m sec

sur des régions de moins en moins profondes, elle subit les modifications suivantes :

Sa vitesse se ralentit et devient proportionnelle à la racine carrée de la profondeur p.

Sa longueur diminue, les crêtes se rapprochent ; la longueur de la vague est proportionnelle à la profondeur.

Sa hauteur s'exagère, la crête se surélève, elle forme une volute qui se brise en écumant.

Quant à sa durée, elle n'est pas altérée ; c'est le seul des caractères de la vague qui puisse s'observer avec fruit sur le rivage.

( Par le ralentissement que les vagues subissent en s'approchant du rivage, les crêtes des vagues tendent à devenir parallèles à la côte; les vagues battent la grève perpendiculairement à celle-ci.

Nous admettons quatre types de vagues d'oscillation progressive.

1° La vague solitaire circulaire causée par un choc unique localisé en un point. Une pierre, un grêlon, une goutte d'eau tombe dans l'eau, une rame, un bâton frappe l'eau : l'ébranlement produit une vague dont les dimensions, longueur, hauteur et vitesse, sont fonctions de l'intensité du choc. Minuscule, si c'est une goutte de pluie, elle peut être forte si c'est une grosse pierre qui la produit, elle peut être énorme sous l'éboulement d'une montagne (vague de Krakatoa). La vague se propage centrifugalement en cercles de plus en plus grands ; à mesure que le cercle grandit, la hauteur de la vague diminue, l'amplitude du mouvement s'éteignant en se dispersant dans une plus grande masse d'eau. La longueur, la vitesse et la durée de la vague restent cependant toujours les mêmes.

J'appelle cette vague : solitaire ; elle n'est cependant pas unique ; elle est toujours suivie d'une série d'oscillations de hauteur décroissante. Nous pouvons les appeler les vagues consécutives. Leur nombre varie suivant la grandeur de l'impulsion de 4 ou 5 à 50 et plus. En même temps, on voit la plus forte vague précédée de quelques ondulations, moins hautes que la vague principale, en nombre plus faible

que celui des vagues consécutives. Ce seraient les vagues antécédentes.

La vague solitaire est donc formée d'un groupe de vagues qui, de l'avant à l'arrière, grandissent d'abord en hauteur, puis décroissent. Or, si de l'œil on en suit les crêtes, on constate que la même vague ne garde pas toujours la même position dans le groupe ; ce n'est pas toujours la même vague qui est la plus haute. Au milieu de la progression générale du groupe, chaque vague se déplace d'arrière en avant, tellement, que ce qui était la 3*^ vague au bout d'un instant est la deuxième, au bout d'un instant est la première vague ; il y a renouvellement continuel des vagues qui apparaissent à la partie postérieure du groupe, disparaissent à la partie antérieure. La vitesse de progression de chaque vague individuelle est plus grande que la vitesse de propagation de la série des vagues considérée dans l'ensemble.

2° La vague solitaire rectiligne, causée par la progression d'un corps solide qui s'avance dans l'eau. Un bateau creuse son sillon dans le lac ; à chaque instant il donne naissance des deux côtés de sa proue à deux vagues solitaires, l'une grande, l'auti'e petite, qui s'avancent perpendiculairement à l'axe de marche du bateau. Pour chacune de ces deux ondulations, les diverses vagues formées ainsi les unes après les autres dans les instants successifs seraient, si elles étaient isolées, chacune une vague circulaire; mais en s'ajoutant et se combinant avec leurs voisines immédiates, la résultante de ces vagues élémentaires circulaires est une vague rectiligne qui diverge des deux côtés de la ligne de marche du navire. On pourrait prouver que l'angle formé par ces deux lignes divergentes est d'autant moins aigu, d'une part que la marche du bateau est plus lente, d'autre part que le tonnage du navire est plus fort. Les vagues de nos bateaux à vapeur du Léman divergent en faisant entre elles un angle de 50'^ environ.

Cette vague solitaire rectiligne est comme la solitaire circulaire constituée par un groupe de vagues antécédentes et consécutives à renouvellement incessant.

La vitesse et la longueur des deux vagues sont approximativement pour nos bateaux à vapeur du Léman :

Grande vague vitesse {v) 2.5'" ^er longueur (/.) 4™ Petite vague — 1.7 — 1.9

3*5 Les vagues associées, causées par le frottement dans l'eau d'un corps solide en mouvement. Un bateau laisse dans sa trace une

série de vagues dont les crêtes sont perpendiculaires à l'axe du bateau et qui progressent en avançant dans le même sens que lui, mais moins vite. Un poisson qui nage près de la surface, décèle sa présence par des vagues analogues qui marquent son sillage.

4« Les vagues associées, causées par le frottement sur le liquide d'un fluide aériforme, les vagues du vent. Les souffles du vent attaquent l'eau non sur un point, mais sur une surface; ils mettent l'eau en oscillation, non par une vague solitaire, mais par une série de vagues combinées entre elles ; ce n'est pas un groupe de quelques vagues antécédentes et consécutives qui s'avancent sur la nappe de l'eau, mais une série indéfinie de rides parallèles, de même longueur, de même forme, de même vitesse, de même durée. Sous le souffle d'une brise légère, à la côte sur le vent, on voit le lac se couvrir d'un moiré parfaitement régulier de rides, dont les arêtes sont perpendiculaires à la marche du vent.

Mais l'action du vent ne cesse pas après le premier souffle ; il continue et, son eflet s'additionnant aux elTets précédents, les rides augmentent de dimensions à mesure qu'elles avancent en plein lac ; elles passent bientôt à la dignité de vagues ; si le vent est suffisamment fort, elles deviennent des lames. Ces vagues se compliquent sitôt qu'elles atteignent des dimensions un peu considérables; sur les faces des grandes lames, le vent peut soulever de nouvelles rides, et l'oscillation de l'eau peut montrer, dans les fortes tempêtes, l'interférence d'ondes nombreuses, de grandeui's diverses.

Les vagues sont d'intensité nulle à la côte sur le vent; d'intensité maximale à la côte sous lé vent.

Sous des vents d'intensité égale, la grandeur des vagues augmente en fonction du chemin parcouru. Sur le Léman, les grandes vagues de bise battent la côte de Savoie, à l'ouest d'Evian, et le Petit-lac ; à Genève, elles peuvent être énormes; les grandes vagues du sudois frappent le Haut-lac, sur la côte Suisse, à partir de Morges et d'Ouchy ; les gi-andes vagues de vaudaire battent la partie moyenne du Grand-lac, de Vevey à Morges, ce vent n'allant guèi'e au-delà de Morges ou St-Prex ; les grandes vagues du joran battent surtout la côte savoyarde du Haut-lac.

Les plus forts vents qui soufflent sur le Léman étant le sudois et la bise, les plus fortes vagues sont les vagues du sudois, qui viennent battre la rive de La Vaux, et les vagues de la bise à Genève.

Mais le Petit-lac ayant une profondeur beaucoup plus faible que le Grand -lac, et le peu de profondeur agissant en raccourcissant les vagues, et en exagérant leur liauteur, nous pouvons dire qu'à intensité égale du vent, les vagues du Grand-lac sont plus longues et plus rapides, celles du Petit-lac plus hautes. Quant à la durée, elle n'est pas influencée par le facteur profondeur. D'après cela, les plus longues vagues seront celles du sudois, sur le Grand-lac, les plus hautes, celles de la bise de Genève.

Quelles sont les dimensions réelles des vagues du Léman? J'en ai fait de nombreuses mesures qui sont toutes entachées d'inexactitudes, provenant de la difficulté de l'observation en plein lac, et pour les observations au rivage des altérations que subit la vague quand elle se rapproche de la côte. Les seules mesures valables, sans correction, sont celles qui cherchent la durée de la vague; et encore ne sont-elles pas très sûres, le compte étant difficile à faire, vu les irrégularités des vagues.

Le chiffre le plus élevé que j'aie obtenu regarde les vagues de rouragancyclonedu20février 1879, à 10 heures du soir. La durée de la vague était à Morges de 4.7 secondes. Cela correspond, d'après les formules ci-dessus données, sut' une eau de profondeur infinie, à une longueur de vague de 34.5«i, et une vitesse de transmission de 7.3'" «ec^ soit plus de 26'«in à l'heure ('). La tempête du 20 février a été la plus terrible que de mémoire d'homme on ait ressentie sur notre lac. On peut donc admettre que ce sont probablement les dimensions des plus grandes vagues du Léman.

Quelle est la hauteur des plus grandes vagues du Léman? Pour répondre à cette question, nous ne pouvons faire usage des faits que nous voyons sur la côte ; ni les vagues qui déferlent sur une plage inclinée, ni les colonnes soulevées par les vagues qui battent contre le mur d'un quai ne sont des vagues normales ; elles sont déformées, exagérées en hauteur par le peu de profondeur de l'eau. Les évaluations que j'ai faites de la hauteur des plus grandes vagues sur lesquelles j'aie navigué en plein lac, arrivent au chiffre de 1.5"^ pour la liauteur verticale entre le fond et la crête de la vague. Avec la formule

(') C'est conforme à l'observation. Le pilote Morel, dit Guérin, de l'Aigle , m'a aftitmé que, en cas de « tout gros temps », les vagues venaient battre la poupe du bateau à vapeur en pleine marche vent arrière. Nos bateaux ont une vitesse de 20 à 22''"' à l'heure.

générale qui attribue aux vagues le vingtième de leur longueur, si 34™ est la plus grande longueur des vagues du lac, leur hauteur en eau profonde ne doit pas dépasser 1.75™. C'est assez bien conforme à l'observation.

Jusqu'à nouvel avis, je donnerai donc aux plus grandes vagues du Léman, en plein lac, les dimensions suivantes :

Longueur 35'"

Hauteur L?'"

Vitesse 7.3™ ^ec

Durée 4.7 ^«^

C'est peu de chose en comparaison des immenses vagues de la mer. C'est déjà beaucoup quand la tempête fait rage. Les grandes vagues de l'ouragan du 20 février 1879 ont renversé en trois points les jetées du port de Lutry, et ont démoli les parois du talus du chemin de fer de Cully à St-Saphorin sur 57 endroits diflérents.

Quelle est la profondeur d'action utile des vagues dans le Léman'? jusqu'à quelle profondeur les grandes vagues remuent-elles le sol du lac ? Je répondi-ai à cette question dans le paragraphe où je vais traiter des rides du fond.

Comme les vagues solitaires, les vagues associées du vent se propagent au loin en avançant sur le lac ; elles peuvent dépasser la région où le vent souffle et alors elles deviennent des vagues mortes, ou lames mortes. Souvent, à Morges, nous ne sommes avisés d'une vaudaire qui fait rage dans le Haut-lac, ou d'un coup de bornan qui a frappé dans la Grande-Conche, que par les lames mortes qui remuent le lac, une heure ou deux peut-être après l'apparition ou même la disparition du vent. La rotondité de la terre nous a empêchés de voir à l'horizon la ligne bleue du coup de vent, et les lames mortes arrivent seules jusqu'à nous.

J'ajouterai quelques observations et remarques sur les vagues.

a L'adage populaire : « Petite pluie abat grand vent », exprime un fait facile à vérifier, c'est que, sous l'action de la pluie, les vagues du vent diminuent rapidement de hauteur. « La pluie abat les vagues », telle serait la formule exacte. M. Osborne Reynolds (') attribue cet effet

(') Phil. soc. of Mancliester. Nature, XI, 279. London, 1875.

au vortex annulaire qui traverse l'eau au-dessous du point où la goutte a frappé, et qui descend (cela est facile à voir en laissant tomber une goutte d'encre dans de l'eau claire) jusqu'à une fort grande profondeur, 40 à 50cm. Sans me refuser à accorder au vortex une action positive, il me paraît que les vagues circulaires, déterminées par chaque goutte de pluie, doivent avoir un effet encore plus puissant. Ces vagues circulaires s'entrecroisent dans tous les sens, se coupent dans toutes les directions, et doivent troubler et annuler l'oscillation régulière et orientée des molécules d'eau mises en mouvemenl par les vagues du vent.

Du reste, c'est un fait constant : deux vagues, ou deux systèmes de vagues, ou deux types de vagues, peuvent interférer pendant un certain temps, et se superposer avec leurs caractères propres. Mais cette coexistence ne dure pas longtemps ; l'un des deux systèmes des vagues finit par éteindre l'autre. Ainsi la vague des bateaux à vapeur qui se propage si loin par un temps calme, disparaît bientôt si le lac est agité par les vagues du vent.

Dans des proportions encore plus grandes, nous croyons avoir constaté que la présence de vibrations du lac tendrait à éteindre le mouvement des seiches (v. p. 223).

b Nous avons vu que les vagues passant dans une eau moins profonde ont leur hauteur relevée, en même temps que leur longueur et leur vitesse sont diminuées. Sur un haut-fond et dans les eaux littorarales, les vagues sont plus courtes et plus hautes ; on dirait que ce que les vagues perdent en longueur, elles le regagnent en hauteur. Il semble donc que le haut-fond n'ait pas d'influence sur la grandeur effective des vagues. Cela n'est vrai que pour les vagues développées.

Pour celles-ci le haut-fond agit seulement en déformant la vague ; pour les vagues en croissance, pour les vagues non développées, le manque de profondeur de l'eau est un obstacle à leur développement. Les vagues ne prennent pas leurs dimensions normales dans une eau peu profonde. Dans les lagunes de Venise, les plus fortes bises soulèvent des vagues qui ne dépassent pas celles d'un de nos petits rebats.

Il en résulte que l'effet de la beine sur les vagues est diiïérent suivant le côté du lac où on le considère. La beine sur le vent restreint le développement des vagues qui ne prennent leurs dimensions normales que lorsqu'elles arrivent à l'eau bleue, à l'eau profonde. La beine sous lèvent, au contraire, ralentit le mouvement des grandes vagues qui arrivent

du large, les resserre, mais d'une autre part en exagère tellement la hauteur qu'elles roulent et se brisent en écumant sur elles-mêmes.

c II semblerait que la réflexion d'une vague contre un mur n'en afl"ecte nullement la grandeur ; quand on voit le ressac des vagues qui s'entrecroisent en se quadrillant devant un quai, ou mieux encore, quand on voit se réfléchir contre ce quai la vague solitaire du bateau à vapeur, il semble que la vague est aussi haute après sa réflexion qu'avant ; oui, il semble même qu'elle ait gagné en hauteur, en rebondissant contre la paroi où elle est allée battre.

Et cependant, le mouvement des vagues s'éteint par les réflexions contre les rives et par les frottements sur le sol. Depuis mon enfance, je suis frappé des allures difl'érentes, au point de vue des vagues, des deux parties du Léman que nous appelons le Grand et le Petit-lac. Dans le Grand-lac un calme plat est chose rare, dans le Petit-lac, chose fréquente. Une tempête a sévi sur le Grand-lac ; c'est pendant un ou deux jours que l'eau continue à être en mouvement, et les grandes lames de houle morte paraissent vraiment ne jamais s'éteindre ; il est un état du lac que j'inscris sur mes notes par les mots : « après l'orage », qui est très caractéristique. Une tempête a frappé le Petit-lac ; quelques heures après, le lac peut être au calme plat.

Pendant longtemps j'ai attribué cette différence d'allures à la différence de profondeur des deux bassins ; les frottements sur le sol atteignent et éteignent certainement le mouvement des vagues. Mais depuis que j'ai cru voir les mêmes allures du Petit-lac, qui revient si vite au calme plat, observables dans les grands lacs d'Insubrie qui sont plus profonds que le Léman, je suis obligé d'attribuer une part plus grande de cette extinction des vagues à l'étroitesse du bassin.

Que ce soit par la réflexion des vagues sur les murs du rivage, ou par les frottements sur les parties peu profondes du littoral, ou par le défaut de développement ensuite de la brièveté du chemin parcouru par les vagues sur un lac étroit et contourné, le fait est que dans les petits lacs, les lacs peu profonds, les lacs étroits, le calme plat est beaucoup plus fréquent que dans la vaste étendue du Grand-lac, aussi bien du Léman que du Bodan. Cet effet de la grandeur du bassin est encore bien plus frappant sur l'Océan. Le Marseillais a beau dire . « Té! Cette mer, elle est comme d'huile », il y a toujours, même sur la mer, qui semble plate comme un miroir, une houle qui vient

battre la grève, et qui révèle de vieilles vagues, parties on né sait quand, on ne sait d'oîi.

d Les vagues, en roulant les unes sur les autres, font un bruit très fort. On entend leurs coups lorsqu'elles battent sur la grève ou contre un mur; leur choc résonne fort loin. Mais en plein lac même, leur vacarme est encore très marqué. Lorsque l'on navigue en bateau en temps de vagues, on ne distingue pas trop ce bruit au milieu des sifflements du vent dans les cordages, des chocs des vagues contre le corps du navire, etc. En revanche, on le discerne fort bien lorsqu'un coup de vent frappe sur le lac à distance, avant que soit le vent, soit les vagues aient eu le temps d'arriver jusqu'à nous. Pendant longtemps l'on peut être étonné de ce bruit étrange, mystérieux, qui rompt le silence de la nuit. Je l'ai souvent entendu de Morges ; il est surtout bien marqué à Montreux, lorsque la vaudaire fait rage en plein lac, en laissant en repos et dans le calme la côte et le rivage.

e Tantôt les vagues accumulent les graviers et sables sur la grève ; tantôt elles dénudent celle-ci. L'effet change chaque fois, et rien n'est plus variable que l'état d'une grève soumise au caprice des flots. Pendant longtemps j'ai noté, après chaque tempête, les effets des vagues sur la grève, mais j'avoue n'avoir pas réussi à démêler les lois de ce phénomène ; le même vent, les mêmes vagues, avec la même force apparente, un jour, accumulaient les matériaux au pied du mur de mon jardin, l'autre jour, le déchaussaient et le dénudaient. Ces différences d'action proviennent soit de la grandeur des vagues, soit de leur direction, soit de leurs allures, soit probablement aussi de la hauteur relative des eaux du lac ; mnis de quelle manière ? je l'ignore.

2° Les taches dC huile.

Les riverains du Léman désignent sous le nom de fontaines des taches irrégulières qui apparaissent à la surface du lac, lorsque celui-ci est ridé par une brise légère. Ce phénomène a donné lieu à beaucoup de théories et de suppositions que je crois erronées ; voici l'interprétation que j'en ai donnée (') :

Si l'on approche d'une fontaine, l'on constate immédiatement que

(') Bull. S. V. S. N., XI, 148. Lausanne, 1873.

la diffécence de couleur qui a frappé l'œil à distance est due à une modification dans la forme des vagues ou rides. Partout où le lac a sa couleur normale, d'un bleu plus ou moins foncé suivant la pureté de l'eau, l'éclat du ciel, la grandeur et la direction des vagues, l'incidence du rayon visuel, etc., les vagues ou rides que soulève la brise sont vives et aiguës; la ligne qui joint leurs deux faces, dont l'une au moins est concave, forme une arête, un angle plus ou moins obtus, suivant la grandeur de la vague et l'intensité du vent. Au contraire, dans la fontaine, les vagues et les rides sont mortes, leurs sommets sont arrondis et à faces convexes, et elles ne présentent jamais d'arête anguleuse à leur faîte. Si les vagues ont des dimensions un peu fortes, elles ne montrent pas, dans la fontaine, les rides secondaires qui guillochent normalement les vagues vives. Si la brise est très faible et les vagues très peu élevées, il peut même se faire que les rides manquent absolument sur la fontaine qui est alors plate comme un miroir.

Les bords des fontaines sont bien limités ; c'est suivant une ligne presque franche que la surface du lac change de caractère, et que les vagues deviennent mortes ou vives.

La forme des fontaines varie et a quelque chose d'inconstant et de fort irrégulier. C'est tantôt une tache, une surface circulaire, ovalaire ou de forme quelconque; tantôt, et c'est le cas le plus fréquent, la fontaine, qui prend alors le nom de chemin dans la langue des riverains, a la forme d'une bande très allongée, de cinq à dix mètres de largeur, serpentant, s'infléchissant très lentement en courbes arrondies ; c'est un grand chemin, une large route tracée par une main invisible sur la surface du lac. Si nous en suivons le trajet, nous la verrons aboutir à un point bien délini de la côte, et ce point d'origine que nous noterons, est le plus souvent l'oi'ifice d'un égoût ou un établissement de blanchisseuse. D'autre fois un chemin marquera, pendant des heures peut-être, le passage d'un bateau à vapeur. D'autre fois une large fontaine s'étendra le long des jardins d'une ville, et arrêtera, devant Morges par exemple, à cinquante mètres du bord, les vaguelettes d'un rebat soufflant du large.

Vues à distance, d'un point élevé, de Lausanne par exemple, ces larges bandes, ces taches capricieuses, marquent singulièrement sur le beau moiré azuré du lac, et leur forme changeante et inconstante a souvent intrigué les observateurs.

Diverses explications ont cours dans le public sur ce phénomène naturel. Voici celles que j'ai pu recueillir :

Selon les uns, la cause en est due à des sources sous-lacustres qui viennent émerger à la surface ; de là sans doute le nom de fontaines. L'inconstance et la mobilité de ces taches réfutent immédiatement cette opinion ; il n'existe du reste, nous l'avons déjà dit, à la connaissance des pêcheurs, aucune source sous-lacustre un peu importante dans le Léman.

Selon les autres (M, ce sont les couches profondes, chaudes, du lac, qui viennent monter à la surface, à des places déterminées. Il est vrai qu'en automne et en hiver, alors que l'air est plus froid que l'eau, les couches superficielles du lac, refroidies par le contact de l'air, augmentent de densité et tombent dans les profondeurs pour aller chercher un niveau, dont la température et par suite la densité soient égales à la leur ; il est vrai aussi qu'à ce moment les couches profondes doivent monter pour remplacer ces couches superficielles et que des courants ascendants émergent peut-être à des places limitées. Mais le phénomène des fontaines ayant lieu dans toutes les saisons de l'année, cette explication qui ne se rapporterait qu'aux mois d'automne et d'hiver n'est pas suffisante.

Selon d'autres, ce sont des courants d'air obliques ou verticaux qui tombent sur la surface du lac, suivant un angle plus ou moins ouvert. J'avoue ne pas comprendre cette explication et je n'en entreprends pas la réfutation.

Selon d'autres, la fontaine aurait lieu sur un point où le courant d'air du vent se relèverait légèrement et cesserait de venir caresser la surface du lac. C'est là l'allégation d'un fait, ce n'en est pas une explication ; car il faudi'ait encore donner la raison du soulèvement du vent, indiquer pourquoi, à certains points, le vent se relèverait sans cause appréciable et ne se comporterait pas sur les fontaines, comme partout ailleurs à la surface du lac. Le fait est du reste faux, c'est ce qu'il est facile de démontrer en faisant naviguer à travers une fontaine un jouet d'enfant, une petite barque en bois, avec une voile aussi basse que possible, de un ou deux centimètres au plus de hauteur ; le petit navire continuera sa course au travers des fontaines, aussi facilement

(1) R. Blanchet. Essai sur l'histoire naturelle des environs de Vevey. p. 51. Vevey, 1843.

et aussi vite qu'il naviguait auparavant sur la surface vive du lac.

Selon d'autres ('), la fontaine est due à l'immobilité absolue de la colonne atmosphérique qui lui est superposée, tandis que tout autour l'air est agité ou en mouvement.

Selon d'autres enfin, et c'est l'explication dont on a nourri mon jeune âge, la fontaine se produirait au point de rencontre ou de divergence de deux courants d'air dont la direction est légèrement différente. Cette interprétation n'est pas meilleure que les autres, car si les vents convergeaient, nous aurions suivant leur ligne de rencontre une véritable barre et les vagues des deux courants d'air quadrilleraient leurs crêtes ; d'un autre côté si les vents divergeaient ils laisseraient entre eux un espace calme de forme triangulaire, s'élargissant d'autant plus que les courants d'air seraient plus éloignés. La forme et la direction des fontaines n'a du reste aucun rapport avec la direction du vent et l'on observe souvent des chemins dont le grand axe est parallèle à la crête des vagues.

Avant de donner l'explication (jne je crois la véritable, je dois décrire un phénomène tout à fait analogue qui se produit dans de tout autres circonstances. Lorsqu'il pleut et que le lac est calme et plat comme un miroir, l'on observe à sa surface des taches blanches sur fond grisâtre, qui rappellent les fontaines décrites plus haut. Leur forme, leur irrégularité, leur variabilité, sont absolument comparables à celles des fontaines. Si l'on étudie la cause du changement de couleur du lac, l'on reconnaît bientôt qu'il est dû à la manière différente dont se comportent les gouttes de pluie dans les fontaines et en dehors d'elles. La goutte de pluie, en frappant la surface du lac, détermine la production de vagues circulaires, dont l'élévation dépend de la grosseur de la goutte, et qui s'étendent, plus |ou moins loin, en cercles concentriques de moins en moins apparents, jusqu'à ce qu'elles finissent par s'éteindre et mourir. Ces vaguelettes se croisent et s'entrecroisent dans tous les sens et donnent à la surface du lac cette teinte grise que l'on connaît. Or, dans la fontaine ce guilloché n'existe pas ; la goutte en tombant dans l'eau détermine bien la formation d'une onde, mais cette onde s'étend peu et meurt très vite. Dans la fontaine, les vaguelettes circulaires s'éteignent fort rapidement, ne

(') Vaiicher. Mémoires sur les seiches [loc. cit. p. 43], p. 92.

s'entrecroisent plus, et le miroir du lac n'est pas ou n'est que très peu ondulé. Il semblerait vraiment qu'il pleut dans un lac d'huile.

C'est en effet le cas : les chemins, les fontaines, qu'elles s'observent sur le lac ridé par le vent, ou par un temps de pluie, sont des taches d'huile et c'est sous ce nom que nous les désignerons désormais. Une couche extrêmement mince de substance grasse se répand à la superficie de l'eau et transforme la surface aqueuse en une surface huileuse.

Sur une couche huileuse, le vent ne détermine que des vagues mortes, la goutte d'eau ne produit que des ondes presqu'aussitôt éteintes. C'est ce que nous prouverons par les observations et les expériences suivantes :

1" Si je suis avec attention la petite barque d'enfant que je fais naviguer à travers une fontaine, comme je l'ai dit plus haut, je constate qu'elle pousse devant elle une couche très mince, adhérente au corps solide, qui se détache en lames ou en écailles plus ou moins larges. Il y a donc sur la fontaine une couche différente de la surface naturelle de l'eau.

2» Les poussières et petits corps flottants sont accumulés en grand nombre à la surface des fontaines. Ils semblent y être retenus par une couche visqueuse et adhérente. Si Ton m'objectait que ces poussières et corps flottants pourraient être par eux-mêmes la cause de la fontaine, je répondrais par l'expérience suivante. J'ai versé à la surface de l'eau quelques litres de poussières fines, par un jour de brise légère et j'ai constaté facilement que ces poussières s'étalent très lentement à la surface de l'eau et qu'elles ne provoquent aucunement la formation d'une fontaine.

3° Dans certains cas favorables, j'ai pu constater à la surface des fontaines la formation de cercles irisés, qui prouvent l'existence d'une pellicule extrêmement mince de pouvoir réfiingent diftérent de celui de l'eau.

4» Si par un jour de soleil, lorsque l'eau est pure, en un point où l'eau n'a pas plus de cinquante centimètres de profondeur, je laisse tomber dans l'eau une pierre grosse comme le poing, ou si je verse subitement une certaine masse d'eau, un litre environ, je détermine un trou à la surface de l'eau ; la couche grasse qui forme la fontaine est écartée et refoulée violemment en dehors. Quand l'eau agitée par le choc a repris soncalme,je vois, sui- le fond, l'ombre formée par les bords

de la couche huileuse qui se dessine comme un cercle sombre sur le fond éclairé; ce cercle se rétrécit très rapidement, comme le ferait une substance élastique qui reviendrait sur elle-même, et en une seconde ou deux, au plus, il a disparu en s'évanouissant au centre.

5° Si je fais passer ma péniche à travers une fontaine, le corps du bateau entrant dans la fontaine entraîne derrière lui une masse d'eau propre qui empiète sur la couche huileuse ; quand le bateau sort de la fontaine, ses bords entrant dans l'eau pure entraînent de l'eau huileuse ; les rames enfin, qui ont frappé l'eau huileuse, emportent quelques gouttes du corps gras. Il en résulte que pendant quelques instants les contours de la fontaine sont déformés, et démontrent l'existence d'une pellicule de nature différente, entraînée par le bateau qui l'a traversée.

6f Le passage d'un bateau, au travers d'une fontaine, se reconnaît pendant foit longtemps aux bulles d'air que le choc des palettes ou des rames a développées sur cette eau savonneuse. Par un jour de beau soleil, on peut ainsi reconnaître à distance l'existence de très petites places, très morcelées, revêtues de leur couche huileuse.

7° L'expérience classique du camphre, que j'ai répétée plusieurs fois avec succès, m'a toujours montré les petits morceaux de camphre tournant et girant avec les allures connues à côté de la fontaine, tandis que dans la fontaine elle-même les poussières de camphre étaient parfaitement immobiles. Cette expérience démontre à la surface de l'eau la présence d'un corps gras.

8° L'origine des fontaines, quand elle peut être suivie, permet toujours de remonter à la source d'un corps huileux et gras. Elles viennent d'un égoût, d'une tannerie, d'un établissement de blanchisseuses ; elles marquent la trace d'un bateau à vapeur lorsque la cuisine s'est débarrassée des eaux grasses ou lorsque la pompe de cale a rejeté dans le lac l'eau salie par l'huile qui est tombée des machines. C'est ce que j'ai pu constater avec une grande précision, chaque fois que j'ai eu l'occasion de naviguer sur l'un de ces petits yachts à hélice qui servent à la chasse sur notre lac.

9° Enfin la preuve décisive est la production artificielle des fontaines à l'aide de quelques gouttes d'huile versées à la surface. Cette expérience, bien facile à répéter sur le lac, chaque fois qu'une brise légère en agitera la surface, ou qu'il pleuvra par un temps calme, convaincra les plus incrédules de la rapidité avec laquelle ces taches

d'huile s'étendent à la surface de l'eau. L'on pourra même appliquer le calcul à la production de ces fontaines et constater que 20 centimètres cubes d'huile suffisent à couvrir environ une surface de 4000 mètres carrés. La couche d'huile répandue ainsi sur le lac ne mesure guère que ^ ^ de millimètre d'épaisseur.

L'épaisseur de la lame d'huile étendue sur l'eau a été étudiée par beaucoup d'auteurs ; voici de la plus faible à la plus forte les valeurs, exprimées en millionièmes de miUimètres (jj-îj.)? que j'ai trouvées dans les expériences modernes.

Miss A. Pockels (^), huile d'olives 1.3[jl[j.

Lord Rayleigh {^) 1.0

Rôntgen 0 1.8

F. -A. Forel 5

Amiral Cloué (i) 10

G. Quincke (•') 50

, Overbeck ('•) 53 Miss Pockels ('), essence de térébentine 93

Sohncke ('), huile de navets 94

» huile d'olives 111

Tous arrivent à des valeurs plus faibles qu'une demi longueur d'onde (X r= 588jj.jx); l'épaisseur que m'a donnée l'expérience 5[iij., ou un deux cent millième de millimètre, reste entre les extrêmes de ces auteurs ; quoique mon procédé d'évaluation fût assez grossier, il m'a amené à un chiffre probablement assez exact.

L'expérience suivante prouve du reste que l'épaisseur de la lame huileuse est plus faible que la demi-longueur d'onde lumineuse. Que

(') On tlie relative contamination, etc. Nature XLVI, 418, London, 1892.

C^) Proc. Pi. Soc. XL Vil, 364. London, 1890 (Naturw. Rundschau Y, 478, 1890).

C) Ueher die Dicke, etc. Annalen der Plivs. XLI, 3-21. 1890 (Naturw. Pamdschau VI, 48. 1891).

(^) Le lilage de l'huile, p. 38. Paris, 1887.

(■'') Ueber die Entfernung, etc. K. Ges. d. W. zu Gôttingen, 5 mai 1869-

(fi) Ann. de Phys. (Nature XLVIII, 181. London, 1893).

(") Die scliliessliche Dicke, etc. Annalen d. Phys. XL, 34.3. 1890. (Naturw. Rundschau, V, 423. 1870.)

l'on verse sur l'eau quelques grammes d'une huile, — l'expérience est superbe avec l'essence de térébentine, — on voit la tache d'huile présenter d'abord les iris brillants des anneaux colorés ; mais à mesure que la lame, en s'étendant, devient moins épaisse, les couleurs disparaissent et la tache d'huile n'est plus visible sur l'eau que par l'extinction des rides des vagues. A ce moment, la lame mince est moins épaisse qu'une demi-longueur d'onde lumineuse, et le phénomène des anneaux colorés ne peut plus se produire.

Je rappellerai à cet égard la pratique bien connue des pêcheurs de la Méditerranée, qui, lorsque la brise ride trop la surface de l'eau et les empêche de voir au fond les animaux qu'ils poursuivent, éteignent les vagues en jetant à la surface quelques gouttes d'huile.

Je suis donc fondé à interpréter la formation des fontaines, comme je l'ai dit, en les attribuant à la présence d'une couche très mince d'un corps gras répandu à la surface du lac ; j'ajouterai que, depuis l'époque où j'ai pour la première fois émis cette idée ('), j'ai suivi l'observation du phénomène chaque fois que j'en ai eu l'occasion, et que je n'ai jamais constaté un fait qui fût en opposition avec cette théorie.

Quant à la provenance des corps gras qui forment les taches d'huile, je puis indiquer, à côté des causes susmentionnées, les corps animaux ou végétaux en décomposition dont les parties grasses viennent, après la dissolution des tissus, monter à la surface de l'eau (2). C'est là probablement l'origine des taches d'huile que l'on observe soit sur les eaux des marais, soit sur l'eau de la mer, soit sur l'eau des lacs de montagnes, où les produits gras de l'industrie humaine ne sauraient être invoqués.

En résumé, de toutes les expériences que j'ai relatées et de toutes les observations directes, dont je crois inutile de surcharger cette étude, je conclus que le changement d'aspect et de forme oflert par les vagues du vent et de la pluie dans les taches irrégulières connues sur le Léman sous le nom de fontaines et chemins, et qui existent sur tous les lacs, mers et eaux dormantes, que ce changement d'aspect est dû à l'existence, à la surface de l'eau, d'une couche extrême-

(1) S. V. s. N., séance du 21 juillet 1869. Bull. t. X, p. 344.

(^} J'ai souvent vu une fontaine se développer sous le vent du cadavre d'un poisson en putréfaction, flottant à la surface de l'eau.

ment mince d'un corps gras, de consistance huileuse. Je propose de les appeler des taches d'huile.

L'on a souvent remarqué que les taches d'huile sont plus évidentes au moment où le temps va changer ; on les tient pour un signe précurseur du mauvais temps. Les premières bouffées du vent qui amène l'orage les dessinent en grande abondance sur le lac, et vue d'une hauteur, de Lausanne par exemple, la surface du Léman paraît alors toute diaprée de ces taches qui réfléchissent autrement que l'eau vive les couleurs du ciel et de la côte oposée. Au contraire, sur un lac agité par un grand vent, par la bise ou par le sudois, les taches d'huile sont relativement peu nombreuses. Voici l'explication du phénomène. Quand un grand vent souffle sur le lac, le- courant d'air, en caressant la surface, entraîne les couches huileuses vers la côte sous le vent ; là, les vagues les brassant contre la rive, elles forment l'écume qui vient s'accumuler sur la grève. Le lac est ainsi nettoyé des taches d'huile. Au contraire, par le beau temps, les huiles, versées à la surface par les cent agents qui polluent le lac, restent le jouet des flots et des courants locaux ; elles demeurent en plein lac ; elles n'apparaissent pas, tant qu'il fait calme plat, et ne deviennent évidentes qu'aux premières risées du vent. Si au moment où l'orage s'approche, on voit les taches d'huile en plus grande abondance que jamais, c'est qu'en général l'orage succède au calme atmosphérique ; par les temps orageux, le jeu des brises locales est ordinairement interrompu.

On connaît le grand profit que les marins savent tirer de l'eflet de l'huile répandue à la surface de l'eau pour apaiser localement les vagues de tempête. Je n'ai pas d'expérience utile à citer dans cet ordre de faits, lesquels, sur une plus grande échelle, sont conformes à tout ce que j'ai vu de l'extinction des ondulations par la lame mince de la couche huileuse.

3*^ Les rides de fond.

Il n'est pas de plus joli phénomène dans la physique naturelle des lacs que les rides de fond (Ripple marks des Anglais, Wellenfurchen des Allemands j. Ces rides séparées par leurs sillons sont modelées dans le sable ; leur largeur d'une crête à l'autre est presque

uniforme, elles sont équidistantes ; elles marchent d'une manière générale en lignes parallèles, mais accidentellement, aux points d'inflexion en particulier, elles s'anastomosent ou se dédoublent sans rupture violente du type normal du dessin ; dans leurs lignes droites ou légèrement courbées, elles forment un guilloché simple, largement infléchi. Si j'avais à en donner une idée à quelqu'un qui ne les aurait jamais vues, je ne saurais mieux les comparer qu'aux stries de l'épiderme palmaire de la main humaine, dont elles ont les allures et la belle régularité.

Les rides se dessinent sur le sable du fond des eaux dormantes, et on les voit dans la région littorale des mers, des lacs et des étangs ; on les retrouve aussi sur le sable des fleuves dans des conditions favorables, quand le courant d'eau est assez large pour qu'il s'y développe des vagues.

Dès mes premières études sur le lac Léman, je les ai rencontrées; je les ai observées de mon mieux et j'ai essayé de les expliquer ('). La théorie à laquelle j'arrivai alors faisait intervenir la pression verticale des vagues de l'eau sur le fond ; elle était insoutenable, je l'ai reconnu plus tard, et elle ne mérite pas d'être repi-oduite ici, même à titre d'exemple des erreurs d'imagination d'un naturaliste.

J'ai repris à plusieurs fois cette étude, en combinant l'observation des faits naturels et l'expérimentation artificielle. J'ai résumé devant la Société vaudoise des sciences naturelles, séances du 6 février et du G mars 1878, les résultats de ces recherches qui m'avaient assez bien rapproché du but (-).

En avril 1882, M. A.-R. Hunt a lu à la Société royale de Londres un intéressant travail sur ce sujet (3) ; il donne les dimensions des rides dessinées sur les côtes de la mer à Torquai, dans le Devonshire ; il réfute l'opinion assez généralement adoptée que les rides seraient dues à l'action de courants de direction constante; soit par l'observation dans la nature, soit par l'expérimentation dans des bassins artificiels, il a reconnu, comme moi, que les rides sont causées par le

(') Soc. vaud. se. nat., séance du 16 février 1870.

(•^) Bull. S. V. S. N., p. 66 et 76, P. V. Lausanne, 1878.

(3) Arthur Roope Hunt, On the formation of ripplemark. Proc. of. tlie R. Soc, XKXIV, 1. London, 1882.

balancement alternatif de l'eau, balancement qui n'est qu'une modification dans la profondeur du mouvement superficiel plus compliqué des vagues d'oscillation progressive. Enfin, M. Hunt a chercbé à déterminer la limite d'action des vagues dans la profondeur de la mer.

En mars 1883, M. Casimir de Candolle a publié dans les Archives de Genève un important mémoire sur les rides de fond (/) ; il y décrit une foule d'expériences intéressantes, et en tire des déductions fort ingénieuses ; il montre entre autres que la formation des rides n'a pas lieu seulement sur le sable dans l'eau en mouvement, myis qu'on peut les produire également dans d'autres liquides, ou sur des corps visqueux, goudron, sirop de groseilles, ou sur des corps plus légers que l'eau, poussières de bois, bulles d'air dans un flacon. Il a formulé dans les termes suivants sa loi de la formation des rides de fond : a lorsqu'une matière visqueuse, en contact avec un liquide moins visqueux qu'elle-même, éprouve un frottement oscillatoire ou intermittent, résultant du mouvement de la couche liquide qui la recouvre, ou de son propre déplacement relativement à cette couclie, la surface de la matière visqueuse se ride perpendiculairement à la direction de ce frottement ; l'intervalle compris entre les rides ainsi formées, autrement dit leur écartement, est en raison directe de l'amplitude du frottement. » Pour M. de Candolle, le sable soulevé par les mouvements des vagues constituerait avec l'eau une substance visqueuse, sur laquelle les rides se formeraient, comme, dans ses expériences, elles se forment sur du goudron. Quant à la théorie même de cette action, lorsque M. de Candolle dit : « que l'eftet du frottement de l'eau sur la matière visqueuse est tout à fait identique à celui du frottement de l'air sur la surface libre d'un liquide non visqueux, il y développe des vagues, » il me semble s'écarter de la notion très juste qui est à la base de toute son étude ; il passe du frottement oscillatoire, qui est une action discontinue et de direction alternante, à l'action du vent sur l'eau qui est continue et de direction constante, et qui détermine des vagues d'oscillation progressive.

Ainsi donc MM. Hunt et de Candolle sont, comme moi-même en

(1) C. de Candolle, Rides formées à la surface du sable déposé au fond de l'eau. Archives de Genève, TX, 241. 1883.

1878, arrivés à attribuer la formation des rides de fond au balancement des eaux (courant alternatif de Hunt, frottement oscillatoire de Candolle). Mais pas plus que moi dans mes recherches antérieures, ils n'ont pu tirer de la constatation du fait son explication. (^)

Dans son mémoire lu à la Société royale de Londres, le 22 novembre 1883, M. G.-H. Darwin, tout en confirmant les observations et explications de M. de Candolle et de moi-même, a apporté un fait nouveau, très intéressant. Il a montré que, aussi bien dans la formation des dunes sous-aquatiques que dans celle des rides de fond, il se produit dans l'eau, au contact avec le sol, de petits tourbillons vei'ticaux ascendants qui soulèvent le sable et le ramènent des deux faces vers le sommet de l'arête; qu'il n'y a pas seulement un mouvement de translation horizontale, mais que le phénomène est beaucoup plus compliqué. Il a fait cette démonstration en versant dans l'eau, mise en rotation ou en balancement dans ses auges, de petites gouttes d'encre qui prenaient bientôt la forme de champignons ou d'arbres, inclinés diversement, suivant le jeu des courants {-).

Je vais reprendre le sujet à ma manière, en essayant, non pas d'une théorie, le mot serait trop ambitieux, mais d'une description des faits

(') Aux citations bibliographiques données par M. de Candolle, j'ajouterai les suivantes ; Sinu (Action des vagues à de grandes profondeurs. Ann. de cliim. et pliys., 3™« série, II, 118. Paris, 1841) étudie la formation des rides de fond : " Les ondulations sont un efTet de l'action des flots. Lorsque les eaux sont très agitées, toutes les matières sont mises en mouvement par elles ; peu à peu la vague diminue, son action s'amoindrit, et il arrive un moment où elle ne peut plus faire marcher les matières les plus lourdes. Alors il se fait un triage, une espèce de départ; les matières légères se séparent, continuent d'avancer par ondulations, comme cela a toujours lieu, le flot agissant au fond des creux pour les porter au sommet, et laissant à nu les corps les plus pesants. » Siau a vu distinctement les rides de fond jusqu'à 20'" de profondeur, et à l'aide d'une sonde ensuiffée, il en a reconnu les empreintes jusqu'à 188"" de profondeur au N.-O. de la rade de Saint- Paul, près de Saint-Gilles, en Vendée.

Delesse (Lithologie du fond des mers, p. 110, 1871), dit que l'oscillation de la mer est démontrée jusqu'à 200" de profondeur dans l'Océan, et que cela est mis en évidence par les rides de fond. (Cité par Hunt.)

D'i^. Bar/fteie»i)/, (Des vibrations communiquées aux nappes liquides de forme déterminée. Ann. de chim. et phys., ô'°^ sér. I, 100. Paris, 1874), voit dans les rides du fond des lignes nodales de l'oscillation vibratoire des vagues.

John Gilmore, décrivant la plage des sables de Goodwin, signale incidemment des rides qui auraient deux ou trois pieds de hauteur. (Cité par Hunt.)

G.-H. Darwin (On the geological importance of the tides. Nature, XXV, 214 London, 1882), attribue la formation des rides de fond aux courants de la marée.

(2) G.-H. Darwin, mpplemavks Nature, XXIX, 162, London, 18^3.

obsen'és et d'une explication élémentaire du phénomène, telle que je j'ai donnée en 1883 (').

En 1868, alors que j'étudiais les rides de fond dans le lac Léman, je ne trouvai dans les auteurs d'autre explication que celle donnée par Lyell {-), qui les confondait avec la formation des dunes. J'en ai profité pour observer attentivement les dunes qui se développaient sous l'eau dans le lit d'un bief de moulin, près de Morges ; le courant d'eau de ce bief mai'chait à la surface avec une vitesse de 40 centimètres par seconde.

Le sable arraché du fond par le courant s'écoule régulièrement avec l'eau ; il ne s'arrête que lorsqu'il arrive dans un remous, soit dans une dépression au-dessous du plan général du fond, soit derrière un obstacle saillant. Dans un tel remous, le sable, à l'abri du courant, se dépose en couches stratifiées.

Or que. par une action quelconque, une petite colline de sable,

fig. 93 a, soit formée sur le fond de l'eau, le sable enlevé par érosion

„ , à sa face amont b sera transporté par-des-

.,*>» ^--c=::^^^^^CV\ ^^'"^ ^'^ crête c jusqu'à sa face aval ccl ; il y

f^vh^^^^ d d-d)ï^ trouvera un remous, le remous que les

(Fig. 93.) Coupe schématique expéi'iences de Darwin ont si élégamment

de la dune d'un ruisseau. i- . ■ i -x ^ t ■ e 4.

démontre, et il s y déposera en formant un talus d'éboulement avec la pente naturelle de ce genre de déclivité. Cette action de transport se continuant dans le même sens, il se produira une dune, laquelle présente les caractères suivants :

1° La cj'ête c de la dune se déplace lentement dans le sens du courant en c' c" c'", par le fait de l'adjonction de nouvelles couches c'cV, c"d" , etc, sur le talus d'éboulement de la face aval.

2° Les deux faces de la dune ont une inclinaison différente, la face amont, ou face d'érosion 6c (vers le haut du courant), e.st presque horizontale ou faiblement inclinée; la face aval, ou face d'alluvion cd, vers le bas du courant) est très inclinée, suivant un talus d'éboulement naturel.

3" Une coupe verticale, dans l'intérieur de la dune, montrerait une

C) F -,-1. Fore/. Les rides de fond étudiées dans le Léman. Archives de Genève, X, 39. 1883.

(2) C. Lijell, Manuel de géologie, trad. française, I, p. 33. 1856.

stratification inclinée, en plans parallèles au talus créboulement de la face d'alluvion. En même temps on y verrait une répartition des matériaux suivant leurs dimensions, les grains de sable les plus fins restant au haut de la pente, tandis que les grains les plus grossiers sont entraînés jusqu'au pied du talus.

Les mêmes actions se répétant aux mêmes places, si par le fait du relief du fond, une dune s'est développée à un point donné, il s'en formera une seconde au même endroit quand, par suite du déplacement normal de la dune, la premièi-e aura descendu le fil du courant. Il y aura donc formation d'une série de dunes semblables, équidistantes, se succédant de haut en bas du courant (fig. 94), les plus anciennes étant le plus bas dans le sens du courant.

(Fig. 94.) Coupe schématique d'une série de dunes de ruisseau. La flèche indique le sens du

courant.

Les caractères que nous venons de tiouver dans les dunes ne se constatent pas dans les rides de fond. Celles-ci sont immobiles et leur forme est fort difiérente.

Elles sont immobiles; c'est un fait d'observation. Par une belle journée de printemps, en 1868, j'ai obsei'vé pendant trois heures de suite les rides de fond dessinées dans le lac sur un beau sol de sable, vers la côte de Préverenges, près Morges ; de jolies vagues d'un rebat assez vif, agitaient suffisamment le fond pour soulever le sable à chaque mouvement de l'eau. J'ai constaté que, pendant toute la durée de l'observation, malgré l'agitation du sable, il n'y avait pas le moindre déplacement des rides par rapport à des repères choisis dans le sol lai-même.

Quant à la forme des rides elle peut s'étudier :

a Par l'observation directe dans le lac quand l'eau est redevenue calme.

h Sur les grès des couches géologiques du sol, où elles sont souvent très bien reconnaissables.

c Sur des moulages analogues à ceux que j'ai levés en janvier 1869 sur le sable du lac lui-même. Pour cela j'ai fait un cadre à charnière en feuilles de ferblanc ; je l'ai descendu dans le lac sous une profondeur d'un mètre d'eau environ, en un point où les rides

étaient fort bien dessinées ; puis j'ai versé, à travers l'eau, une crème de plâtre très dilué, qui s'est pris sous l'eau et m'a donné un moule négatif. J'en ai tiré entre autres l'épreuve positive que j'ai déposée au musée de géologie de Lausanne.

On peut, par ces divers procédés, constater que, normalement, les rides de fond ont une coupe parfaitement symétrique de chaque côté, les deux talus ayant exactement la même inclinaison. Cette inclinaison des talus est d'autant plus forte que les rides sont plus fraîches, c'est-à-dire qu'il s'est écoulé moins de temps depuis le jour où les vagues les ont modelées. Avec le temps, en effet, les rides s'efîacent ; par le travail en particulier des petits animaux qui vivent dans le sable, les creux se comblent, les arêtes s'aplatissent de plus en plus. La crête qui unit les deux talus devient mousse; sur des rides très fraîches elle est plus vive, et formée par la rencontre de deux plans suivant un angle obtus (tig. 95).

(Fig. 95.) Coupe d'un moulage des rides de fond, pris dans le lac. sous un mètre d'eau. Demi

grandeur naturelle.

La profondeur des sillons comparée à la largeur des rides, d'une crête à l'autre, semble à première vue plus considérable qu'elle n'est en réalité. Sur le moulage dont je viens de parler, pris en un point où les rides étaient fort bien marquées, j'ai pu mesurer les dimensions exactes, et constater que, pour une largeur de 6 centimètres d'une crête à l'autre, la profondeur du sillon au-dessous des crêtes n'était que d'un centimètre, (voir fig. 95, demi-grandeur naturelle).

Quant à la distribution des matériaux, l'arête et la partie supérieure des rides sont formées du sable le plus fin, le sable le plus grossier descendant au bas des talus et dans les sillons, (i)

Le 14 août 1875, les rides formées sur le sable du Rhône à Massongex, près de Bex, présentaient une apparence singulière ; les arêtes, très aiguës, étaient toutes noires, les talus et les sillons ayant le gris

(') Si au lieu de considérer les rides fraîches, ou en voie de formation, on s'adresse à des rides anciennes dessinées depuis longtemps sur le sol du lac. on voit le fond des sillons rempli de poussières et de débris organiques, de feuilles', bois, coquilles, etc. Promenés sur le fond du lac par les courants, ces corps légers s'arrêtent et s'accumulent dans toutes les dépressions du sol. Ce i-emplissage du fond des sillons par les corps légers est évidemment tm phénomène secondaire.

nacré du sablon du Rhône ; je supposai que la couleur noire était due à de riiumus ou terre en fine poussière, plus légère et plus fine encore que le sable minéral. Pour le vérifier, dans une anse ou les rides étaient parfaitement propres, je salis l'eau en y versant de la terre délayée, et au bout de quelques minutes, je vis les particules terreuses se localiser sur les arêtes des rides qu'elles coloraient en noir.

Ainsi donc, soit par leur forme symétrique à talus également inclinés des deux côtés de l'arête, soit par leur immobilité, les rides de fond se distinguent très nettement des dunes formées dans le sable par un courant continu. Ce n'est que dans la di.stribution des matériaux qu'on pourrait retrouver une certaine analogie entre les deux ordres de formation.

Comment se forment les rides de fond ?

On peut, dans des conditions favorables, étudier leur développement sur le sable du fond du lac. Pour cela il faut choisir une plage sableuse, submergée sous une couche d'eau de faible épaisseur, et l'observer quand l'eau est agitée par des vagues légères, régulières, non guillochées par les rides de la brise. (')

On voit alors le mouvement de la vague se traduire au fond de l'eau par un balancement alternatif régulier, d'avant en arrière et d'arrière en avant ; l'eau, les poussières en suspension dans l'eau, les grains de la couche supérieure du sable subissent ce mouvement pendulaire, dont le rythme correspond à celui de la vague. Quand le fond de sable a été artificiellement aplani et les rides effacées, celles-ci ne tardent pas à se reformer sous l'action de ce mouvement de balancement ; quand le sable présente son modelé normal des rides, on voit les grains de sable et les poussières aquatiques être promenés alternativement d'un côté à l'autre de chaque ride, être enlevés au sillon d'une ride, passer par-dessus l'arête pour tomber dans le sillon de la ride voisine, d'où ils sont repris par le mouvement de retour de la vague et rapportés à leur place primitive. Les tourbillons verticaux ascendants, mis en évidence par les expériences de M. G. -H. Darwin, en soulevant les corps mobiles sur le sol, doivent faciliter leur dépla-

(') En général les matières huileuses répandues à la surface de l'eau sont chassées à la rive par les brises soufflant du large ; elles éteignent les rides de l'eau, et permettent une observation très suffisante des détails du fond.

cernent horizontal en les maintenant pour un instant en suspension dans le liquide.

Ce mouvement de balancement pendulaire de l'eau, au-dessous des vagues superlicielles d'oscillation progressive, ressemble en plus d'un point à celui que subit le liquide dans un bassin, où il balance suivant une oscillation fixe uninodale (balancement simple de l'eau dans une cuvette). 11 était tout indiqué de rechercher l'effet du mouvement de balancement de l'eau dans des bassins de petites dimensions, sur le fond desquels on étalerait une couche de sable fin. Dès mes premières expériences en 1868, j'ai reconnu la formation, sur le sable de ces bassins, de rides de fond analogues à celles du lac. Des moulages de plâtre m'ont prouvé l'identité absolue des phénomènes ; même forme des rides, égalité des deux talus, même distribution des grains de différentes grosseurs, même immobilité des rides qui ne se déplacent plus une fois établies. Cette identité étant évidente, j'ai essayé d'en profiter pour chercher les lois de la formation de ces rides. Pour cela j'ai employé des bassins de diverses grandeurs et des sables de diverses grosseurs. Je, vais donner le résultat des expériences que j'ai faites à ce sujet, soit en 1868, soit en 1877 et 1878. ■ Le mouvement de balancement de l'eau, tel qu'on l'obtient dans une cuve où on laisse l'eau balancer librement, est constitué essentiellement dans la partie médiane de la cuve, où les rides se dessinent le mieux, par un déplacement horizontal du liquide qui se transporte dans un mouvement d'ensemble, alternativement vers l'une et vers l'autre extrémité du bassin. Dans ce balancement pendulaire, il y aurait à considérer, pour l'étude qui nous occupe :

a L'amplitude de l'oscillation, c'est-à-dire le trajet parcouru par la molécule d'eau dans chaque mouvement (demi-oscillation).

h La durée de l'oscillation, c'est-à-dire le temps qu'emploie la molécule d'eau pour revenir à sa place, après avoir accompli une oscillation complète.

c La vitesse des courants d'eau, qui est le quotient de ces deux valeurs.

Je n'ai pas pu toujours, dans les expériences que je vais analyser, séparer suffisamment ces trois facteurs, mais nous arriverons, je l'espère, dans la suite de cette étude, à démêler assez bien leur action différente. Voici donc le résultat de mes expériences :

I. Avec le même sable j'obtiens des rides de même largeur dans des

Largeur

des rides.

5 centimètres

bassins de différentes longueurs (entre 0.5'" et i.3'" de longueur). La longueur du bassin n'a pas d'influence évidente sur la largeur des rides.

n. Dans un môme bassin et avec le même sable, je vois la largeur des rides diminuer à mesure que la profondeur d'eau augmente. Voici les chiffres d'une série d'expériences, dans un bassin de 1.25"! de long, la profondeur s'appréciant par la durée de la vague de balancement. (')

Durée de la vague.

Eau peu profonde 2.6 secondes 2.3 »

Eau plus profonde 1.8 »

Cette série d'expériences donne un résultat très évident mais difficile à interpréter ; en effet, plusieurs facteurs varient en même temps. A mesure que la profondeur d'eau augmente, il y a diminution de la durée de la vague de balancement, et diminution de l'amplitude du balancement (soit du déplacement horizontal de l'eau dans chaque oscillation). Est-ce la profondeur de l'eau, est-ce la durée de la vague, est-ce l'amplitude du balancement de l'eau qui détermine la largeur des rides? Cela ne se voit pas immédiatement dans les résultats de cette expérience.

III. Dans un même bassin et dans les mêmes conditions de profondeur d'eau et de balancement, je vois la largeur des rides augmenter à mesure que je prends du sable plus grossier. C'est ainsi que j'ai obtenu des rides de :

39 millim. de largeur avec du sable très fin, .

51 » » moyen,

76 » » très grossier.

Grâce à l'obligeance de M. de Candolle, je suis en mesure de confirmer définitivement ce point; il a bien voulu m'autoriser à utiliser

(I) Ainsi que nous l'avons vu au chapitre des seiches (p. 79), la durée de la vague de balancement uninodale est proportionnelle à la longueur du bassin, et inversement proportionnelle à la racine carrée de la profondeur.

l'excellent appareil qu'il a décrit à la lig. 1, pi. VI de son mémoire, sa cuve oscillante qui permet de limiter d'une manière très sûre l'amplitude du balancement de l'eau. Le 14 juin 1883, nous avons répété avec M. de Candolle les expériences qui démontrent l'effet de la grosseur du sable sur la largeur des rides, en ayant soin d'employer toujours la même profondeur d'eau et la même amplitude de balancement. En faisant passer sur un tamis le sable, nous le séparions en deux lots, dont les grains étaient de grosseurs différentes. Voici les résultats de deux séries d'expériences comparatives :

Sable du Léman, grève de Morges :

Sable fin, largeur des rides, 45™"'.

Sable grossier, largeur des rides, 57'"™.

Sable siliceux (acide silicique) :

Sable très fin, poussière impalpable, largeur des rides, î2o'«"i. Sable fin, largeur des rides, 36""".

IV. L'amplitude du balancement n'a pas d'influence sur la largeur des rides, une fois formées. Lorsque dans un bassin j'ai obtenu des rides de fond, si je laisse le balancement de l'eau s'arrêter lentement, je vois les rides du sable ne pas changer de largeur, ne pas se déplacer, alors même que l'amplitude du balancement décroît progressivement.

Cela semble en contradiction avec la loi de M. de Candolle : la largeur des rides est en raison directe de l'amplitude du frottement. Je n'ai pas d'objection à faire à l'idée fondamentale de cette loi ; les expériences que M. de Candolle a répétées en ma présence m'ont convaincu de sa justesse. Mais pour écarter la contradiction apparente que je viens de signaler, je dois modifier un peu la forme de la loi de M. de Candolle et dire :

a Avec le même sable, dans le même bassin et par la même profondeur d'eau, la largeur des rides dépend de l'amplitude du balancement au moment de leur établissement.

b Les rides, une fois formées, ayant une largeur donnée, le décroissement d'amplitude du balancement n'a plus d'influence sur leur position et n'agit plus sur leur largeur.

Nous verrons plus loin que ce n'est pas seulement l'amplitude du

balancement de l'eau, mais encore la vitesse des courants de balancement qui déterminent la largeur des rides; si l'amplitude étant la même, la vitesse était plus lente (dans un bassin plus long, par exemple), les rides seraient moins larges.

V. La vitesse des courants de balancement de l'eau a de l'influence non seulement sur la largeur des rides, mais encore sur la possibilité même de leur établissement. Lorsque les mouvements de l'eau sont trop lents, les courants de balancement ne peuvent pas soulever le sable, et il ne se produit pas de rides. Lorsqu'ils sont trop violents, trop tumultueux, le sable tout entier est soulevé par l'eau, et, arraché du fond, il ne s'amoncelle pas en rides. Nous voyons ce dernier fait dans nos bassins à expériences, lorsque nous choisissons un sable trop fm qui reste en suspension dans l'eau en y formant des nuages, ou bien des poussières organiques trop légères ; les uns et les autres ne se déposent en rides que, lorsque le mouvement de balancement de l'eau se calmant, les corps ^n suspension descendent sur le fond, où ils sont promenés par le balancement alternatif et amoncelés en rides parallèles.

Les rides ne se forment donc que lorsque les courants de balancement ont une intensité moyenne, qu'ils ne sont ni trop forts ni trop faibles, étant données la grosseur et la densité du sable à mettre en mouvement ; plus le sable est lourd et grossier, plus les courants doivent être violents pour développer la formation des rides.

Les rides de fond s'établissant ainsi dans une eau soumise à un mouvement d'oscillation fixe, la première idée qui se présente à l'esprit est de chercher l'existence de nœuds dans le mouvement du balancement, quelque chose d'analogue aux ventres et nœuds qui se développent sur une plaque en vibration, dans les figures dites de Ghladni. Mais cette interprétation se réfute facilement par l'expérience suivante :

Dans une cuve où je détermine la formation des rides de fond en faisant balancer l'eau sur du sable fin, je dessine avec un crayon, sur le fond du bassin, la position exacte des sillons qui séparent les rides. Puis j'eiïace les rides et je répète l'expérience à diverses reprises, en employant chaque fois un crayon de couleur différente pour figurer le dessin des sillons. J'enlève alors l'eau et le sable et je constate que la position des sillons a varié d'une fois à l'autre; qu'il n'y a rien de fixe

dans cette position ; que tantôt c'est une ride, tantôt c'est un sillon qui occupe un point donné sur le fond du vase. Il n'y a donc pas là la fixité absolue, caractéristique de la position des nœuds et ventres des mouvements d'oscillation fixe. Là n'est donc pas l'explication du phénomène.

Une observation fortuite m'a mis sur la voie de l'explication qui me semble satisfaisante et que je vais développer ici. Le 23 mai 1883, je réfléchissais au très intéressant mémoire de M. G. de Candolle et aux jolies expériences dont il a illustré l'hiçtoire des rides de fond, lorsque je vis de nouveau un fait que j'avais déjà noté le 16 novembre 1878. Un tuyau cylindrique de ferblanc, de 12 centimètres de diamètre, reposait sur le fond de l'eau, dans le lac, devant mon jardin. Sur toute la longueur de ce tuyau, était couché un petit bourrelet de sable, parfaitement régulier, à arête obtuse parallèle à la longueur du cylindre (je le donne en coupe dans la tigure 06). C'était évidemment une ride de fond ; mais dans quelle condition étrange ! En étudiant de plus près cette apparition, je reconnus que la ride était en formation continuelle ; que chacune des vagues de l'eau la déformait en transportant l'arête, tantôt un peu plus en avant, tantôt un peu plus en arrière

(Fig. 96.) Une i t- i i

ride de sable (voyez fig. 97). Lorsque, dans ses mouvements alternasur un tuyau, ^-jj-^^ |q courant d'eau de la vague transportait le sable d'avant en arrière, il enlevait une partie du sable sur la face antérieure de la ride, l'amenait par-dessus la crête, puis le laissait retomber en talus naturel dans le remous formé derrière cette crête ; il y avait, à ce moment, production d'une petite dune, à talus aplati sur la face antérieure, à talus incliné sur la face postérieure, et à arête se déplaçant d'avant en arrière (fig. 97 a) ; lorsque dans son mouvement de retour le courant d'eau marchait

' ' \ d'arrière en avant, le transport du sable

avait lieu en sens inverse, et la dune se déplaçait dans le sens du nouveau courant, d'ar- (Fig. 97.) Formation de la ride rière en avant (fig. 97 h).

' ' La ride de sable établie sur notre tuyau

était donc constituée par la superposition de deux dunes, formées alternativement par les courants en sens inverse qui balançaient au fond de l'eau.

Comment au début le sable avait-il été porté sur le tuyau? Evidem-

ment par une action analogue à celle de l'établissement des dunes. Les grains de sable soulevés par les courants de balancement des vagues ont été portés les uns après les autres jusqu'à la hauteur du replat du cylindre ; ils sont tombés dans le remous développé derrière la partie saillante du tuyau, et dans ce lieu de repos, ils ont attendu que le courant de retour les ramenât de l'autre côté de l'arête. Et ainsi de suite, les grains se sont accumulés, amoncelés, jusqu'à ce que la ride ait été formée.

J'ai vérifié la justesse de cette interprétation en reproduisant le phénomène dans une cuve à expériences ; j'ai placé sur le sable un cylindre de fer de 2 centimètres de diamètre, et j'ai bientôt vu s'établir sur son sommet une ride de sable formée par le procédé que je viens de décrire.

Supposons donc sur le sable du fond de l'eau une série de cylindres parallèles saillants, il s'établira sur chacun d'eux une ride de sable ; ces rides augmenteront de hauteur jusqu'à former les rides très aiguës et très élevées que nous connaissons dans la nature. Et, en réalité, lorsque j'observe les mouvements du sable sur une ride déjà formée, je le vois se transporter des deux côtés de l'arête en constituant, comme sur mon tuyau de ferblanc, une dune qui, dans les mouvements alternatifs de l'eau, se déplace alternativement d'un côté à l'autre du centre de figure de la ride.

Voilà donc comment les rides se maintiennent et augmentent de hauteur. Mais comment apparaissent-elles ?

Pour le rechercher, étalons dans une cuve à expériences un fond de sable parfaitement égal et uni ; puis plaçons-y un obstacle quelconque. J'ai choisi un fil de plomb de 3'"'" de diamètre, je l'ai posé sur le sable, transversalement à la longueur du bassin, et j'ai fait balancer l'eau. L'obstacle a été de suite le point de départ d'un système de rides. Le sable, transporté par les courants alternatifs de l'eau, s'est accumulé sous forme de dune, tantôt devant, tantôt derrière cette crête immobile, et le fil de plomb a servi d'axe à une première ride; les matériaux de cette ride ont été pris dans le sable immédiatement avoisinant, et la ride médiane a bientôt été limitée par deux sillons parallèles, l'un en avant, l'autre en arrière ; bientôt après se sont développées, de chaque côté, une ride externe à chacun de ces sillons, puis un nouveau sillon, puis une nouvelle ride, et ainsi de

suite. Tout le système des rides s'est ainsi établi successivement dans le sable, en partant de l'obstacle artificiellement placé.

Mais n'était-ce pas un fait accidentel '? N'y avait-il pas là simple coïncidence fortuite ? — J'ai détruit les rides ainsi formées, et j'ai déplacé le fil de plomb en le posant là où, dans l'expérience précédente, il y avait un sillon ; le système des rides s'est reformé comme précédemment, la première ride ayant pour axe la tige de plomb, et étant ainsi située précisément là où, dans le cas précédent, il y avait un sillon. Tout le système des rides avait donc été déplacé de l'espace d'une demi-largeur de ride.

Une autre vérification du fait que l'obstacle est bien l'origine et le point de départ du système des rides, c'est qu'en faisant obliquer la tige de plomb, je puis faire obliquer dans le même sens et de la même valeur toutes les rides qui restent parallèles à la première ride et par conséquent à l'obstacle.

Un obstacle quelconque placé dans le sable est donc l'origine du système des rides, dont la direction et la position sont sous la dépendance immédiate de la position et de la direction de l'obstacle.

Ce n'est pas seulement par un obstacle saillant que l'on détermine ainsi la position et la direction des rides dans un bassin à expériences ; un creux tracé dans le sable amène au même résultat. Seulement, dans ce cas, la base du système des rides n'est pas une ride limitée par deux sillons, mais un sillon limité par deux rides. Les choses se passent dans ce cas exactement comme avec l'obstacle saillant de la tige de plomb. Il n'est pas du reste besoin que le creux soit bien profond ; le Sillon tracé par mon doigt, ou même par la pointe d'un crayon, suffit parfaitement pour déterminer la forme, la direction et la position du système des rides. L'expérience est très jolie et fort concluante.

Cette expérience nous montre la raison d'être de la loi qui relie la largeur des rides avec l'amplitude du mouvement de balancement de l'eau. Quand notre fond de sable est bien uni et égal, les grains les plus superficiels sont tous transportés à la fois, sur tonte la surface, par les courants alternatifs de l'eau. Ce qu'on peut appeler la couche mobile du sable se déplace, par mouvement d'ensemble, d'une même longueur que nous désignerons par la lettre /. Dans un premier temps, elle est portée en avant de cette longueur l, dans un second temps elle est ramenée en arrière de la même

longueur ; s'il n'y avait pas d'obstacle, de remous à la surface du sable, à la fin du second temps, toute la couche mobile aurait repris sa place primitive. Mais par le fait de l'obstacle posé au milieu de notre plaine de sable, tous les grams qui, avant le premier temps, étaient situés derrière cet obstacle, jusqu'à une distance égale à l^ étant transportés par-dessus l'obstacle, tomberont dans le remous causé par sa saillie et seront immobilisés; quand, dans le second temps, le courant de retour ramènera en arrière toute la couche mobile du sable, une partie restera, celle qui est arrêtée par l'obstacle. Il Y aura donc déficit de matière ; à la fin du courant de retour, il y aura formation d'un sillon, et ce sillon aura la largeur l. Ce sillon, à son tour, sera l'occasion de la formation d'une ride, dont la largeur ssra de même égale à /, étant formée dans des circonstances analogues ; et ainsi de suite. Ainsi s'expliquent, d'une part les relations de largeur des rides avec l'intensité du mouvement de balancement, et d'autre part l'équidistance des rides successivement formées par une action identique.

Cette analyse du phénomène nous permet de préciser, mieux que nous ne l'avons fait jusqu'à présent, la loi fondamentale de la largeur des rides. La largeur des rides, soit la distance d'une crête à l'autre, est le trajet que ferait, dans un mouvement de balancement,, un grain de sable librement transporté par l'eau. On pourrait facilement démontrer que la longueur l de ce trajet dépend :

en fonction directe, de l'amplitude horizontale du balancement de l'eau ;

en fonction directe, de la vitesse du courant de balancement, qui entraine d'autant plus facilement le sable qu'il marche plus rapidement ;

en fonction inverse, de la densité du sable ;

en fonction inverse, de la grosseur des grains. (^)

Dans du sable où des grains de grosseurs et de densités différentes seraient mélangés, ce seront probablement les grains les plus lourds et les plus gros dont le trajet déterminera la largeur des rides.

(') Nous expliquerons plus loin la contradiction apparente entre cette formulequi attribue aux rides une largeur d'autant plus grande que le sable est moins grossier, et la loi expérimentale que nous avons établie, et que nous confirmerons par l'étude des faits naturels ; cette loi dit que, toutes choses égales, la largeur des rides est en raison directe de la grosseur des grains du sable.

De ces faits il résulte que les rides de fond sont dues à l'action des vagues superficielles du lac, qui se manifestent dans la profondeur par un mouvement de balancement de l'eau, ou, si l'on veut, par des courants horizontaux alternant dans leur sens; que ces courants soulevant le sable tendent à la formation de dunes ('), mais que l'alternance dans la direction des courants change le type des dunes et le transforme dans le type des rides. Les éminences ainsi dessinées dans le sable ont une forme régulière, les deux talus étant symétriques, et elles présentent une immobilité fondamentale ; la crête se déplace légèrement à la manière des dunes pendant la durée très courte de l'action de chacun des courants, mais elle est ramenée en arrière par le courant de retour.

L'origine théorique des rides doit donc être rapportée à la formation des dunes. Ainsi s'explique la ressemblance que nous avons constatée dans la répartition des matériaux. Dans les rides comme dans les dunes, ils se distribuent en ordre de grosseur le long des talus d'éboulement, les grains les plus fins restant au sommet, les plus grossiers descendant dans le fond. Seulement, par la reproduction cent fois répétée des mouvements qui agitent le sable, dans la formation des rides, la distribution des matériaux suivant leur grosseur est beaucoup plus parfaite dans les rides que dans les dunes.

Cette description des dunes que j'oppose aux rides se rapporte aux dunes parfaites, établies par l'action d'un courant continu, tel qu'il a lieu au fond d'une rivière, ou à l'air, par l'effet d'un vent continu et prolongé. Quant aux dunes du désert, des bords de l'océan ou des lacs, elles n'ont pas ordinairement la forme typique ; l'alternance irrégulière des vents qui soufflent tantôt sur une face, tantôt sur l'autre, et cela sans aucune régularité dans les changements de direction, leur donne généralement une forme intermédiaire entre celle des dunes, telles que je les ai décrites, et celle des rides; elles se rapprochent plutôt de cette dernière. C'est le cas pour la plupart des dunes que j'ai vues sur les bords de la Méditerranée, entre Cette et le Grau

(1) J'ai pu constater la justesse de cette interprétation, en observant les mouvements des grains de sable dans la cuve oscillante de M. C. de Candolle : grâce à la lenteur des mouvements que l'on peut obtenir dans cet excellent appareil d'expérimentation, j'ai pu, mieux que dans mes bassins où l'agitation de l'eau est plus tumultueuse, suivre avec précision le transport du sable, et vérifier la formation de la ride par la superposition da deux dunes, alternativement établies par les courants successivement de sens opposé dans l'eau.

du Roi, et entre Cette et le cap Brescou, sur les bords de l'océan Atlantique, près de Bayonne et à Arcachon, ou encore dans le Sahara, les dunes de Biskra et enfin, sur les bords du Léman, au fond du golfe de Coudrée où nous possédons un joli champ de dunes de quelques hectares. Le seul point où j'ai reconnu la forme typique des dunes dans ces formations aériennes, c'est entre la bouche de l'Adour et Biarritz ; les premières dunes au bord de l'océan étaient manifestement formées, le 21 novembre 1882, par l'action continue des vents violents qui soufflaient sans cesse du large sur la terre.

Revenons maintenant aux phénomènes naturels des rides modelées sur le sable de notre lac, et voyons si l'observation confirme notre interprétation théorique.

Lmiite de profondeur des rides de fond. Les rides sont limitées à la région littorale et ne se développent plus au-delà d'une certaine profondeur.

Cette affirmation résulte de l'observation directe. En février 1878, j'ai profité de la période où les eaux du lac sont le plus transparentes, pour chercher la limite des rides sur les flancs du mont. Grâce à la belle limpidité des eaux qui m'assurait la vision distincte jusqu'à 10 et 12 mètres de profondeur, j'ai constaté avec certitude cette limite en plusieurs points ; j'ai vu les rides, bien dessinées sur les talus du mont, cesser presque subitement, tellement qu'il n'y avait pas un demi-mètre d'erreur possible sur le point où je reconnaissais cette limite. Je l'ai vue :

A Morges, devant l'église à 6.5"^

» devant le Beluard 7.0

» devant la ruelle des Tanneurs 8.5

» devant l'église catholique 9.1

A la pointe de la Venoge 7.3

A la date de ces observations, le lac était à la cote ZL -\- 1.1 70™. Il était par conséquent de 18 centimètres au-dessous de sa hauteur moyenne, et de 30 cer^timètres au-dessus des plus basses eaux de cette époque. Nous pouvons donc dire que, près de Morges, la limite des rides est entre 6.2 et 8.8™ au-dessous du minimum de hauteur du lac.

En mars 1880, j'ai observé dans le Rhône, vers le pont de Bramois,

près de Sion, en Valais, de jolies rides dessinées suivant la ligne de plus grande pente sur le sable iin des talus du fleuve. Ces rides s'arrêtaient brusquement à quelque vingt centimètres de profondeur ; dans mes notes j'ai inscrit cette terminaison subite des rides comme montrant la limite d'action des vagues.

Mon affirmation se base aussi sur des expériences que j'ai faites dans le printemps de 1869. Egaré par des considérations théoriques erronées, je croyais pouvoir retrouver les rides à toutes les profondeurs dans le lac, et j'ai essayé de les constater dans les grands fonds. Pour cela j'ai attaché à mon fil de sonde une large plaque de tôle que j'enduisais de suif; au-dessus, un appareil convenable donnait un coup de marteau sur la plaque au moment où elle touchait au sol. Avec cet instrument j'ai pris de nombreuses empreintes du sol entre 80 et 100 mètres de fond ; je n'y ai jamais vu trace d'une ride de fond (i). Cette preuve négative confirme les observations positives que je viens de citer.

Le fait d'une profondeur limite des rides résulte aussi des faits géologiques. Les rides de fond, très fréquemment dessinées sur les grès et molasses qui sont des formations littorales, manquent sur les marnes, calcaires et argiles qui sont des formations profondes (Ph. de la Harpe). {^)

Je considérerai donc comme démontré que les rides de fond sont limitées à la région littorale, qu'elles s'arrêtent à une faible profondeur, laquelle dépend évidemment de la puissance des vagues. Dans le Rhône où les vagues sont peu fortes, la profondeur limite est de quelques décimètres ; dans le lac Léman où les vagues sont plus énergiques, la limite descend à une dizaine de mètres ; dans l'océan où les vagues atteignent leur maximum, on constate les rides jusqu'à 20 mètres, d'après Ch. Lyell, à 188 mètres, d'après Siau. Je conclurai donc que les rides indiquent la limite de l'action effective des vagues superficielles ; qu'au-delà du point où les rides s'arrêtent, les vagues de la surface n'agitent plus assez le fond pour soulever le sable et l'accumuler en dunes ou en rides.

C'est là le procédé auquel je faisais allusion, page 238, lorsque je

(1) Par un procédé analogue, Siau a constaté des rides de fond jusqu'à 188™ de profondeur dans l'Océan Atlantique.

C^) Bull. S. V. S. X., XV, 68, P. V. Lausanne, 1878.

renvoyais à plus tard la détermination de la limite d'action des vagues dans les profondeurs du lac. La limite d'action utile des vagues dans le Léman est donc par 8 à 10 mètres environ.

Largevr des rides. J'appelle largeur des rides, la distance qui sépare les arêtes de deux rides voisines.

Les rides de fond varient de largeur dans des limites assez étendues ; depuis 2 à 40 centimètres, je connais dans notre lac toutes les dimensions intermédiaires. (')

La largeur des rides dépend essentiellement de la nature du sol. Là où le sol est vaseux, comme sur les talus du mont, ou certaines anses de la beine, les rides sont le moins larges ; là où le sable est fin, elles ont une largeur moyenne ; là où le sable est grossier, elles ont le maximum d'espacement. Un fait démonstratif à ce point de vue, c'est la permanence des dimensions des rides dans la même localité. Je connais, par exemple, à côté des ruines de la grande cité lacustre de Morges, un point où le sable, très grossier, présente de grandes rides de 38 centimètres de largeur ; je les connais depuis l'année 1854, époque de nos premières pêches d'antiquités, je les ai revues fréquemment, et j'ai constaté qu'elles ont toujours conservé les mêmes dimensions extraordinaires. — Sur le banc du Travers, près de Genève, il y a de même un groupe de grandes rides que j'ai retrouvées à plusieurs reprises, à bien des années d'intervalle.

De ces observations il semblerait résulter que l'intensité des vagues a bien peu d'influence sur la largeur des rides ; que la nature du sol est le seul facteur important. Et, en réalité, quelque violentes qu'aient été les vagues, je n'ai jamais observé, après la tempête, de variations importantes dans la largeur des rides, dans les localités où je les observe habituellement.

Nous avons vu cependant, d'après mes expériences en bassin clos, que la largeur des rides dépend du trajet parcouru par les grains du sable dans les mouvements de balancement de l'eau ; que ce trajet est en fonction directe de l'amplitude de Tosciliation, et de la vitesse du courant de balancement, et en fonction inverse du volume et de la

(') Comme nous le verrous plus loin, la gi'andeur apparente des objets placés dans l'eau sous une couche de quelques mètres dépasse de près d'un tiers leur grandeur réelle. L'on attribue ainsi volontiers aux rides de fond une largeur trop forte, si l'on n'a pas pris la précaution de prendre une mesure exacte, à l'aide d'un mètre descendu dans l'eau, ou d'opérer une correction à l'appréciation faite au juger.

densité des matériaux. Comment se fait-il que dans la nature, dans le lac, la largeur des rides soit uniquement en relation avec la constitution du sol, sans que l'intensité des vagues semble y entrer en rien ; comment les sables les plus grossiers donnent-ils les rides les plus larges ? Cela semble en contradiction avec la loi que je viens de rappeler.

Cela s'explique par l'intervention d'un autre fait que nous avons signalé plus hanlj^'à savoir que les rides ne s'établissent pour chaque grosseur de sable que par une intensité moyenne d'oscillation ; que pour chaque grosseur de sable, les courants trop faibles ne déplacent pas les grains, que des courants trop forts les soulèvent trop et les tiennent en suspension dans l'eau. Plus le sable est grossier, plus cette intensité relative des courants, qui peut permettre l'établissement des rides, doit être forte ; ce ne sont que de très puissantes vagues qui peuvent soulever le gros sable de certaines beines di; littoral.

Par conséquent, pendant une violente tempête, les sables très grossiers peuvent être ordonnés en rides au moment des plus fortes vagues ; pendant ce temps, les sables plus légers sont bouleversés et soulevés comme des poussières qui salissent l'eau. Ce ne sera que plus tard, lorsque les vagues auront diminué d'intensité, que les rides se dessineront sur les sables moyens, et seulement enfin, lorsque les vagues seront devenues très faibles, que les sables les plus fins et la vase se déposant sur le fond, les rides commenceront à s'y développer.

Ainsi à chaque grandeur des vagues cori-espond une grosseur du sable qui peut être modelé en rides ; pour les autres grosseurs, l'efi'et des mêmes vagues est ou nul ou trop violent, il n'est pas efficace. Quant à la largeur des rides qui s'établiront ainsi, elle sera déterminée, comme nous l'avons vu plus haut, par le trajet des grains de sable soulevés dans le mouvement de balancement de l'eau.

D'une autre part, comme l'intensité des vagues va en décroissant de la surface de l'eau vers la profondeur, à mesure que la profondeur augmente, les vagues ne sont plus capables de soulever que des sables de plus en plus légers. Aussi voyons-nous en général la largeur des rides diminuer à mesure que la profondeur augmente; les rides que j'ai vues à l'extrême limite, sur les flancs du mont, étaient fort étroites.

Ainsi se résout d'une manière satisfaisante la contradiction apparente qui nous arrêtait ; ainsi s'explique la relation constante observée dans le lac entre la largeur des rides et la nature du sol.

La largeur des rides peut être bien plus considérable dans l'océan que dans notre lac ; les vagues plus puissantes sont capables de soulever un sable bien plus grossier, et de le modeler en rides bien plus larges. M. Hunt a mesuré dans la baie de Brighouse, sur la côte de Kirkcudbriglit, des rides de 75 centimètres d'une crête à l'autre.

Direction des rides. Dans un bassin à expériences, l'orientation des rides est en général telle que les crêtes des rides sont perpendiculaires aux courants de balancement de l'eau ; dans la nature, lorsque l'on peut étudier la formation des rides, on les voit de même être orientées perpendiculairement à la direction des vagues, ou parallèlement à leurs crêtes.

J'ai, au sujet de la direction des rides, deux bonnes séries d'observations.

En février 1878, j'ai profité de quelques beaux jours pour dessiner sur ma carte du golfe de Morges la direction des rides, partout où elles étaient évidentes. J'ai reconnu, une fois la carte établie, que, d'une manière générale, cette direction correspondait à peu près à celle des crêtes des vagues du su dois, les plus grandes vagues qui viennent battre notre plage; les rides s'infléchissaient comme le font ces vagues, en tendant à devenir parallèles à la ligne accidentée du rivage. Il y avait cependant de nombreuses exceptions, surtout près de la rive ; dans les points où le fond vaseux était recouvert de petites rides très étroites, celles-ci présentaient souvent des directions fort aberrantes ; elles semblaient du reste de formation plus récente que les grandes rides du sable de l'ensemble de la beine.

Dans une autre série d'observations j'ai noté pendant tout un hiver la direction des rides, sous le débarcadère des bateaux à vapeur de Morges, qui s'avance fort en avant dans le lac et domine un fond de sable vaseux où les ridôs s'établissent très bien :

Le 18 janvier 1877, je note et dessine la direction des rides dont la crête est orientée N.E.-S.O., presque parallèlement aux crêtes des vagues de vaudau-e.

24 janvier. L'orientation des rides n'est pas moditiée, et cependant de fortes vagues de bise ont agité le lac les 21 et 22 janvier ; la crête des vagues était orientée N.N.O.-S.S.E.

28 janvier. Même direction générale des rides. Il a régné les 26 et 27 janvier de grosses lames de vaudaire, dont les crêtes étaient dirigées N.N.E.-S. S. 0., à peu près parallèles à cellee des rides.

le'- février. De fortes vagues de su dois ont agité le lac depuis le 28 janvier : la crête des lames était dirigée E.-O. Rien n'est changé à l'orientation des rides.

12 mars. Même direction des rides, malgré la forte bise du 11 mars.

20 mars. Même direction des rides ; elles sont un peu effacées, les sillons tendent à se combler.

25 mars. xMême orientation ; les rides sont plus saillantes et mieux dessinées.

25 avril. Même orientation des rides. (') Pendant les trois mois que ces observations ont duré, les rides n'ont pas été sensiblement modifiées dans leur direction, alors même que les vagues de bise, de vaudaire et de sudois ont frappé dans trois orientations différentes.

La direction des vagues n'aurait-elle aucune influence sur l'orientation des rides ? Etudions ce point plus attentivement.

D'une part, M. de CandoUe a posé en loi que les rides de fond s'établissent perpendiculairement à la direction des courants de frottement oscillatoire de l'eau.

D'une autre part, j'ai vu qu'en traçant sur le sable d'une cuve à expériences une ligne oblique, ou en plaçant un obstacle oblique, même à -45" de la direction du plan de balancement, j'obtiens un système de rides ayant la même obliquité que la ligne initiale. Il est vrai que, si je continue à faire balancer l'eau assez fortement, ces rides obliques ne tardent pas à se découper en escalier, et à se reconstituer en un système de rides perpendiculaires au plan du balancement ; sous ce rapport, je me rapproche du naturaliste genevois. Mais cette transformation dans l'orientation des rides n'a lieu que lorsque le balancement est assez fort pour bouleverser presque complètement le sable. Si le mouvement est faible et fait seulement osciller légèrement la crête des rides, il n'y a pas déformation et l'on peut faire balancer l'eau pendant longtemps sans changer notablement l'orientation des rides.

A la lumière de ces expériences, j'interpréterai, comme suit, les faits observés dans le lac, devant Morges. Les rides de fond sont établies par des vagues puissantes qui remuent énergiquement le sol,

(<) Le 23 juin 1883, de même en novembre 1893, les rides que j'étudiais en 1877 sont complètement effacées, et je n'en puis pas voir de traces assez nettes pour soupçonner leur dernière orientation.

vagues de sudois dans l'ensemble du golfe de Morges (carte de février 1878), vagues de vaudaire sous le débarcadère des bateaux à vapeur (observations de 1877) ; leur direction est parallèle à la crête des vagues de l'eau. Une fois établies, ces rides persistent jusqu'à ce que des vagues d'intensité suffisante viennent de nouveau bouleverser le sol. Les vagues plus faibles, qui soulèvent parfois assez la vase pour salir l'eau, peuvent bien remuer un peu le sable et rafraîchir l'acuité des crêtes des rides ; mais' elles n'ont pas assez de puissance pour modifier sensiblement l'orientation des rides.

On pourrait tirer une conclusion pratique de ce dernier fait : si ■dans une couche géologique on peut déterminer l'orientation des rides de fond, on en déduira la direction probable des plus fortes vagues qui agitaient le littoral au moment où ces rides ont été formées.

(Fig. 98.) Rides développées autour de quelques blocs émergeant du sable.

Le long du mur d'un quai, les rides de fond sont en général parallèles à ce mur. Cependant, le 7 février 1879, j'ai vu immédiatement contre le quai de Beau-Rivage, à Ouchy, des rides perpendiculaires à

ce mur, sur un espace de 50''™ de largeur, les rides parallèles reprenant plus en avant.

Un obstacle saillant au milieu d'une plaine de sable, un pilotis, un bloc de pierre, modifient localement la direction des rides. Je me bornerai à donner comme exemple le croquis, fig. 98, dessiné le 25 janvier 1879, des rides qui entouraient un groupe de blocs erratiques situés à côté du débarcadère d'Ouchy, l'ancien débarcadère de Beau- Rivage, sous 'J.5m d'eau. Dans ce croquis, les rides dessinées en traits pleins ont été fidèlement copiées d'après nature; la partie pointillée donne seulement la direction générale des rides, une brise s'étant levée pendant que j'exécutais mon dessin, et m'ayant empêché de suivre avec soin le détail de chaque ride. D'après ce croquis, la direction des rides était en général perpendiculaire aux faces des pierres; cela explique, par analogie, mon observation du 7 février 1879, devant le quai de Beau-Rivage d'Ouchy.

Rides anormales. Dans les rides normales l'arête est simple, et elle est limitée de chaque côté par un sillon unique, qui est commun aux deux rides voisines.

Quelquefois la forme se complique par l'apparition d'une ride secondaire, peu saillante au milieu du sillon, de telle manière qu'une ride de grande taille et bien marquée alterne avec une petite ride peu élevée (fig. 99). J'ai observé ce fait le Jl février 1878, au milieu de la

beine de Morges, par 4 mètres de fond, près du bord du

(Fig. 99.) Rides anormales, avec alternance d'une mont ; depuis lors j'ai VU de petite ride intermédiaire. i • c ■

nouveau plusieurs fois ce type et en examinant le moulage du 5 janvier 1869 dont j'ai parlé plus haut, j'y trouve des traces de cette anomalie (fig. 95, a).

Dans mes bassins à expériences, j'ai surpris la formation de ce type anormal. Lorsque j'ai déterminé, dans du sable de grosseur peu uniforme, de larges rides par un balancement énergique de l'eau, si je modère le balancement, le sable le plus fin peut se disposer en rides dont la largeur est moitié moindre que celles du sable plus grossier ; au milieu du sillon des grosses rides, il s'établit une petite ride moins élevée, et formée de matériaux plus fins et plus légers que les grosses rides qui le bordent.

Le 7 avril 1875, j'ai observé sous le pont du Rhône de Riddes en Valais, des rides de tond à arête double, dessinées sur le sable perpen-

diculairement à la ligne du rivage (fig. 100). Ce type anormal pourrait /-^^ . ^ peut-être s'expliquer, si l'on

— ^ -^ ^-- -^ admettait que des matériaux

(Fig. 100.) Rides anormales avec arêtes doubles. + - r- . i .

très fins et légers comme la terre dans mon observation de Massongex (voir plus haut) avaient formé l'arête d'une ride simple, et que plus tard, cette terre ayant été lavée par l'eau, il n'était resté que le sabie plus lourd ou plus adhérent.

Le 8 février 1878, j'ai noté à Ouchy, devant le quai qui s'étend de

Beau-Rivage aux Bains publics, deux ou trois rides paral-

(Fig. 101.) Rides anormales avec arêtes triples. j^lgs au mur du quai, qui présentaient une arête triple (fig. 101). Je ne sais pas expliquer cette forme. Enfin j'ai vu deux ou trois fois, entre autres dans le port de RoUe, le 16 novembre 1878, un double système de rides dirigées à angle droit l'un de l'autre (fig. 102). Un des deux systèmes de rides était complet, et formé de belles rides larges et bien modelées ; le second système était incomplet et remplissait seulement, de ses arêtes et de ses sillons, les sillons du premier système. J'interprète ces rides compli- (Fig. 102.) Quadrillage de deux quées de la manière suivante. De fortes vagues systèmes de rides. avaient dessiné sur le sable les rides réguliè-

res du premier système. Plus tard, de la vase légère s'est déposée au fond des sillons de ce premier système. Puis des vagues moins puissantes, dirigées perpendiculairement aux premières, sont survenues ; elles n'ont pu bouleverser assez le sol pour efiacer les rides du premier système, mais elles ont pu soulever la vase accumulée dans les sillons et y dessiner le second sy.stème des rides.

Ajoutons pour terminer que souvent, dans le lac ou les rivières, on voit des rides présenter, d'une manière incontestable, l'apparence des dunes, les deux talus étant différemment inclinés. Ce fait s'explique facilement par l'intervention d'un courant continu qui, s'emparant des rides précédemment modelées par les vagues, les transforme en dunes, en entraînant le sable dans une direction constante. Grâce à la combinaison des courants et des vagues, on peut comprendre qu'il y ait dans une eau dormante, comme un lac ou une mer, tous les intermédiaires possibles entre les dunes et les rides.

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