en plein soleil

En étudiant cette limite par im beau joiw de grand soleil et le lendemain par un temps fort sombre, j'ai même eu une différence en sens inverse de l'intensité de l'éclairage :

27 juillet 1874 beau soleil 5.0™

28 — — ciel noir, pluie battante 5.2

11 n'y a pas, du fait de l'éclairage, de ditTérence sensible dans la limite de visibilité.

11 est encore un détail d'observation c|ui conlirme cette interprétation. Si l'extinction de la visibilité est due à l'absorption de la lumière dans l'eau pure, cette extinction doit être très graduelle, ti^ès lente, très insensible; à la limite de visibilité, il doit y avoir incertitude sur la profondeur où a lieu la disparition. Si Fextinction a lieu par la formation d'un écran de corpuscules superposés optiquement, la limite de disparition doit être beaucoup plus nette, beaucoup mieux marquée ('). Or, dans toutes les expériences que je relate ici, j'ai toujours été frappé de la précision, de la soudaineté de disparition du disque blanc ; pendant la descente, je vois nettement la surface éclairée, puis tout à coup je ne la vois plus; il n'y a pas 30''", souvent pas 20''" d'incertitude sur la profondeur limite de visibilité; il n'y a pas cette différence entre les deux

(') C'est presque subitement qu'apparaît un objet qui s'approche de nous dans un brouillard, un navire, par exemple, sur le lac.

mesures de robsei-vatioii. l'une disparition à la descente, l'autre première apparition à la montée ; il n'y a pas cette différence entre les chiffres de deux observateurs différents suivant de l'œil le même objet.

Ainsi donc l'hypothèse ci-dessus énoncée, qui attribue la disparition d'un objet immergé dans l'eau à la formation d'un écran de poussières opaques, semble parfaitement justifiée.

Mais dans mes expériences, il est une série de cas divergents qui complètent la démonstration. Comme je vais le dire plus loin, il y a de grandes ditïérences saisonnières dans la transparence de l'eau ; en hiver les eaux sont beaucoup plus limpides qu'en été; si mon hypothèse est exacte, si l'opalinité des eaux de l'été est due à des poussières et la plus grande transparence des eaux d'hiver à la moins grande abondance de ces poussières, tous les caractères distinctifs de l'expérience doivent se modifier de l'été à l'hiver.

11 en est. en réalité, ainsi. Toutes les observations que j'ai citées jusqu'à présent ont été faites en été. Mais si je leur oppose les observations faites en hiver, alors que la limite de visibilité est à une profondeur double, je reconnais ;

a. Que la hauteur du soleil a une influence reconnaissable dans le lac Léman, comme dans les expériences du Père Secchi. Ainsi, par exemple, mon expérience du 27 mars 1875 devant Morges m'a donné :

Hem-e

Hauteur du soleil

Limite de visibilité

gh 55111111

La ditférence est très sensible.

h. Que le passage à l'ombre raccourcit notablement la limite de visibilité. Le même 27 mars 1875, tandis qu'à 9'' avec une hauteur de soleil j'avais une limite de visibilité de 15.0™ par un soleil brillant, à 16''20™, par une hauteur solaire de 21o36', à peine plus faible que le matin, mais par un ciel gris, la limite de visibilité est tombée à 13.7'".

c. Enfin la précision de la disparition du disque à la limite de visibilité est beaucoup moins nette en hiver qu'en été; l'incertitude est plus grande et deux observations simultanées sont moins concordantes.

Ma conclusion est donc très positive, à savoir que ropaliniié des eaux du lac Léman est essentiellement due à des poussières en suspension dans l'eau.

— J'ai dit que l'intensité de réclairage des objets plongés dans l'eau avait peu d'importance sur leur visibilité. Cela est vrai pour la profondeur limite de visibilité. Cela ne l'est plus lorsqu'il s'agit de discerner des objets sur le fond, comme nous le faisons dans nos pêches d'antiquités lacustres sui- les ruines des palalfites. Ces recherches se font à de petites profondeurs, sous 3 à 4™ d'eau. Dans ce cas, l'éclaii'age direct par le soleil aide puissamment à séparer par le i-egard des corps solides, uniformément colorés par une teinte grisâtre ; c'est leur relie! seul qui les tait reconnaître, et l'ombre portée par les parties saillantes dessine le mieux leurs formes. Sitôt que le soleil était assez bas sur l'horizon pour que les rayons réfi'actés n'atteignissent plus le sol, nous étions obligés d'interrompre la pêche qui était facile un moment auparavant, tant que le soleil éclairait dir-ectement le fond.

hidépendamment de la perturbation locale apportée par les eaux torrentielles d'une pluie d'orage, la transparence des eaux du Léman varie dans deux conditions : il y a des variations régionales, certaines parties du lac sont plus limpides que d'autres, il y a des variations saisonnières. Indiquons d'abord le sens des secondes qui sont fort importantes.

Variations saisonnières.

Nous y avons été rendus attentifs en pratiquant nos pêches d'antiquités lacustres dans les stations de Morges ; il y a, au point de vue de lu transparence de l'eau, une difféi'ence saisissante de régime entre l'hiver et rété. Pendant les mois d'été, il est absolument impossible de voir le fond, et par suite de recueillir des monuments antiques que l'œil doit aller cherchei- dans les ruines des cités lacustres, sous trois à six mètres d'eau ; en hivei', au contraii-e, l'eau est généralement assez limpide pour permettre une pêche fructueuse. Quand en hiver les eaux ont été salies par l'agitation des vagues et par l'apport de l'eau boueuse des affluents, cette opacité ne dure pas longtemps; le brouillard aquatique ne tarde pas à se précipiter, et en quelques jours le lac se clarifie. En hiver les eaux sont normalement claires; en été elles sont toujours troubles ou plutôt opalines.

A quelle époque ont lieu ces changements de régime'? J'en donnerai une idée en cherchant, sui- le registre des pèches d'antiquités lacustres faites à Morges par mon père et pai- moi, la date de la première et de la dernière trouvaille de chaque hiver.

TRANSPARENCE DE L'eAU 417

Dernière pèche

de l'hiver

Première pêche de l'automne

22 mai

20 avril

31 mars

mai

4 juin

21 septembre

3 avril

18 octobre

2 avril

2 novembre

11 avril

2 mai

14 avril

11 octobre

D'après ces dates, la saison des pèches lacustres àMorges s'étendrait d'octobre à avril, la saison morte de mai à septembre.

Pour préciser des variations de transparence, j'ai employé la méthode du disque du Père Secchi, dans les années 1874 et 1875, en allant, aussi souvent que possible, mesurer la limite de visibilité devant Morges, à 500'» de la rive par 25'" de profondeur. (')

Voici, page 418, en les groupant par mois et par saisons, les moyennes de 46 expériences comparatives.

Nous avons là, exprimée en chiffres d'une manière évidente, la différence de limpidité qui distingue les eaux de l'été de celles de l'hiver.

Les premières me donnent, si je partage l'année en deux saisons, à fin d'avril et fin de septembre, ime limite de visibilité moyenne de 6.6'n, les secondes, les eaux d'hiver, une limite de visibilité de

Nous cherchci'ons plus tard les causes de cette variation annuelle de

(') Outre les variations régionales très importantes que nous étudierons bientôt, il y a des différences foi^t évidentes d'un point à l'autre de la même C(Me. Dans le littoral, sur la beine, les eaux sont souvent sales et poussiéreuses ; les vagues d'une tempête ont soulevé la vase du bord, et pendant plusieurs jours les eaux peuvent rester louchies ; les eaux des aftluents troublés i^ar une crue se mélangent par l'action des vagues aux eaux littorales ; les eaux des égouts polluent les eaux ; devant une ville, les eaux sont toujours moins limpides qu'en plein lac ou sur une côte non habitée. Pour éviter ces perturbations locales, il est prudent d'aller étudier la transparence des eaux en plein lac, à une distance suffisante de la rive, et toujours au même endroit. Gela justifie le choix que j'ai fait de mon lieu d'observation.

Mois

Octobre

Novembre

Décembre

Janvier

Février

^lars

Avril

Movenne annuelle

Limite de visibilité

Mois

Mai

Juin Juillet Août Septembre

Eté

Maximum observé, 10 mars 1875, 12 h. : 17.0"

jimite de visibilité

la transparence de l'eau, quand nous aurons constaté qu'elle est générale dans tout le lac.

Variations régionales.

Tout observateur des choses de la nature a pu reconnaître une différejice notable dans la transparence des eaux du Léman, quand on se transporte d'une extrémité du lac à l'autre; les eaux sont plus limpide.«i à Genève que dans le Haut-lac. 11 était cependant convenable de vérifier expérimentalemeiit le lait, et pour cela nous devions obtenir des recherches comparatives. Voulant demander le concours d'observateurs pris nécessairement en dehors de la classe des physiciens de cabinet, j'ai dû simplifier et préciser la méthode en négligeant les influences relativement peu importantes de la hauteur du soleil, de l'éclairage et de l'agitation par les vagues de la surface du lac. J'ai formulé mes instructions comme suit :

Instructions pour l'étude de la transpare)ice du lac par la métJiode du P. Secchi.

11 s'agit de déterminer la limite de visibilité d'un disque blanc plongé sous l'eau. Ce disque a 20''" de diamètre et est porté par uiie corde graduée.

lo Transportez-vous en bateau dans un point du lac où la profondeur d'eau soit supérieure à 25™.

2" Descendez le disque dans l'eau et suivez-le de l'œil, en vous penchant en dehors du bateau et en regardant le disque dans

l'ombre de votre tète ou de votre bateau, jusqu'à la coucbe où il disparaît à la vue. Notez la profondeur de cette couche.

30 Remontez lentement l'appareil et notez la profondeui- à l'instant où le disque vous apparaît de nouveau. La moyenne entre ces deux mesures est la profondeur limite de visibilité.

4° Choisissez pour faire l'expérience un jour où le lac soit calme. S'il est ridé par une brise légère, placez le bateau perpendiculairement au vent et laites l'expérience du côté sous le vent.

5° Répétez l'expérience au moins une fois dans chaque moitié du mois, toujours à la même place dans le lac,

6" Notez la date, l'heure, l'état du ciel, l'état de l'atmosphère, l'état du lac (ciel bleu, brise de terre, rides — ciel gris, calme, lames de vaudaire, etc.), enfin la profondeur limite de visibilité.

Dans ces conditions, la méthode est assez rustique et grossière. 11 y a possibilité d'eri'cur dans la détermination de la limite de visibilité, l'incertitude de ce fait peut atteindre suivant les saisons '/s à 'Vi de mètre ; il y a difïérence dans l'appréciation faite simultanément par deux observateiu's dans la même station, l'écart peut s'élever à un mètre et plus ; il y a enfin les erreurs et variations causées par les actions perturbatrices de la hauteur différente du soleil, de l'éclairage différent suivant l'état du ciel, des conditions plus ou moins bonnes de l'observation qui peut être gênée par les l'ides du vent. Ce ne sont pas des expériences de laboratoire; c'est de la physique en plein air, et il ne faut pas lui demander une riguem^ à laquelle elle ne veut pas prétendre. Quoi qu'il en soit, elle nous a donné des résultats généraux intéressants qui découleront de la comparaison des séries.

J'ai obtenu pour ces observations le concours obligeant de diverses personnes : à Pully près Lausanne, M. Florian Duport, pêcheur actif et intelligent qui, sous la direction de M. FI. Robert, a exécuté ces recherches de juillet 1889 à août 1891 ; sur la côte de Savoie, de M. l'ingénieur A. Delebecque, à Thonon, qui a fait faire par ses agents des Ponts et Chaussées français une série complète, de septembi-e 1889 à février 1891, dans les stations de Meilleiie, Evian, Thonon et Nernier. J'exprime ici ma reconnaissance à ceux qui ont ordonné et exécuté ce travail. (')

(^) F.-A. Forel. Transiiarence des eaux du Léman. I-iecueil inaugural de l'Université de Lausanne, p. 445. Lausanne 1892.

Je vais résumer les observations isolées en les groupant en valeurs mensuelles. Je place les stations dans l'ordre qu'elles occuperaient si elles étaient projetées sur l'axe du lac, et j'indique leur position par leur distance de l'embouchure du Rhône. J'intercale dans le tableau les anciennes observations que j'avais faites à Morges en 1874 et 1875.

Mes stations d'observation sont donc :

Meillerie, côte savoyarde, à 10*^'" du Rhône 37 observations

Pully,

— vaudoise,

Evian,

— savoyarde,

Morges,

— vaudoise.

Thonon,

— savoyarde,

Nernier,

— savoyarde,

Voici les moyennes mensuelles, saisonnières et annuelles de la profondeur limite de visibilité dans ces six stations.

Meillerie.

Pully.

Evian.

Morges.

Thonon.

Nernier.

MOYENNE

Décenthre

Janvier

Février

Mars

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Octobre

Novembre

Printemps

Eté

Automne