apprendre à connaître les seiches : tous les exemples que je tîgurerai sont tirés de ces tracés.
Il est très rare que le lac soit au calme plat au point de vue des seiches. Dans les six années pendant lesquelles le limnographe de Morges a dessiné pour moi les allures du lac, je n'ai pas eu un seul jour où je n'aie pu retrouver les indices d'un mouvement rythmique.
La figure 54 donne un exemple d'an lac immobile, sans seiches; mais cependant on y aperçoit des traces d'ondulations, ondulations de 10 minutes de durée, et de 1""" à peine de hauteur.
tMor(je.ù, 30j[a.i 18 76'
(Fig. 5i.) Calme plat au point de vue des seiches. Morges. Crrandeur naturelle. 6 (.-m. par heure.
Le plus souvent, on peut dire toujours, le tracé limnogi'aphique présente des ondulations régulières ou irrégulières, parfois très faibles, quelques millimètres de hauteur, parfois très fortes, quelques centimètres, parfois énormes, quelques décimètres de hauteur. Il n'est pas toujours facile d'en démêler au premier abord la signification; ce n'est que par l'étude attentive et répétée, souventefois renouvelée de longues suites de tracés, <[ue l'on arrive à reconnaître, dans les courbes souvent compliquées, brodées d'oscillations secondaires de divers ordres, les types détinis des seiches; avec de la patience et de la persévérance, on obtient une appréciation très sûre qui n'est pas
sans étonner, et scandaliser peut-être, le spectateur improvisé de ces documents, mais qui n'en est pas moins très certaine. J'en appelle ici à l'expérience de mes amis et collègues, MM. Pli. Plantamour, Sarasin et Delebecque, qui ont étudié avec intérêt et succès les tracés de leurs limnographes.
Types des seiches du Léman.
Je commencerai par présenter au lecteur un fragment de l'un de ces tracés limnographiques, fig. 55; il donne en réduction au tiers la courbe du lac à Morges du 21 août 1876 à 23'', au 22 août à 15'>. (^)
Il me servira d'exemple pour analyser quelques-uns des caractères du phénomène des seiches. Je rappelle ici que le limnographe de Morges dessinait les dénivellations du lac en grandeur naturelle, avec une vitesse d'enregistrement de 1'"'" par minute; avec une réduction au tiers, les variations de l'eau sont trois fois trop petites, et les temps sont donnés à raison d'un millimètre pour trois minutes, de 20'""' pour une lieure. (-)
a On trouve sur le tracé de la figure 55 des ondulations de divers types, et il n'est pas difficile d'y discerner des oscillations de 10 minutes de durée (6 ondulations par heure), sont le mieux dessinées le 22 août de 10 à 13'' — et des oscillations de 73 minutes de durée (soit a près de 1 '/^ heure) ces dernières commencent à apparaître le
22 août à l'i; — pour en faciliter la lecture, j'ai représenté par un pointillé fin la courbe moyenne de ces oscillations de 73 minutes.
h Ces ondulations — appelons-les des seicJies, — sont parfois régulières, parfois irrégulières. Ainsi les seiches de 10 minutes sont relativement régulières le i2 août de 10 à 15'', elles le sont moins le 21 août à
23 et 24'' ; elles sont très irrégulières le 22 août de 1 à 3 et 6 heures. Mais, là même où elles sont le plus compliquées, on reconnaît cependant le type général de 6 seiches par heure, sous le dessin mouvementé par les broderies d'oscillations de second et de troisième ordre.
(1) Dans toutes nos études sur les seiches, nous comptons les heures de la journée en une seule série de 24 heures commençant à minuit.
(-) Pour cause de bonne ordonnance de mes dessins, j'ai dû employer dans les figures 55 et suivantes des échelles souvent diflférentes pour la hauteur des dénivellations et pour la vitesse de l'enregistrement. J'ai eu soin de les indiquer dans le titre de chaque figure. .Je prie instamment le lecteur qui voudra comparer entre elles ces figures de faire attention à ces différences d'échelles.
Je tiens à donner une bonne idée de ces irrégularités, alin que l'on comprenne mieux la régularité des seiches quand celles-ci sont régulières. Dans une figure 56, je représente des seiches très irrégulières
tAIorgeo. S Septembre 1877
(Fig. 56.) Seiches irrégulières de Morges. Grandeur naturelle; (i cm. par heure.
de 10 minutes, tirées des tracés de Morges (grandeur naturelle pour les dénivellations de l'eau, vitesse d'enregistrement 1""" par minute). Dans les ligures 57, 58 et 59 je donne à la même échelle des exemples
.Àlnixjeô, 25 ^Ha.i.-1H76-
(Fig. 57.) Seiches de 10 minutes de Morges. Grandeur naturelle; ti cm. par heure.
de .seiches régulières. On y verra que, même dans ce cas, la régularité du mouvement n'est pas absolue, qu'il y a des différences de hauteur
tAforgeô. 18 Juin^iS? 7
(Fig. 58.) Seiches de 10 minutes de Morges. Grandeur naturelle ; 6 cm. par heure.
dans deux seiclies consécutives, qu'il y a parfois de petits accrocs dans le développement des courbes, par exemple le 25 mai 1876, à 191', 15"'i>' (fig. 57); le 19 avril à 19i', :i5'"i" (fig. 59).
Quoi qu'il en soit de ces petites déviations à l'uniformité absolue de l'oscillation, on peut dire que le phénomène a une belle régularité générale. Ce caractère est saisissant, il est imposant; je ne sais assez
Ji'lorcfeù, i&^vril i870
(Fig. 59.) Seiches de 10 minutes de Morges. Grandeur naturelle; fi cm. par heure.
admirer la puissance et la grandeur de ce mouvement pendulaire qui fait balancer l'énorme masse de l'eau du Léman avec une ampleur d'allures aussi étonnante. Cette constatation est assez importante pour que je veuille encore en donner un exemple dans la tigure (30, qui représente de grandes seiclies de 10 minutes à Morges. Pour raison d'économie d'espace et de papier, j'avais ralenti la vitesse d'enregistrement de mon appareil qui ne dél)itait plus que 1""" en '2 minutes, 3'"' par heure ; aussi dans la fig. GO, les seiches, qui paraissent plus serrées que dans les fig. 57 à 59, sont cependant toujours des seiches de 10 minutes ; les dénivellations sont de grandeur naturelle. Ces seiches du 14 avril 1879 ont dépassé 11.5'"' de liauteur ; dans le tracé que j'ai copié pour la figure 00, on ne les voit pas dans tout leur développement, un arrêt malencontreux ayant limité la marctie du crayon enregistreur pendant la seiche basse.
«■ Les seiches de même type sont tantôt plus hautes, tant(M moins hautes. Dans notre exemple de la figure 56, les seiches sont au moins trois fois plus hautes, le '22 août, à 11'', que le 21 août, à 2:1 ou 2i'' ; les seiches du 25 mai 1870 (fig. 57) ont 1'"" de hauteur, celles du 14 avril 1879 (fig. 60) ont plus de 11'"'".
(/ A côté de ces seiches de 10'"'" ([ui sont le type le plus fréquent dans les seiches de Morges, on trouve assez souvent des seiches de
5'"'": j'en donne un exemple dans la figure 61. Exiles sont rarement aussi régulières que dans ce cas ; le plus souvent elles sont irrégulières ; elles offrent du reste les mêmes variations de hauteur que nous
^"^AA /Xaaa/ V\/ \/ V\A/\/xy \/\ i^ l
Aîorqeo, i.i- 1'* Ocfo/jrc 1^77
(Fig. 61.) Seiches de 5 minutes de Morges. Grandeur naturelle; 6 cm. par heure.
avons décrites aux seiches de 10'»'". Ce sont ces seiches de 5™'" qui se sont trouvées représentées le plus fréquemment dans les observations que j'ai faites sur les courants du goulet du port de xMorges (page 53). e Parfois, ces seiches rapides, de 5'»'" de durée, présentent un caractère intéressant. Les oscillations successives varient périodiquement de hauteur; à une oscillation faible succède une oscillation forte, puis une faible, puis une forte, et ainsi de suite; il y a alternance de seiches plus hautes et moins hautes, chacune des formes, seiches élevées et seiches peu élevées, apparaissant toutes les dix minutes. Nous étudierons attentivement dans un paragraplie ultérieur ce type intéressant que nous appelons seiches dicrotes; nous nous bornons à l'indiquer ici en en donnant deux exemples (fig. ô'i et 63) à la
(Fig. 62.) Seiches dicrotes de 10 minutes de Morges. Grandeur naturelle; 6 cm. par heure.
même échelle que les figures précédentes et par conséquent comparables avec elles ('). Disons déjà, en anticipation de ce que nous verrons plus loin, que ces seiches dicrotes sont dues à l'interférence de seiches de 10'"'" et de seiches de 5'"'". f Outre ces seiches de 10'"'", de 5'"'", et ces seiches dicrotes, nous
(1) Voir encore Ug. 55, p. 97, quelques seiches dicrotes, le 22 août, à 5 h.
voyons souvent sur les tracés de Moi-ges des oscillations de plus courte durée, régulières ou irrégulières ; voyez par exemple sur notre figure 55 (p. 97) les dentelures irrégulières du 22 aoiit, de 7'' à 10'', ou les dentelures qui de 1'' à 4'' altèrent le dessin des grandes seiches de
Ji'Iorye ù. 28 JlfarA 1& 76
(Fig. Go.) Seiches de 10 minutes, dici'otes, de Morges. Grandeur natui"elle: 6 cm. par heure.
10'"'". Elles sont inconstantes, irrégulières, et je n'ai pas essayé d'y rechercher des types définis ; nous ne nous en occuperons pas pour le moment; elles se relient à ce que nous décrirons plus lom sous le nom de vibrations.
C'est la combinaison de ces seiches rapides, de 5 minui3s et moins de durée, qui a abaissé la moyenne de durée des oscillations du lac, à Morges, que j'avais trouvée, par l'étude des courants au goulet du port, être de 4 '/V"'" seulement. Les tracés limnographiques ont corrigé l'erreur que j'avais faite en employant une méthode moins parfaite, et j'ai constaté (jue le type normal des seiches de Morges est bien de 10'"'" de durée.
g Enfin nous reconnaissons que les seiches de divers types peuvent se superposer et interférer ensemble. Nous venons de voir dans les seiches dicrotes l'interférence régulière des seiches des types de 10'»'" et de 5'"'". Dans la fig. 55, nous voyons des seiches de 78'"'" porter la broderie de seiches plus rapides : le 22 août, de 1 à 4'', des seiches de 10'"'" irrégulières, — à 5'', des seiches dicrotes, — de 6 à 10'', des seiches rapides u-régulières, — de 10 à 15'', des seiches de 10'"'" régulières.
Ces seiches de 73'"'", nous les trouvons bien dessinées sur les tracés de Morges; elles y sont peu hautes, et n'y atteignent pas la superbe amplitude des tracés de Genève, mais elles y sont cependant parfaitement reconnaissables. Dans la figure 55, nous en avons un exemple, un peu compliqué par les seiches plus rapides qui altèrent
la courbe des grandes seiches de 73'"'" ; dans la figure G4, nous représentons la courbe simple de l'une de ces seiches à longue période. En résumé, je reconnais, sur les tracés Umnographiques de Morges,
, Marge. ^ , 21 Février 1877
( Fig. 64.) Seiche de 73 minutes à Morges. Grandeur naturelle ; C cm. par heure.
des courbes bien dessinées que j'appelle des seiches ; j'y constate plusieurs types différents par leur durée ou leurs caractères ; ces types se reproduisent assez fréquemment pour que je puisse les dire normaux dans cette station. Ces types, auxquels par anticipation je donnerai des noms, sont :
les seiches de 73 minutes — seiches longitudinales uninodales — , 10 — — — transversales uninodales
— 5 — — — transversales binodales
— 5 — dicrotes — transversales avec interférence
d'uninodales et de binodales.
En ordre de fréquence, je puis les classer comme suit : les plus fréquemment représentées sont les seiches de 10'"'", régulières ou irrégulières, puis celles de 5'"'" irrégulières, puis celles de 73'"'", toujours régulières, puis celles de .")"''" régulières, et celles de 5'"'" dicrotes, qui sont relativement rares.
A côté de ces seiches normales, caractéristiques de la station, j'y trouve parfois des types extraordinaires, très rares, qui semblent bien définis si j'en juge par la régularité des tracés, mais dont je ne connais pas encore la signification. Je citerai entr'autres des seiches de '20'"'" environ de durée (fig. G.")) et des seiches de 7'"'" (fig. 06).
.Morgeù.ti-Mai 1H76
(Fig. 65.) Seiches de 20 minutes à Morges. Grandeur naturelle: 6 cm. par heure.
Je me suis étendu longuement sur les seiches de Morges ; il était nécessaire de faire cette étude dans une des stations du lac pour constater l'existence des seiches, ondulation ou oscillation de l'eau se des-
i04 HYDRAULIQUE
sinant en courbes parfaitement reconnaissables sur les tracés limnographiques, pour constater en second lieu, dans cette station, l'existence de types divers de seiches, types bien définis, bien caractérisés. J'ai choisi les seiches de la station de Morges, qui est celle que je connais le mieux. J'espère que les quelques figures données ci-des-
^Aforqeô. :/4. Février 1877
(Fig. 66.) Seiches de 7 minutes de Morges. Grandeur naturelle ; 6 cm. par lieure.
SUS suffiront à faire comprendre au lecteur qu'il y a là un phénomène, et un beau phénomène, qui mérite d'être étudié et expliqué, que ce phénomène se traduit par des dénivellations rythmiques de l'eau ; que ces dénivellations sont de divers ordres.
Je pourrais répéter cette étude sur les tracés limnographiques des autres stations du lac ; j'arriverais aux mêmes résultats généraux. Dans toutes les stations du Léman où nous avons établi des limnographes permanents ou temporaires, où nous avons installé notre plémyramètre, nous avons reconnu des faits analogues ; partout il y a des dénivellations rythmiques de l'eau, partout elles correspondent à des types définis. J'épargne à mon lecteur, et je m'épargne à moi-même la répétition de cette démonstration ; elle serait fastidieuse.
Mais il y a plus. E]n comparant les tracés des diverses stations, nous ti'ouvons d'une station à l'autre des similitudes et des différences importantes que nous devons analyser ; je les préciserai en les illustrant par la planche Y (page 105), où j'ai représenté les seiches du Léman à la même échelle, en réduisant au tiers les tracés des limnographes, c'est-à-dire en donnant les hauteurs des dénivellations trois fois plus petites (jue la grandeur naturelle, et en arrêtant la vitesse de l'enregistrement à 2'"' par heure. (') -
1^' Certains types de seiches que nous avons reconnus à Morges se retrouvent dans d'autres stations. Ainsi par exemple les seiches de 73'"'" de Morges existent à Genève, au Rivage, à Bellevue, existent à Evian, à Vevey, à la Tour de Peilz, à Veytaux, à Chilien ; elles y sont
(1) Dans cette planche et dans plusieurs des ligures suivantes, j'ai reproduit des tracés venant des autres limnographes du lac. Je témoiïjne à MM. Ph. Plantamour, Ed. Sarasin et A. Delebecque ma vive reconnaissance pour la libéralité avec laquelle ils m'ont permis d'utiliser les documents précieux qu'ils ont réunis.
SEir.Hfc:s
Genève (Sécheronj /ô^Uai J87S
^Morgeo, 21 Février 1S17
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Rolle Fleur deait SI/<fcembr<r/SSO.
(Planche V.) Types uormaux des seiches clans diverses stations. 1 3 grandeur naturelle. 3 cm. par heure, (Limnographes Plantamour, Sarasin et Forel.)
même beaucoup plus belles et mieux dessinées qu'à Morges. Ces seiches de 73 minutes se voient encore très nettement sur les tracés de Thonon; elles peuvent se deviner sur les tracés de Rolle; mais dans ces deux stations elles sont sensiblement plus faibles qu'à Morges. Dans ma planche IV, le tracé A représente des seiches de 73'"'» de la station de Sécheron, à Genève, dessinées par le limnographe de M. Ph. Plantamour, le tracé B, des seiches de même type, dessinées à Morges par mon limnographe. Alors même que la hauteur est dilTérente, la durée étant exactement la même, il n'y a aucun doute que l'une et l'autre courbe ne donnent des oscillations du même type.
2" Toutes les seiches de Morges ne se retrouvent pas dans toutes les autres stations. Ainsi les seiches de 10'"'" (PI. V, F) que nous avons dit être les seiches normales de Morges, et leurs dérivés, seiches de 5""" et seiches dicrotes, se voient dans les stations de la côte directement opposée, Evian et Amphion, mais elles sont inconnues à Thonon, à Rolle, dans le Petit-lac et dans le Haut-lac.
3" Un type que nous n'avons jamais trouvé, même accidentellement à Morges, se trouve au contraire fort bien développé ailleurs, ce sont les seiches de 35'"'" (pi. IV, D et E.). A Rolle, à Thonon, à Anthy, dans le Haut-lac et dans le Petit-lac, ces seiches sont très bien dessinées ; ce sont des seiclies normales. Elles n'existent pas à Morges, elles se retrouvent dans la plupart des autres stations que nous avons étudiées.
4-5 Dans certaines stations comme Thonon et Rolle, ces seiches de 35'"'" sont les seules seiches de longue périodicité ; celles de 73"i'" n'y existent pour ainsi dire pas. Ainsi, à Morges, présence de seiches de 73'"'" et absence de seiches de 35"''", à Rolle, présence de seiches de 35'"'" et absence de seiches de 73'"'".
5" Dans les stations des régions terminales du lac, celles de Genève et du Petit-lac, celles de Chillon et du Haut-lac, aussi bien les seiches de 73"''", que celles de 35'"'", sont représentées. Elles peuvent s'y trouver isolément (pi. V. A et D) ou bien il peut y avoir superposition de ces deux types, interférence entre les deux ordres de seiches, production de seiches dicrotes (PI. V, C). Celles-ci sont analogues à celles que nous avons vues à Morges par la superposition des seiches de 10'"'" et de 5'"'".
6° Le même type de seiches se reproduit dans diverses stations, mais il n'y a pas nécessairement la même hauteur. Indépendamment des variations journalières de hauteur, il y a des variations générales
dans les allures des mêmes seiches ; si l'on prend par exemple les seiches de la même journée, ou bien les seiches maximales dans les deux stations, on reconnaît facilement des ditïérences de hauteur. Ainsi les seiches de 73'"'" qui sont nulles à RoUe sont très faibles à Morges, où elles n'ont que quelques millimètres de hauteur ; à Chillon, elles sont mieux accusées et s'y mesurent par centimètres ; à Genève, elles sont énormes et y atteignent des décimètres et plus. Ainsi les seiches de 35'"'" sont énormes à Genève, moins foi'tes dans le Haut-lac, plus faibles mais encore fort bien accentuées à RoUe; elles sont nulles à Morges.
7" Les seiches de type rapide n'existent qu'à Morges et Evian sous la forme d'oscillation de 10'"'" (pi. V, F), et de 5'"'"; à Thonon et RoUe elles sont représentées par des oscillations de 7'"'" (pi. 5, G).
8" Les types anormaux varient aussi d'une station à l'autre. A Morges, nous avons décrit sous cette appellation des seiches de 7'"'" et de '21'"'". A Genève, nous en trouvons de G'"'", de 7'"'", de 8'"'", de 15'"'", de 20'"'".
Il résulte de cela que chaque station a au point de vue des seiches un caractère spécial ; chaque station présente un groupement particulier de types divers dont les uns sont prédominants, d'autres moins fréquents, d'autres accidentels. Sans entrer dans d'autres détails pour chaque station du Léman, je caractéilserai comme suit, au point de vue des seiches, les principales localités, en utilisant le matériel que nous possédons actuellement, et que j'énumérerai dans un paragraphe ultérieur.
Station tle Genève :
ï y 1 ) es no r m a u x . Seiches de 73™' " .
— de 35"!'".
— dicrotes 73 — 3.5'"'".
Les seiches de ces trois types ont leur maximum de hauteur dans cette station.
Types absents. Seiches de 10'"'", de 7'"'", de 5™'", qui n'apparaissent qu'à titre purement accidentel.
■ Types accidentels. Seiches de 0, de 7, de 8, de 15, de SO'"'".
Ntatioii du Rivage, à 3'^'" de Genève, sur la rive droite du lac, et «station «le Bellevue, même rive, à Si^'" de Genève.
Mêmes types de seiches, mais avec un développement en hauteur un peu moins fort qu'à Genève.
Stations «le Rolle, de Fleur «l'eau près RoUe, de Tbouon,
d'Anthy, près Thonon :
Types normaux. Seiches de 35'"'".
Seiches de 7'"'".
Les seiches de 35'"'" sont moins hautes qu'à Genève, celles de 7^'" sont très hautes et très hien marquées.
Types absents. Seiches de 73'"'". (') Seiches de 10'"'".
Ntalioii «le Morges :
Types normaux. Seiches de 73'"'".
Seiches de 10"''".
Seiches de 5'"'".
Les seiches de 73'»'" sont très peu hautes; celles de 10 et de 5'"'"^ sont au contraire très bien marquées.
Types ctbsents. Seiches de 35'"'" et de 7'"'", cette dernière apparaît cependant accidentellement.
Station (l'Evian. Autant que j'en puis juger par quelques observations plémyramétriques, les seiches y sont les mêmes qu'à Morges.
Stations «le Chillon, \ eytaux, la Toui'-«le-Peilz, Vevey.
Types normaux, comme à Genève, mais de hauteur moindre.
Types accidentels, seiches de 10 minutes et de "20 minutes. — Ces déterminations sont basées sur l'étude de matériaux considérables. Nous avons en efiet actuellement, dans les tracés des limnographes Plantamour, Sarasin, Forel et du limnographe de Thonon, une vingtaine de kilomètres de longueur de ces dessins automatiquement figurés par le lac lui-même, sans parler des observations nombreuses et diverses faites par d'auLres méthodes. Notre généralisation est donc fondée sur des documents abondants ; celui qui voudra les dépouiller après nous, y trouvera encore de nombreux faits à découvrir. Nous nous bornons aujourd'hui aux grands traits d'une première étude.
Séries de seiches.
Ces formes normales ou anoi'males de seiches étant reconnues, nous établissons que les seiches apparaissent non pas isolément ou
(') Je répète ce que j'ai dit plus liant: A Tlionon et à Rolle les seiches de 73'""' sont reconnaissables sur les tracés; mais elles y sont tellement faibles que je me sens autorisé à les dire absentes.
accidentellement, mais en séries. On ne voit pas une seiche unique, solitaire, faire une dénivellation, puis l'eau rentrer dans le calme plat ; les seiches sont toujours en groupes plus ou moins nombreux de même forme, de même type, de même durée. C'est déjà apparent dans les dessins que nous avons donnés à titre d'exemples, tig. 55. à 65, et pi. V. \}. 105. Sauf le cas des seiches irrégulières, où il y a complication plus ou moms inextricable d'ondulations diverses, les oscillations qui se suivent sont de môme type.
Ces séries de seiches durent plus ou moins longtemps. Quelquefois elles ne comprennent que quelques oscillations ; quelquefois la série est beaucoup plus longue et compte des vingtaines, des cinquantaines de seiches successives. D'où proviennent ces différences ? Gela résulte de l'apparition fréquente de nouvelles séries ; une série de seiches n'a ordinairement pas le temps de s'éteindre spontanément ; elle est détruite par la production d'une nouvelle série, qui elle-même sera remplacée par d'autres. Ainsi, dans notre tracé de la tig. 55, p. 97, nous voyons une première série de seiches régulières de 10'"'", très peu hautes, remplacée à 1'' par de hautes seiches irrégulières ; à 5'' apparaissent quelques seiches dicrotes ; à 10'' se développe une belle série de seiches de 10'"'" qui continuent à osciller jusqu'à la tin du tracé, à 15''. La longueur des séries de seiches dépend donc de la fréquence des apparitions de nouvelles séries ; quand les impulsions génératrices des seiches sont rares, les séries sont plus longues.
Nous avons des exemples de séries de cinquante seiches successives dans les seiches à courte période de 10"'" (par exemple dans la fig. 60, on voit 25 seiches qui forment le commencement d'une série beaucoup plus longue), et aussi dans les seiches à longue période de 35 et de 73 minutes. Je citerai, comme belles séries, celles des seiches de 73mi'" (ou dicrotes de 73 et 35'"'")
du 20 février 1877 débuta 5'" 68 seiches en 83 heures.
25 novembre 1877 — 1'' 8i — —103 — 24 janvier -1879 — 17'' 99 — —122 — '
26 mars 1891 — 21'' 148 — — 180 — Une question se pose à nous : S'il ne survenait pas de série intercurrente, une série de seiches continuerait-elle à osciller indétiniment ? En aucune façon. Une série de seiches est composée d'oscillations successives, de hauteur décroissante, diminuant progressivement de grandeur jusqu'à ce que leur hauteur soit réduite à zéro. Ce fait est
très important, car il est caractéristique de la vague de balancement comme nous l'avons vu dans un paragraphe précédent. Mais il n'est pas facile à constater sur les seiclies du Léman ; la décroissance y est si faible qu'elle échappe le plus souvent à l'observation. Dans certains cas cette décroissance paraît évidente, et on voit une série de seiches présenter une diminution très marquée de hauteur. Ainsi, dans notre figure 59, de 19'' à 20'', les seiches de Morges, du 19 avril 1876, ont passé de 5 à 3''m de hauteur; et dans la figure GU, on voit les seiches décroître de liauteur le 24 avril 1879, de 17'' à 18 'Z^'', puis de 18 "Vi à 19 Y-i'S etc. Mais ce n'est là qu'une illusion ; en réalité, la décroissance est beaucoup plus lente ; ce n'est qu'une illusion provenant d'une variation périodique dans la hauteur des oscillations d'une même série de seiches. Nous le prouverons en analysant la plus belle série que nous connaissions, celle qui a débuté le 26 mars 1891, et dont nous avons pu étudier, grâce à l'obligeance de M. Ph. Plantamour, les tracés dessinés par le limnogrophe de Sécheron.
Cette magnihque série de seiches de 73"^'" a commencé brusquement le 26 mai'S, à 21''. Auparavant, le lac présentait des seiches irrégulières de 6 à 8'i" de hauteur; trois oscillations, croissantes de 16 à 20'>", amenèrent le 27 mars, à 1'', à une hauteur de seiches de 23''"'. (^es oscillations continuèrent régulièrement pendant 7 '/j jours, toujours simples, parfois d'une l'égularité parfaite; la série s'est terminée le 3 avril, à 14'', par l'apparition de seiches dicrotes. Pendant les 180 heures de ces 7 '/-j journées, la série de seiches a présenté des variations de hauteur. Si je mesure individuellement chaque seiche, en prenant la différence entre la seiche haute et la seiche basse, si je groupe ces hauteurs par vingtaines, j'obtiens :
Seiches de la l'*" à la 20'' hauteur moyenne 167'""'
— 141e __i45e — 70 D'après ces chiffres, la décroissance régulière n'a commencé qu'à
partir de la 60'' seiche ; jusqu'alors il y avait tantôt augmentation, tantôt diminution de la hauteur des seiches ; la moyenne de la 2^ vingtaine
est supérieure à celle de la 1"', la 4'' à la 3". Il y a variation périodique dans la hauteur des seiches du déluit de cette série; cette périodicité serait-elle régulière '? Pour répondre à cette question, j'ai compensé d'une manière convenable (') les inégalités individuelles des seiches consécutives, et j'ai obtenu pour les hauteurs relatives une courbe dont voici les maximums et les minimums :
Maxiiimnis.
Minimums.
4'-' seiche
27 mars 0''
seiche
mars 17''
OTe —
avril 7''
2 avri
Il n'y a évidemment aucune régularité dans ces variations.
Toujours est-il que dans la seconde moitié de la série, à partir de (a 60e seiche, ou mieux à partir de la 80", la décroissance devient régulière. C'est ce dont je donnerai une idée en réduisant dans ma planche VI, p. 113, le tracé original du limnographe de Sécheron, de la 83e à la 147e seiche, en conservant aux dénivellations leur hauteur naturelle, mais en réduisant la vitesse de l'enregistrement à 3""" par heure. Sur cette planche, on voit clairement la décroissance de liauteur dans la série des seiches, elle est nicontestable ; mais on voit aussi que cette décroissance présente elle-même certaines irrégularités
Je comparerai ces allures à celles d'un pendule qui a reçu une impulsion trop brutale, ou de direction oblique à son plan de suspension ; il oscille un peu irrégulièrement pendant un certain temps ; ses battements sont bien réguliers dans leur durée, mais non dans leur amplitude ; puis tout se régularise, et il présente ensuite une série d'oscillations d'amplitude décroissante jusqu'à zéro. Les seiches sont des mouvements pendulaires, et leurs allures sont celles d'un pendule.
J'ai cherché, en tenant compte du taux de la décroissance constatée dans cette série de seiches du 26 mars au 3 avril 1891, combien d'oscillations elle aurait encore présenté s'il n'était pas survenu, à la 148^ seiche, la nouvelle série de seiches dicrotes qui l'a interrompue.
(1) V. t. I, p. 299, note.
ii'2 HYDRAULIQUE
La 79e seiche mesurait 171""» de iiauteur, la 139^, 72"™; pour ces 60 seiches, la décroissance moyenne de l'une à l'autre a été de 1.65"'m. A ce taux les 7'2»"" de hauteur qui restaient à la 139^ seiche auraient été réduits à zéro en 43 oscillations. La série complète eut donc présenté 182 seiches, avec une durée totale de 224'', soit 9 V3 jours.
Quelle que soit l'irrégularité constatée dans les battements de ce pendule gigantesque, quel splendide phénomène sont ces oscillations qui se continuent avec une impertubable majesté, avec des coups espacés de 73 minutes, pendant 7 et 9 jours de suite, dans la masse gigantesque des 89 milliards de mètres cubes de notre lac !
En résumé les seiches apparaissent en séries de hauteur décroissante jusqu'à ce qu'elles soient réduites à zéro, ou qu'elles soient interrompues par le développement d'une autre série de seiches.
La siniiso'ide des seicJies.
Quelle est la courbe dessinée par le limnographe pendant une seiche ? En analogie à ce qui se passe pour la courbe de la marée dessi-
Sérheron '^fnJftn 1S7^
(Fig. 67.) Sinusoïde et seiche longitudinale uninodale du Léman.
née par un marégraphe, on peut supposer que ce doit être une sinusoïde, courbe dont les ordonnées sont les sinus des angles
indiqués par la valeur des abscisses. J'ai voulu vérifier cette supposition ; mais sur les tracés de Morges les seiches de 10"ii" sont trop serrées, les seiches de 73'"'" sont trop peu liantes pour que cette étude y fût facile; je me suis adressé aux tracés de Sécheron (Genève) qui donnent dans un magnifique développement les grandes seiches de 73'"'". Dans la figure 67, j'ai reproduit la courbe d'une seiche tirée des tracés de M. Ph. FHantamour ; puis j'ai calculé, pour la même échelle, et j'y ai poilé la sinusoïde, qui est tellement semblable à la courbe de la seiche, que, pour éviter une superposition, j'ai dû écarter les deux courbes l'une de l'autre. La ressemblance est telle que je puis affirmer que la courbe des seiches est une sinusoïde. Suivant les rapports entre l'échelle employée pour représenter les valeurs angulaires (abscisses) et l'échelle employée pour représenter les sinus (ordonnées), autrement dit, suivant que nos limnographes dérouleront plus ou moins vite leur papier d'enregistrement, et suivant la hauteur relative des dénivellations, la courbe sinusoïde sera plus serrée ou plus aplatie. Tous les tracés de nos seiches sont probablement des sinusoïdes.
Seiches clic rot es.
La sinusoïde des seiches consécutives dans une même série n'est pas toujours identique ; deux seiches qui se suivent n'ont pas nécessairement la même courbe. Nous avons appelé seiches die rotes (') (en analogie avec le pouls dicrote des tracés sphygmographiques) le cas où il y a alternance réguhère entre une seiche élevée et une seiche peu élevée. Nous en avons donné des exemples dans les figures 62 et 63 et dans la figure C de la planche V, page 105, Revenons sur ce fait qui présente un grand intérêt.
Pendant longtemps j'ai été intrigué par l'anomalie singulière que je reconnaissais sur les tracés de Genève ; les seiches successives de la même série n'étaient pas de même hauteur ; il y avait alternance constante d'ondes de grandeur différente. Ce cas est assez fréquent. Dans les six premières semaines de l'année 1879, j'ai compté sur les tracés de Sécheron ;
Seiches simples 11 -^^ jours
— dicrotes 18 '/„2 —
— ir régulières 12 • —
(*) 0'.... xpOTO^, double battement, 8
m HYDRAULIQUE
En analysant les tracés, j'ai bientôt reconnu que l'alternance entre les deux oscillations de hauteur dilïérente (jui constituent la seiche dicrote n'a pas toujours lieu dans les mêmes conditions ; si nous appelons onde principale la plus haute, onde secondaire la moins haute, il y a déplacement progressif de l'onde accessoire sur l'onde principale ; ce déplacement a lieu toujours dans le même sens, l'onde accessoire avance sur l'onde principale.
Illustrons cet énoncé par un exemple. Dans la figure 68 j'ai réduit au 1/5 une partie d'un tracé de seiches dicrotes de Sécheron, ce qui donne une vitesse d'enregistrement de 12'"'" par heure ; j'ai désigné les ondes alternantes par deux marques, l'une, les ondes paires par un petit cercle blanc, l'autre, les ondes impaires par un cercle noir. Si je prends la courbe le 7 janvier, à 7'', je vois à la seiche désignée par le n" 4 les deux ondes former deux sommets égaux de hauteur, puis dans les seiches 5 à 10, l'onde paire fonctionner comme onde secondaire, et se déplacer en descendant progressivement sur le flanc postérieur de l'onde impaire ; dans le creux qui sépare les seiches 10 et 11, l'onde paire se loge comme onde secondaire ; dans les seiches il à 20, l'onde paire, onde secondaire, se déplace en remontant sur le flanc antérieur de l'onde principale (onde impaire) ; enfin, à la seiche 21, les deux ondes forment deux sommets égaux comme nous l'avions vu à la seiche 4, mais avec la diftérence que, dans la seiche 4, c'était l'onde impaire qui était la première, dans la seiche 21, c'est l'onde paire. Le même phénomène de déplacement se reproduit de l'onde 21 à l'onde 34, comme nous l'avons vu dans la première période, avec cette ditïérence que l'onde impaire qui était l'onde principale dans la première période, est devenue l'onde secondaire dans la seconde période. Après cette double période, le tableau reprend comme devant, et l'onde 34 est semblable ou analogue à l'onde 4, l'onde 35 à l'onde 5, et ainsi de suite.
Ce déplacement relatif des deux ondes se retrouve dans tous les tracés de seiches dicrotes ; il a toujours lieu dans le même sens ; les périodes de révolution qui ramènent les mêmes rapports entre onde principale et onde secondaire sont toujours de même durée. C'est au bout de 15 ou 16 ondes doubles que se fait la demi-révolution, c'est au bout de 30 ou 32 que la courbe recommence son cycle identique.
Comment interpréter ces allures qui se reproduisent toutes les fois qu'il y a seiche dicrote, quelle que soit la hauteur relative des deux
ondes, qui se continuent parfois imperturbablement pendant plu-
J^ 7JanwLer7S79
hk
uf^
i \ • y^ ' j2S^^--^\j2sK/^J :iO
■rf-.
?7 ^~ 8 J/rni>i'en P4-
0^' .9 Ju>L\>ief- 78Z9
■fû \y 4J \J i2 \y 43 ^ 4i
(Fig. i:'>8.) Série de seiches dierotes de Genève ilimnograplie Plantamour) 1 ô'"" grandeur naturelle ; 12"" par heure.
sieurs jours de suite ? J.-L. Soret, de Genève, en a donné Texpiica-
tion ('). Un tel tracé est produit par Tinterférence de deux ondes, dont l'une est un peu plus courte que la moitié de la plus longue. L'onde principale l'ésulte de la superposition de deux seiches hautes, du sommet de l'uninodale et du sommet de celle des hinodales qui coïncide plus ou moins avec l'uninodale (n'oublions pas qu'il y a deux binodales pour chaque uninodalè) ; l'onde secondaire est produite par le sommet de celle des binodales qui alterne avec la première, ou qui alterne avec l'uninodale.
Soret l'a prouvé d'une manière parfaitement démonstrative en traçant une épure de deux systèmes de sinusoïdes dans les proportions indiquées, et en en faisant dessiner la courbe résultante (planche Il du mémoire cité). Il a obtenu des courbes dicrotes, parfaitement identiques à celles que nous donne le lac. En faisant varier les proportions relatives des deux systèmes de sinusoïdes, il a eu toutes les variétés de forme que nous olTrent les seiches dicrotes des tracés de Sécheron.
Soret nous a indiqué un moyen de calculer, d'après le nombre de seiches dont se compose la période de révolution des dicrotes, le rapport de durée entre les deux systèmes d'ondes. Si ( est la durée de l'onde principale, t' — — secondaire,
n est le nombre de seiches principales dans la période. , / X /' ' ~ '2n ^ 1
Dans le cas des seiches dicrotes de Genève oîi / = 74.0'"'" et >i := 16 :
Pour les dicrotes de Morges, la durée des deux ondes interférentes
esta peu près 10"'i" et 5'"'". Mais je n'en possède pas de série assez
longue pour que j'aie pu apprécier le taux du déplacement des deux
ondes, si déplacement il y a. Je ne puis donc en donner la durée
relative.
Nomenclature.
Dans notre hypothèse que les seiches sont des vagues de balancement du lac, nous pouvons établir les définitions et termes suivants :
(*) Soret et Forel. Les seiches dicrotes [loc. cit. p. (34 n" 20].
I. Le plan d' oscillation est le plan vertical, droit ou courbe, suivant lequel l'eau prend son mouvement de balancement.
II. Le mouvement de balancement des seiches se développe suivant les deux axes principaux d'un lac qui deviennent des plans d'oscillation, et l'on a deux systèmes de seiches :
A. Les seiches Iongiiudi)iales, dont le plan d'oscillation est l'axe longitudinal du lac.
B. Les seiches trajxsversalcs, dont le plan d'oscillation est l'axe transversal du lac.
III. Les seiches étant des vagues de balancement, on doit y retrouver :
A. Des ventres d'oscillation, soit les parties du lac où l'eau subit des dénivellations verticales.
B. Des nceiids d'oscillation, soit les parties ou lignes du lac où la dénivellation verticale est nulle, et où le déplacement horizontal est maximal.
Dans chacun des systèmes de seiches, les longitudinales et les transversales, nous pouvons trouver les types suivants :
a Seiches xminodales, fig. 69, avec deux ventres terminaux V et Y' , et un seul ncpud médian N.
h Seiches binodcdes, fig. 70, avec trois ventres, dont deux terminaux
(Fig. 70.) Seiches binodales.
V et V, et un médian, T'", et deux nœuds au l" et au 3'' quarts de la
longueur du lac. A', A".
c Type composé d'uninodale et de binodales interférant ensemble, et
donnant en dehors des lignes nodales de chacun des deux types,
constituant la courbe compliquée, des seiches dicrotes. La figure 71
^ montre cette superposition des deux ondes de balancement.
En V et V sont les ventres terminaux à la fois des uninodales et des binodales ; en 1"' le ventre médian des binodales, qui est en même temps le point
nodal, N, des uninodales ; en N' N', les nœuds des binodales. — Sur
(Fig. 71.) Seiches composées, uninodales et binodales.
les lignes nodales de l'un des mouvements simples, il n'y a que l'autre mouvement qui soit apparent par des dénivellations verticales ; partout ailleurs, il y a interférence des deux mouvements et par conséquent dicrotisme plus ou moins évident.
Dans les dénivellations de l'eau, telles qu'on les observe en particulier sur les tracés limnographiques, j'appelle :
Seiche, la dénivellation entière de l'eau qui revient au même point homologue après avoir parcouru toute l'oscillation ; soit, tig. l'-l, n n le
niveau moyen de l'eau : abdfhkl, le tracé d'une série de seiches,
bcdef. cdefg dcfgh ,
etc., seront des seiches entières.
a et e h et f..... <■ et g d
et//, etc., seront des points Itomo-
(Fig. 72.) Ti-acé lininograplnque de seiches. lnntie<>
Demi-seidie, la moitié d'une oscillation, soit dans la tig. 71 abc... bcd def, etc.
Seiche haute, la demi-seiche qui s'élève au-dessus du plan moyen : cde... ghi, etc.
Seiche basse, la demi-seiche qui s'abaisse au-dessous du plan moyen de l'eau : abc çfg , etc.
SeicJte ascendante, la demi-seiche qui s'étend du minimum au maximum, pendant que l'eau monte : bd <//'...., etc.
Seiche descendante, la demi-seiche qui s'étend du maximum au minimum, pendant que l'eau descend : df.... hk, etc.
La durée de la seiche 2 t, est le temps qui s'écoule entre le retour de l'eau à deux points homologues, soit la durée de la seiche entière.
La Itauleur (') de la seiche est la hauteur de la dénivellation entre le point maximum et le point minimum dans une seiche entière : dq... pf...., etc.
Enfin j'appelle série de seicJies, l'ensemble des seiches de hauteur décroissante, qui se développent sous une impulsion unique, depuis la première seiche, de hauteur maximale, jusqu'aux dernières où la hauteur arrive à zéro. Les séries de seiches sont le plus souvent interrompues par l'apparition d'une nouvelle série.
(1) .Te préfère ce mot de hauteur à celui d'amplitude que j'ai employé, dan.* le même sens, dans mes mémoires antérieurs sur les seiches.
JJc'Scripliot des seiches jir'nH-ipaJes du lac Léinan. 1^' SYSTÈME. SEICHES LONGITUDINALES
Leur plan d'oscillation s'étend dans le grand axe du lac, de Villeneuve ou Chillon, à Genève. Cet axe n'est pas rectiligne, mais courbe. Sa longueur est de 7'2.3'^"' environ.
La profondeur maximale du lac est de 309.7™, la profondeur moyenne de 15'2.7"', la profondeur moyenne de Taxe courbe, 170"^.
Nous avons reconnu dans ce système les types de seiches suivants :
1" Les longitudinales uninodales.
2" — — binodales.
3" — — dicrotes.
Quant à des plurinodales, (jui existent certainement, nous ne les avons pas encore reconnues avec assez de certitude pour en décrire les caractères.
l*^"" type. Seiches longitudinales uninodales.
Ce sont les plus grandes et les plus belles seiches du Léman ; ce sont les plus belles seiches connues, ou du moins étudiées.
Elles sont rares à l'état de pureté aux extrémités du lac, à Genève, par exemple ; le plus souvent elles sont compliquées par l'interférence de binodales, et sont alors alTectées de dicrotisme. Nous en avons cependant des exemples très parfaits, (fig. A pi. Y, page 105). A Morges, où les uninodales sont toujours très simples, et ne sont jamais altérées par des binodales, elles sont trop peu hautes pour que leur étude y soit facile.
Je vais en étudier la durée et la position des ventres et nœuds. Quant à leur- hauteur, je renverrai cette étude après celle des binodales et des dicrotes, parce que ces trois types étant le plus souvent mal distingués dans les observations qui ne sont pas limnographiques, nous aurions à négliger un grand nombre de faits importants, si nous ne voulions étudier la hauteur que dans les seiches de type bien défini.
Les seiches uninodales sont bien représentées dans le I^etit-lac, où leur maximum est à Genève, et dans le Haut-lac, où leur maximum est à Chillon et Villeneuve. Elles sont nulles ou à peu près nulles dans la région de la barre de Promenthoux.
A. La durée
des seiches longitudinales
uninodales
s'él
tudie sur les
tracés des enregistreurs.
Voici quelques
séries qui
me
donnent les
éléments de ce
calcul.
Début de
la série.
Nombre
Durée
Durée d'une seiche
de seiches.
totale.
entière.
25 mai
22 avril
26 novembre
20 février
25 novembre
24 janvier
21 mars
De ces chifTres, j'ai tiré la durée moyenne de la seiche longitudinale uninodale du Léman, qui est à peu de cliose près de 73.5'"'".
Mais je constate que dans ces chifTres il y a des différences allant de 72.4'"'" à 73.8'"'", soit un écart de — 1.1'"'" à + 0.3'"'". D'où proviennent ces irrégularités ? — Ou bien de fautes d'observations : il n'est pas toujours très facile de mesurer exactement le sommet d'une seiche ; ou bien d'irrégularités dans la marche des seiches : les seiches qui se succèdent présentant des dilTérences assez notables de durée. Ainsi, par exemple, dans la belle série des seiclies du 26 mars 1891, voici la durée de quelques seiches mesui'ées sur les tracés du limnographe de Sécheron :
12e seiche, 27 mars llii42"''"
durée : /8'""'
28 mars
SEICHES i'ii
J'ai choisi cet exemple au début de la série, alors que les sommets des seiches, très aigus, permettaient une détermination très précise de l'instant du maximum. Mais comme il y avait au commencement de la série encore certaines irrégularités, avant que le mouvement de balancement fût bien établi, je donnerjii un autre exemple, pris dans la même série, à partir de la 88'" seiche, alors que les sinusoïdes étaient aussi parfaites que possible.
88"' seiche, 31 mars 3''11"|''J
