IX-X

Lac bleu de Lucel,

AroUa

Outre ces nuances de bleu et de vert qui sont appréciées par les numéros de ma gamme, les eaux de certains lacs ont des mélanges de teintes grises, brunes ou rougeâtres que je suis obligé de désigner par des qualificatifs. Ainsi le lac de Morat par exemple est très fortement brunâtre, le lac de Bret rougeâtre. Le mélange de couleur est dans ces cas plus compliqué que celui qu'on peut obtenir par la simple combinaison du bleu et du jaune, et pour une étude complète des lacs, il serait nécessaire de perfectionner ma gamme de couleurs. (})

(») Pour l'étude des lacs à eaux brunâtres, fortement tourbeuses, de rAUemagne du Nord, M. le D' W. Ule, de Halle, a modifié heureusement ma gamme en y ajoutant une solution brune de sulfate de cobalt au 1 : 200* dans une eau fortement

■ Il y a donc des lacs à eaux bleues, il y a des lacs à eaux vertes. Quelle est la cause de oes différences ?

Avant tout il y a une question préjudicielle à résoudre : Gomment Teau d'un lac peut-elle paraître bleue ou verte, quand le fond du lac est noir? Nous avons vu dans un paragi*aphe précédent que dans les grands fonds du lac la lumière ne pénètre plus et que les couches profondes doivent être sans lumière, par conséquent noires. Un corps transparent vu sur fond noir doit paraître noir. Si dans le tube de Bunsen nous regardons à travers Teau une surface noire, nous ne voyons que du noir.

Si l'eau était physiquement pure, il en serait de même dans les lacs (à supposer que le fond restât noir, et ne reçût pas la lumièi^e qu'aucun obstacle n'arrêterait sur son passage) ; l'eau nous paraîtrait noire et incolore. Mais l'eau n'est pas pure; elle contient les myriades de pousf?ières que nous avons étudiées à propos de la transparence. Ces poussières arrêtent la lumière et la renvoient sous forme de lumière diffuse qui revient à l'œil de bas en haut ; chacune de ces poussières représente un petit écran blanc ou blanchâti-e qui réfléchit la lumière. Elles se superposent optiquement et nous empêchent de voir le noir du fond de l'eau.

Mais chacune d'elles, en nous renvoyant de la lumière, fait l'effet de la plaque blanche de l'expérience du tube de Bunsen; la lumière blanche, en traversant l'eau de retour, se change en lumière colorée, et si l'épaisseur d'eau est suffisante, si la moyenne de ces trajets de retour est supérieure à 6™, la couleur doit être la couleur de l'eau.

D'une autre part la lumière qui est renvoyée par les poussières n'est pas de la lumière blanche ; elle a déjà été altérée par le passage à travers l'eau qui a absorbé tout ou partie des rayoïis rouges et jaunes; c'est de la lumière bleuâtre qui éclaire les poussières entre deux eaux. De là encore une cause de renforcement des nuances bleues de la lumière diffusée dans l'eau du lac.

ammoniacale. Comme base, il prend la solution verdâtre du n<* XI de ma gamme

et obtient les numéros XI à XXI par les mélanges suivants.

XI XII xin XIV XV XVI xvii xvm xix xx xxi Solution verte . .. 100 98 95 91 86 80 73 65 56 46 35 Solution brune . . 0 2 5 9 14 20 27 a5 44 54 65

Cette gamme du D' Ule est d'un excellent usage pour les eaux tourbeuses des petits lacs alpins. {W. He. Die Bestimmung der Wasserfarbe in denSeen. Petermann's Mitth. 1892. 70.) Voyez encore Petermann's Mitth. 1894. 213.

Le ton sera du reste d'autant plus abaissé, ou lavé de blanc, que le nombre de ces poussières sera plus considérable ; si elles sont nombreuses^ elles arriveront à faire un écran complet avant que Tépaisseur du trajet soit tel que la couleur très faible de l'eau n'apparaisse. Si «lies sont rares, il reviendra assez de lumière diffuse des profondeurs suffisantes pour que la couleur de l'eau devienne évidente. Dans les eaux très limpides, l'écran n'arrive même pas à se former entièrement, et le noir des grands fonds vient élever le ton (ou le rabattre dans la langue des peintres).

C'est donc à la diffusion de la lumière sur les poussières en suspension dans l'eau qu'est due l'apparition de la couleur propre de l'eau pour l'observateur qui navigue en bateau sur un lac, ou dont le regard plonge d'un point élevé, de Glion ou de Naye sur le Léman, du Burgenstock sur le lac de Lucerne. (*)

Dans l'étude de ce problème : Pourquoi certains lacs sont-ils verts, d'autres bleus? je crois bien faire de scinder la question en deux parties : l'une la détermination de la couleur normale fondamentale de l'eau ; l'autre la détermination des causes qui font dévier cette couleur dans les nuances cai-actérisant les diverses eaux.

Quelle est la couleur propre de l'eau, de l'eau pure, de l'eau distillée? La réponse en a déjà été donnée en 1847 par R. Bunsen {-) qui, à l'aide de son tube, a reconnu que c'est le bleu, le bleu azur, le bleu du ciel. Cette constatation a été confirmée par toutes les recherches entreprises depuis lors ; Soret {^) et W. Spring (*) en particulier en distillant l'eau avec toutes les précautions possibles, en la laissant reposer indéfiniment longtemps, ont obtenu du bleu d'autant plus azuré que l'eau était plus pure.

D'après cela, se serait l'eau des lacs bleus qui se rapprocherait le plus de la couleur de l'eau pure. Le Léman, le Benaco, l'Achensée, les lacs bleus de Lucel et de Kandersteg auraient presque la couleur de l'eau distillée. Les lacs verts s'en écarteraient le plus.

(*) V. E. Rambert. Le rayon bleu, Bibliothèque universelle II 385, Lausanne 1879.

(*) R. Bunsen, Pseudo-vulkanische Rrcheinungen Island's. Annal, d. Chemie u. Pharm. LXn, 44, 1847.

P) i.-L. Sorei. Sur la couleur de l'eau. Arch. Genève, XI, 276, 1884.

(*) W. Spring. I-.a couleur de l'eau. Bull. acad. r. de Belgique, V. 55, 1888.

Ce n'est cependant pas à la pureté chimique de l'eau qu'est liée cette couleur bleue. En effet, celle-ci n'est nulle part aussi brillante que dans l'eau de mer, qui est très chargée de sels minéraux ; elle en contient en moyenne 3.4 %. La couleur de la mer, quand elle n'est pas salie par des causes externes, est d'un bleu splendide; le bleu y est plus pur encore que dans le lac Léman ou le lac bleu de LuceL Tandis que ces demies sont caractérisés par le n® IV de ma gamme, j'ai pu constater dans une double traversée de la Méditerranée, de Marseille en Algérie et Tunisie, mars et avril 1888, et vers l'île de Capri du golfe de Naples, avril 1890, que la couleur de cette mer s'exprime par les n'^» II et 111 de la même gamme. C'est le même bleu que celui de nos beaux lac bleus, mais encore plus intense, plus saturé, plus pur. Dans l'Atlantique, au sud du 40 de latitude boréale, Ki'ûmmel a trouvé ordinairement la teinte correspondant au n^ 11 de ma gamme ; dans la mer des Sargasses et sui* la côte du Brésil, il a même rencontré le n© 1, le bleu du sulfate de cuivre ammoniacal pur. Q) La dissolution dans l'eau de matières minérales incolores n'altèi*e donc pas la couleur propre du liquide.

D'où provient cette couleur bleue ? Ne serait-ce pas un renvoi de la couleur bleue du firmament? La lumière incidente étant bleue, la lumière réfléchie ne peut avoir une autre couleur. Mais la plus simple observation nous monti-e que le Léman est aussi bleu sous un ciel blanc, sous un brouillard gris, sous le nuage noir d'une giboulée de neige que sous l'azur d'un beau jour d'été. L'éclat, l'intensité, le ton de la couleur, ses qualités accessoires varient seuls suivant ces conditions. La nuance n'est aucunement modifiée. Donc ce n'est pas la couleur de la lumière incidente qui est la cause de la couleur bleue de l'eau.

Quelle est la nature de cette couleur bleue? La lumière qui ai'rive du soleil et qui éclaire la plaque blanche du tube de Bunsen ou la masse de l'eau du lac est blanche ; les divers rayons différemment colorés y sont mélangés dans les proportions normales de la lumière blanche. Puisque l'eau est bleue par transparence, il faut qu'il y ait absorption de tous ou de la majorité des rayons peu réfrangibles qui forment la partie rouge, jaune du spectre. Tel est bien le fait ; c'est ce que prouve l'étude spectroscopique de la couleur de l'eau, qu'elle soit

(») [Loc. cit. p. 4()8.]

faite dans la grotte bleue de Capri, comme l'a vu Vogel {^\ qu'elle soit faite dans le tube de Bunsen comme l'ont observé Soret et Sai'asin (2), qu'elle soit faite dans les eaux d'un lac bleu, comme nous l'avons vu, Ed. Hagenbach et moi, dans le lac bleu de Lucel en 1887 (3). Le spectre de l'eau ne montre plus trace de rouge, le jaune est très pâle, la ligne D est à peine visibie, le veit, le bleu, l'indigo sont ti*ès brillants. 11 y a une gi^ande analogie entre ce spectre d'absorption de l'eau et celui du sulfate de cuivre.

L'étude la plus complète sur ce sujet a été faite en 4891 par MM. G. Htifher et E. Albrecht à Tubingen (^) qui ont entre autres montré qu'une colonne d'eau pure de 1.8™ de longueur ne laisse passer que 0.49 du rouge, 0.62 de l'orange, 0.81 du jaune, 0.92 du vert, 0.95 du bleu. 11 en résulte qu'il y a absorption très rapide de toute la partie rouge et jaune de la lumière, et que, pour les grandes épaisseurs d'eau, le bleu seul arrive à les traverser.

. Quant à la nature essentielle de la modification intime qui transfoime la lumière blanche du soleil en lumière bleue de l'eau, j'en laisse l'étude aux maîti'es.de la science qui ont seuls le droit de parler dans des problèmes de cette difficulté ; les Tyndall, Soret, Hagenbach, Le Conte ont montré qu'il y a dans ce phénomène concurrence d'absorption sélective et de diffusion également sélective, tellement, que les grandes ondes lumineuses du rouge et du jaune étant éteintes, et les ondes de l'extrémité bleue du spectre étant seules réfléchies, il ne nous arrive à l'œil que les ondes les plus réfrangibles, les plus petites, celles du bleu et du violet.

Le bleu presque pur, très légèrement nuancé de vert, étant la couleur de l'eau pure, eau distillée, eau des lacs bleus, ou de l'eau tenant en solution des matières minérales incolores, quelle est la cause des nuances divergentes qui font certaines eaux vertes, les autres brunes, les autres noires ?

(1) H.-W. VogeL Spektroscop. Unters. des Lichts der blauen Grotte von Capri. Pozzend. Ann. CL VI, 2. 825 Leipzig, 1875.

C) Soc. phys. Genève, 21 février 1884. Arch. XI, 327, Genève, 1884.

O [Loc. ciL p. 455.]

(*) Ann. der Physik u. Chimie, XLII, 1. Leipzig, 1891.

Voici les diverses explications qui ont été données par les auteurs modernes :

En 1847, R. Bunsen (*), après avoir constaté que l'eau pure est bleue, attribue la couleur verte de la plupait des eaux lacustres à des particules jaunâtres en suspension dans le liquide, la couleur brunâtre à des sels humiques de la tourbe.

En 1848, Ste Claire Deville (2) expliquait la couleur verte des eaux par une substance colorée qui donnerait au résidu d'évaporation une couleur jaune ou brunâtre ; les eaux bleues donneraient un résidu ' blanchâtre. (Cette observation n'a pas été confirmée.)

En 1860, Wittstein (^) estime que la couleur verte est due au mélange de matières organiques en solution, tandis que les matières minérales ne modifient pas le bleu. Les matières organiques seraient dissoutes pai' les alcalis.

En 1870, John Tyndall (*) attribue la couleur bleue du lac Léman aux fines particules en suspension dans l'eau glaciaire. La cause de la couleur bleue serait donc, d'après lui, une sélection dans la lumière réfléchie.

De 1869 à 1874, MM. J.-L. Soret, Lallemand et Ed. Hagenbach étudient la polarisation de la lumière renvoyée par l'eau d'un lac. Ils constatent qu'elle est polaiisée dans la direction perpendiculaire aux rayons solaires réfractés. Par im temps couvert, il n'y a pas trace de polarisation, (s)

En 1883, W. Spring, de Liège, cherche la cause de la couleur verte des lacs dans la présence d'un précipité ti'ès menu de cai'bonate de calcium, précipité qui n'aurait pas lieu daas les eaux bleues par le fait d'un excès d'acide carbonique. (^)

En 1886, le même auteur croit confirmer son hypothèse en montrant que les eaux des lacs bleus sont moins lumineuses que celles des lacs

(*) [Loc, cit. p. 471.]

(«) Aixn. Chimie et physique XXIII, 40. Paris, 1848

(3) [Loc. cit. p. 463.J

(*) Couleur du lac de Genève. Analysée par J.-L. Soret. Arch. Genève, XXXIX, 34;^, 1870.

e) Arch. Genève XXXIV, 156 ; XXXV, 54 ; XXXVII, 129, 176 ; XXXIX, 341, 352 ; XLVIII, 231 ; L, 243. 1869-1874.

(«) [Loc. cit. p. 471.]

verts, qu'il y a chez les premiers moins de lumière réfléchie que chez les seconds. (*)

En 1883, le professeur John Le Conte, de l'Université de Californie, à Berkeley, dans ime étude sur la couleur de l'eau du lac Tahoê, attribue la couleur des eaux vertes à deux causes différentes (^) : à des matières colorantes en solution; à des matières colorées en suspension.

En 1884, J.-L. Soret, de Genève (3), dans l'étude magistrale qu'il a consacrée à la couleur de l'eau, donne, pour la couleur des eaux vertes, quatre causes possibles :

a. Des matières minérales ou organiques en dissolution dans l'eau.

h. Des particules très ténues qui interceptent les rayons les plus réfrangibles et font virer la couleur de l'eau vers le vert (absorption sélective;.

c. La diffusion de la lumière sur des particules nombreuses et grossières les fait réfléchir des rayons rouges et non pas seulement des rayons bleus, comme le feraient des particules très fines. En même temps, dans une eau fortement chargée de poussières, la diffusion vient surtout des couches supei-ficielles dans lesquelles les rayons peu réfrangibles sont peu absorbés (diffusion sélective).

d. Des corpuscules colorés, algues ou autres, en suspension dans l'eau, doivent aider à la coloration des eaux.

Voilà donc où en est la question. L'eau est bleue ; elle est colorée en vert ou brun dans cei-taines eaux. Plusieurs causes de ces colorations divergentes sont possibles. Toutes inteiTiennent-elles, ou bien y a-t-il ime seule et même cause générale différemment agissante? Tel est le problème qui se pose à moi.

Tout d'abord j'avais à apprécier l'hypothèse intéressante et en apparence fort plausible de M. Spring, qui attribue la couleur verdâtre de certaines eaux à la présence d'un précipité très ténu, pseudo-colloïdal comme il l'appelle, de matières en suspension, d'argile ou de calcaire. Ses expériences de laboratoire lui ont montré que, dans un tube de Bunsen, il pouvait transformer l'eau physiquement pure, d'un bleu d'azur, en une eau verte ou jaune, en développant dans cette eau des nuages très délicats de poussières impalpables, transparentes. Un tel

0) BulL Acad. royale de Belgique, XII, 814. 1886.

(•) Physic. studies on lake Tahoë. Overland Monthy. Dec. 1883. p. 595.

O [L-oc. cit. p. 471.]

précipité rend verdAtre ou jaiiniUre à la lumière transmise l'eau qui^ par elle-même, serait bleue. Cette expérience fondamentale faite, M. Spring a cherché à en démontrer l'application à la théoiie de la couleur des lacs, et il s'est attaché à reconnaître la différence de luminosité, d'éclairage des eaux différemment colorées de divers lacs. Il a reconnu par des obsei-vations sur les lacs de Kandei-steg (bleu pur), de Lucerne (vert), de Brienz (jaunâtre), que la quantité de lumière renvoyée par l'eau est d'autant plus grande que la teinte du lac s'éloigne plus du bleu.

Elle est de 1.00 pour le lac bleu de Kandersteg.

— 1.09 — vert de Lucerne.

— 1.27 — jaune de Biienz.

Cette dernière expéiience ne me paraît pas juger la question. Elle montre simplement qu'il y a des différences dans la limpidité de ces eaux. En effet, si l'eau pure absorbe progressivement la lumière qui la traverse, plus l'eau est limpide, plus grand est le trajet que font les rayons lumineux avant de rencontrer une particule étrangère qui la réfléchisse, plus grande est l'absoiption avant que la diffusion se fasse, plus faible est la quantité de lumière diffusée, et par conséquent émise par le lac. Une eau limpide est peu lumineuse, une eau opaque l'est beaucoup. S'il y a beaucoup de lumière réfléchie, cela prouve qu'il y a beaucoup de lumière diffusée, et par conséquent que cette eau contient beaucoup de poussières. Or, en réalité, on sait que le lac bleu de Kandersteg est, avec le lac bleu de Lucel, la massue d'eau la plus limpide de la Sui.s.se ; le lac de Lucerne est de limpidité moyenne, le lac de Brienz a de l'eau presque louche.

Qu'il y ait des rapports entre la transparence des eaux et certains faits de leiu' coloration, cela me paraît incontestable. Dans le Léman, j'ai toujours vu en hiver, où les eaux sont le plus limpidas, le bleu plus foncé, plus saturé, arnver quelquefois au n» 111 de la gamme ; en été, au contraire, dans ses eaux semi-opalines, le bleu se rapproche dun® V. D'une autre part, les lacs vei-ts semblent moins transparents que les lacs bleus, toutes choses égales d'ailleurs ; c'est ce qui résulte des notes isolées que j'ai sur la transparence des eaux de divers lacs; c'est ce qui résulte surtout de la comparaison très complète que nous avons pu faire de la transparence du Bodan et du Léman, ces deux lacs ayant

été étudiés par les mêmes méthodes. J'ai donné, page 440, les chiffres d'après lesquels, soit pour la limite de visibilité, soit pour Tobscurité absolue, on arrive à des valeure deux fois plus profondes pour le même effet dans le Léman que dans le Bodan.

Je citerai encore dans cet ordre de faits les recherches de M. Krûmmel dans l'Atlantique q\\\ ont fourni comme profondeur moyenne de la limite de visibilité des chiffres plus foits dans les eaux bleues que dans les eaux verdâtres (}) :

Pour le n» l ganmie Forel, limite de visibilité 26.7'» 11 23.2

ITI et IV . 16.2

V et VI 15.8

D parait donc probable qu'il y ait certaines lelations entre la transparence et la nuance de l'eau ; que moins l'eau est transparente, plus elle a de tendance à virer vers le vert. Nous avons vu que la ôause principale de l'opalinité de l'eau réside dans les poussières aquatiques ; par conséquent, la diffusion sélective de Soret, causée par ces poussières, joue un certain rôle dans la coloration de l'eau.

Mais est-elle seule en jeu? En est-elle le facteur prédominant? — Si le vert de l'eau est dû à des particules solides en suspension dans l'eau, une filtration soigneuse de cette eau verte devra la faire revenir au bleu. La question est d'intérêt capital; c'est à Texpérience à y répondre.

J'ai soumis les eaux de divers lacs, différemment colorés, à une filtration très parfaite dans des conditions identiques de pression et de porosité du filtre. Pour cela, j'ai employé les filtres en porcelaine recuite, connus sous le nom de filtres Ghambei-land, qui arrêtent même les microbes ou leurs germes les plus ténus. J'ai disposé mon appareil de telle sorte que la pi-ession de l'eau à filtrer fût toujoui-s la même. Puis j'ai étudié les eaux ainsi parfaitement limpides dans un tube de Bunsen de 6"» de long, et j'en ai apprécié la nuance à l'aide de la gamme de couleurs. Pour plus de précision, au lieu d'indiquer les couleurs en numéros de ma gamme, qui sont trop espacés, je les donne en tant pour cent de la solution jaune dans la solution bleue.

(^) [Loc. cit. p. 4GSj. Les observaUons de la Gazelle semblent amener au même résultat.

J'ai obtenu les résultats suivants :

Couleur de l'eau

Couleur de l'eau

dans le lae.

tnbe de Bunsen ( après ftltration.

Lac Léman

Lac de Bret

Lac de Neiichàtel

id.

Lac de Morat

Lac d'Annecy

De ces chiffras je conclus :

A, La filtration la plus paifaite n'enlève pas aux eaux naturelles leur couleui' caractéristique. Dans le tube de Bunsen, les eaux ainsi filtrées sont ou bleues, ou vertes, ou jaunes. (*)

B. La cause prédominante de la couleur différente des diverses eaux ne réside pas dans des matières en suspension, mais dans des matières en solution.

C En compaiant les chiffres qui expriment la couleur des lacs Léman et de Morat, et les chiffres de la même eau filtrée et étudiée dans le tube de Bunsen, je vois que pour l'eau bleue du Léman, la nuance de l'eau dans le tube de Bunsen est plus verte que celle du lac; que pour l'eau veile brime du lac de Morat, la nuance de l'eau filtrée est moins verte (ou moins jaune) que celle du lac lui-même. Il est donc

(») Comme je l'ai dit. p. 4fi6, ma gamme avec solution au 1 : 20O me donnait des tons trop élevés pour la comparaison avec les teintes très abaissées obtenues dans le tube de Bunsen. Je me suis servi dans ce cas d'une gamme avec des solutions au 1 : :W.

(^) J'ai continué la môme étude sur la couleur dans le tube de Bunsen de l'eau passée au filtre Chamberland, et j'ai obtenu pour diverses eaux la teinte exprimée en tant pour cent de solution jaune dans la solution bleue, l'une et l'autre au 1 : 30O. Je donne les valeurs extrêmes atteintes dans diverses expériences à des dates diverses, sur diverses eaux :

Eau distillée 25-40

Eau de pluie 50-60

Eau de fonte de neige 15-40

Eau de fonte de glaçons de la Morge 25-30

Eau d'une fontaine à Chigny sur Morges 15

Eau d'un puits à Chigny 25

Eau de Bret, canalisation de Morges 50-90

Eau de la Morge, rivière 50-100

Eau de l'Arve, rivière, à Carouge 27-80

Eau de la Broyé, rivière, à Payerne 70

probable qu'il y a renforcement vers le jaune par les nombreuses matières en suspension dans Teau du lac de Morat.

Cette troisième conclusion n'efface cependant pas les deux premières ; la cause du vert de ceitains lacs réside dans des matières en solution dans Teau.

Quelles sont ces matières *?

Panni les matières colorantes dissoutes dans Teau, il y en a deux groupes qui peuvent être invoqués pour faire virer Teau vers le vert.

Ou bien des sels de fer. Mais la chimie nous apprend que les oxydes (le fer ne peuvent rester en solution dans une eau naturelle, qu'ils ne tardent pas à se pi'écipiter et à se déposer sur le fond.

Ou bien des matières organiques. — Quelles sont les matières organiques dissoutes dans l'eau qui peuvent se ti'ouver dans les lacs verts et non dans les lacs bleus ?

Ce pourrait être la matière colorante des végétaux, la chlorophylle. Mais est-elle soluble dans l'eau? Puis, si elle est soluble, pourquoi serait-elle en plus grande abondance dans le lac de Morat que dans celui de Neuchâtel, et dans celui-ci que dans le lac Léman?

Ce pourrait être les matières ulmiques, humiques, etc., du sol arable, qui sont si richement développées dans les marais toiu*beux. Une expérience préliminaire me décide à chercher dans cette direction l'explication demandée.

Je prends un bloc de tourbe de la vallée de Joux, et je le mets infuser dans de l'eau. J'obtiens en quelques jours une solution colorée en jaune pâle. Je la filtre sur les bougies Chamberland, elle reste jaune comme de l'urine peu chargée. Je la mélange en doses progressives avec de l'eau du lac Léman et, en l'étudiant dans le tube de Bunsen, j'obtiens successivement des eaux de plus en plus colorées en vert qui m'offrent toutes les teintes des eaux du lac de Neuchâtel et de Morat.

Voici le résumé de cette expérience.

L'eau du lac Léman, filtrée. Teinte dans le tube de Bunsen, 10-15. (*) J'y ajoute dans un total de hJ-l lities des doses successives de 45grammes d'eau de tourbe et j'obtiens :

l^e dose 45tf»- sur 5200. Teinte 20 2e 90 25-30

(1) Exprimée en tant pour cent de solution jaune dans la bleue.

480 OPTIQUK

4e dose i80<f sur 5200.

Teinte 40

7e Mo

Ainsi donc, en ajoutant 450? d'eau de tourbe à 5650? d'eau du Léman, soit environ 8 o/o, je fais virer la couleur bleue primitive de cette eau à la couleur des eaux les plus vertes et les plus jaunes.

Un tel mélange est-il dans les choses possibles? N'aurions-nous pas là une eau en dehors de toutes les eaux lacustres connues? A cette question répond le calcul suivant :

Mon collègue, M. le prof. E. Chuard, de Lausanne, a analysé l'eau de tourbe qui m'avait servi dans cette expérience et y a trouvé :

Résidu fixe 174"™? par litre

Mat. organiques 82 —

Laissons de côté le résidu fixe. A cette dose de matières organiques, les 450?^* d'eau de tourbe que j'ai ajoutées à l'eau du Léman contenaient 37™? de matières organiques qui, réparties sur les 5.2 litres de l'eau du tube de Bunsen, représentent une surcharge de 7™? par litre de matières organiques.

Si j'admets que Feau du Léman en contenait originellement sa dose normale, 10™? par litre ('), l'eau verte, nuance n« 80, en aurait contenu 47"»?.

Gela ne me paraît pas impossible, mais au contraire trèi? plausible.

Donc, il est possible de faire virer au vert l'eau naturellement bleue d'un lac en lui mélangeant une certaine quantité d'eau tourbeuse. Cela a-t-il lieu dans la nature? Est-ce une bonne explication des lacs verts?

La question doit être posée à la géographie : Y a-t-il plus de marais tourbeux dans le bassin d'alimentation des lacs verts que dans celui des lacs bleus? — La question est très simple, mais il est malaisé de lui donner une réponse précisé. Dans nos pays alpins ou jurassiques, il y a partout des tourbières ; leur proportion relative est difficile à éva-

0) Voir plus loin, dans la chimie des eaux du lac.

COULECH DE L'EAU 481

iiier. Puis il est das questions accessoires qui compliquent l'enquête. Les toui'bières peuvent être plus on moins délavées par* les eaux d'infiltration; leur impoi-tance relative peut être plus ou moins grande par rappoi-t au débit total des affluents, ou encore par rapport au volume total du lac. Les premiers documents que j'ai rassemblés, quoiqu'assez encourageants, ne m'amenaient pas à un résultat décisif.

Le Léman, lac bleu, a dans son bassin d'alimentation des tourbières dans la plaine du Rhône et sur les croupes des Alpes. Mais il semble qu'il en ait relativement moins que les lacs de Morat et de NeucIiAtel et que les autres lacs veits du noi-d de la Suisse. La proportion des , toui-bières paraît peu considérable poui* le Léman si on les compaœ avec la gi-ande étendue des glaciers qui l'alimentent, et surtout avec le volume énoi-me de ses eaux.

Le lac d'Annecy, lac bleu, n'aurait pas ou n'aurait que très peu de tourbières dans son bassin, d'après M. A. Mangé, architecte à Annecy (*), tandis que le lac du Bourget, lac vert, en aurait relativement plus.

Le Benaco, aux splendides eaux bleues, a quelques tourbières autouides petits lacs de son bassin d'alimentation. H y en aurait relativement plus dans le pays qui se déverse dans les lacs insubriens, Lai'io, Ceresio, Verbano. (MM. Pavesi et Taramelli, de Pavie.)(-)

Mais si ces appréciations peuvent être discutées, et si elles ne sauraient que difficilement être prouvées par des chifTres, il en est heuieusement autrement du fait suivant, qui me parait décisif. Dans les montagnes du Tyrol, au nord d'Iimsbruck, deux lacs pi'ès voisins sont célèbres, l'un par ses eaux bleues, l'Achensée, l'autre pai* ses eaux vertes, le Tegernsée. J'ai demandé à M. le professeur Pfaundler, à Innsbruck, quelle ast la nature du bassin d'alimentation de ces deux lacs; sa réponse a été très pi'écise (•*). Dans le bassin de l'Achensée, il n'y a pas trace de tourbières; le lac de Tegern en est entouré. C'est très clair, très net et très simple : le lac sans tourbières a des eaux bleues, le lac à tourbières a des eaux vertes. Ce fait géographique me paraît trancher la question, et je crois pouvoir conclure avec assurance : La cause principale qui fait virer au vert la couleur naturellement bleue de cei*tains lacs réside dans le mélange d'une quantité suffisante d'eau ayant délavé les tourbières et s'y étant chargée d'acide humique.

Cette conclusion est à peu près la même que celle que VVittstein

(*,«»') Communication personnelle.

482 OPTIQCIE

avait déjà formulée en 1860 ; mais j'y suis arrivé par une recherche indépendante et personnelle et je la motive par des arguments nouveaux.

Telle est dans ses grands traits la réponse que je donne au problème des lacs verts et des lacs bleus : Les lacs bleus sont ceux dont les eaux ne contiennent que des sels incolores. Les lacs vei-ts ont leui's eaux verdies par un mélange d'eaux jaunes contenant deTacide humique, eaux de tourbières.

Mais j'ai à noter encore deux circonstances assez importantes qui modifient ces faits généraux :

La première se rapporte à la couleur de l'eau dans la région littorale des lacs bleus. Si dans le lac Léman, lorsque les eaux sont bien limpides et d'une couleui* bleue incontestable, je place le miroir de Wittstein au bord du lac, et si j'étudie la couleur de l'eau dajis un rayon horizontal, je la vois d'une belle teinte glauque, d'un bleu vert manifeste, exprimé par les n»s V ou VI de ma gamme. De même si je cherche la couleur de l'eau sous un bateau à vapeur arrêté au débarcadère de Morges, par l'éclairage du soleil levant dont les rayons passent sous le corps noir du bateau, je vois à cette eau une nuance très différente de l'eau du plein lac. C'est de l'eau glauque, presque de l'eau verte. Si enfm je regarde à distance d'une hauteur voisine, du Gi'êt du Boiron, près Morges, par exemple, le lac agité par une brise légère, morget ou rebat, je distingue facilement la ligne du mont: la couleur de l'eau intervient assez puissamment dans la résultante qui donne la couleur de surface du lac, pour que je puisse dire que sur la beine l'eau est verdAtre, tandis (lu'à l'eau bleue, au-delà du mont, Feau est d'un bleu indigo.

C'est cependant toujours la même eau qui est en jeu, et si je l'étudié dans le tube de Bunsen, je lui trouve toujours la même nuance. L'eau de la beine est aussi bleue que l'eau du plein lac. Donc la teinte apparente veite n'est pas causée par la couleur propre de l'eau, mais par une coloration de la lumière qui la traverse. Le sol de la beine est gris jaunâtre ; éclairé par la lumière blanche du soleil, il réfléchit une lumière gris jaunâtre qui, illuminant l'eau bleue, la fait virer vei-s le vert.

(^ette interprétation du phénomène est bonne; elle demande cependant à être complétée. En effet, si je fais la même expérience sur le lac

bleu de Lucel, le miroir qui me montre le rayon horizontal est d'une splendide couleur bleue (n® lll de ma gamme), imperceptiblement teintée de vert. Pourquoi le miroir montre-t-il une eau glauque sur la beine du Léman, une eau bleue sur le lac Lucel qui a une profondeur maximale de 4™ seulement, et qui peut être comparé par son peu de profondeur à la beine du Léman'? Pourquoi cette différence?

Je pourrais admettre que la couleur propre de Peau du lac Lucel est un bleu encore plus pur que celui que je vois dans ce rayon horizontal ; que si j'attribue à ce bleu vu dans mon miroir la teinte n© lll, gamme Forel, si je pouvais la voir dans un rayon vertical, je lui trouverais le no l, du bleu pur. Je préfère une auti-e interprétation du fait; je le rapporte plutôt aux différences dans la limpidité de l'eau.

L'eau du lac Lucel est l'eau la plus limpide qui jusqu'ici ait été étudiée; j'ai distingué nettement un papier blanc plongé sous l'eau à 60'» de distance (p. 424); elle contient par conséquent un minimum de poussières en suspension. Par conséquent aussi, la lumière réfléchie par le sol ne trouve pas de poussières faisant écran pour Tan-êter et se diffuser à son retour; quelque grise, quelque jaune que puisse être cette lumière réfléchie, elle traverse l'eau et se disperse dans l'espace sans éclairer l'eau du lao; elle n'internent donc pas pai* son mélange avec la couleui* bleue de l'eau pour faire virer celle-ci du côté du veit.

Au contraire, dans le Léman, l'eau littorale renferme assez de poussières pour faire diffuser dans tous les sens la lumière réfléchie par le sol; cette lumière diffuse giis jaunâtre se combine avec le bleu de l'eau pour donner une résultante manifestement veite.

— Il est un lieu où, sans artifices particuliers, on peut admirer la couleur de ces eaux littorales : c'est la cascade du Rhône, à Genève. Voici la description que j'en donnais en septembre 1888 Q), « La chute du Rhône, sous le pont de la machine, à Genève, offre un spectacle des plus intéressants. Le débit du fleuve exige, en cette saison, -la fermeture de la moitié du barrage ; l'éclusier a, par ime disposition fort heureuse des vannes, fait alterner les portes ouvertes avec les portes fermées, de telle sorte que le barrage présente aujourd'hui 18 orifices réguliers par où l'eau s'écoule, sépai^és par des cloisons larges et obscures. 11 résulte de cette habile ordonnance des chutes, des jeux de lumière très curieux et brillants.

(») Gazette de Lausanne. 4 octobre 1888.

J.a nappe du fleuve qui arrive au barrage est calme, et ies portes ouvertes sont assez larges pour que les colonnes d'eau, en les traversant, ne se brisent pas dans leur chute ; elles tombent en masse, sous la forme de cr>nes tronqués de 2"» de hauteur sur i^ ^e base, à surface extérieure unie. Cette égalité de la surface permet aux rayons lumineux de pénétrei' librement dans l'épaisseur de Teau qui, éclairée par deirière, dans les heui-es de la matinée, présente une riche illumination. Les dix-huit cônes d'eau en mouvement semblent des masses immobiles d'une glace bleuâtre, brillamment éclairée sous le tablier noir du pont. Ce bleu n'est pas le saphir foncé du Léman, vu dans la verticale, lorsque nous naviguons en bateau sur le lac : la couleur des couches superficielles est alors assombrie par le noir du fond du lac où la lumière ne pénètre point. Le bleu de la cascade de Genève est la teinte plus claire, plus lumineuse du rayon horizontal qui travei'se une couche suffisamment épaisse des eaux légèrement opalines du lac; ce bleu, nous le voyons quand, en plein lac, nous regardons l'eau sur le miroir de Wittstein, ou bien lorsque nous plongeons la tète sous l'eau, dans la région pélagique, et qu'ouvrant les yeux, nous sommes entourés d'un espace indéfini coloré de l'azur le plus délicat et le plus doux. Pourquoi, dans ce cas. n'est-il pas teinté de vert, comme nous le voyons sur la beine sablonneuse de Morges ? c'est que le lit du fleuve, à Genève, recouvert de plantes aquatiques sombres, renvoie très peu de lumière, et que la couleur propre de l'eau en est tiès peu altérée.

Ces masses d'eau ne sont pas immobiles ; le jeu des courants n'est pas absolument régulier, et des ondes divei-gentes donnent à la surface conique un aspect mouvementé qui pi'oduit des effets chatoyants d'un éclat singuliei-. La masse est assez limpide pour laisser voii* certains reflets du lit du fleuve recouvert d'un tapis de plantes vertes ; d'une autre pail, par tiansparence, on aperçoit les piliers noii*s du bairage qui, contrastant avec le vert, prennent des tons violacés. Le cristal bleu de la cascade est donc strié de lames fugitives verdâtres, noirâtres, violâtres, d'une douceur extrême. Le ton général pourrait être défini : celui de Taigue-marine.

L'effet lumineux est i^enforcé par le contraste avec les écumes de la cascade. La masse d'eau s'émiette au pied de la chute en une mousse blanche comme neige, qui se soulève en gros bouillons entre les cônes d'eau bleue, qui se relève en vagues arrondies là où le fleuve reprend son cours. C'est une nappe violemment agitée de nuages d'argent qui

roulent tumuitueusement au pied des colonnes azurines de la cascade. Plus bas, dans le cours du fleuve, les bulles d'air se dégageant, le bleu reprend sa puissance successivement et progi'essivement en donnant les teintes les plus délicates du myosotis ou de la turquoise.

Qu'un rayon de soleil vienne illuminer ce jeu mobile (\e couleurs, et le spectacle est aussi brillant que les plus brillantes scènes du paysage aquatique. C'est yinsi que l'ai-t arrive à égaler, presqu'à dépasser les niagniticences de la natui-e sauvage.

Vu deuxième point, qui modifie l'explication f[ue j'ai donnée de la couleur des lacs, c'est l'action des poussières organisées, coloi'ées, (jui, dans certains cas, ont un etï'et considérable. Je me bornei'ai à en citer* tr-ois exemples qui n'ont pas besoin d'autr-e intei-pi'étation.

!•> Dans le poi't de Mor^ges, nous voyous appar-aitre cba(iue année, au mois d'août, la Pandorhia ^>?orwm, petite algue globulair-e de dimensions minimes, mais dont la multitude est telle, qu'elle donne à l'eau une couleur ver-te tr*ès car-actér-isée. Kile amène l'eau de la surface dir por't aux n«s VIK ou IX de ma garjime. Cette apparition ne dur-e pas longtemps, une semaine à peine ; elle est tr'ès locale, mais elle est fort insti'uctive. On voit for-t nettement, dans ces tr-aînées vertes, l'action des vagires et des coirr-ants qiri accumulent en certains points une plus gr-ande épaisseur de ces eaux sirrchar-gées d'algires ; on r-econnait la limitation bien marquée de ces colorations accidentelles dires k un organisme sm-ajouté à l'eair, dont la couleur" est fort ditrér-ente. (0

^2^ L'eau dir lac de Br'et, petit lac tourberrx, pr'ès de Chexbres, pi'ésentait, le 14 septembr'e 1886, une teinte br-un r-oirgeatr-e tr-ès manifeste. Une pêche au filet de Miiller m'y a montré une miiltitirde d'algues écariates, Br(j(/iato(( roseo-pen^irhift , dajrs sa fonne de /doglaea (-'). Leirr* nombr-e et leur éclat étaient srrffisants poirr- expliquer" le virage ver\s le r-oirge d'une eau qui. sans elles, erat été ver1e ou jaune.

3^» L'eau du lac de Lugano était, du 7 air 11 septembr'e 1889, quand

(') Cette accumulation en taclics coloréos des ori^'anisines atjjuitiques. je l'ai vue fort brillamment le '2<) mars IHSH, au lar^'o d'Oran, où «les myriades de noctilnquos faisaient, dans la mer indi^'o, de ;:,'randos surfaces oranp^ées ; ces taclies étaient aussi nettement limitées que l'est le pollen de sapins qui donne au Léman les taches jaunes connues sous le nom d«* fie ur du lac.

C*) J.-B. Schru'tzlcr. Matière colorante des (-aux du lac di^ Hret. ]\\\\\. S. V. S. N. XXIII, 15*2, 1HS8.

nous Tavons étudiée avec nos collègues de la Société helvétique des Sciences naturelles, d'un vert clair, brillant, presque jaunâtre (n« VI H de ma gamme) ; elle différait manifestement de l'eau des lacs voisins, lac de Côme et lac Majeur, dont le ton, beaucoup plus sombre, avait une nuance plus bleue et était suivant mon estime des n*» VI ou Vil. Si je fais intervenir la notion de transparence, j'ai l'explication de cette différence. Dans le Verbano, le 4 septembre, dans le Lario, le 6 septembre, la limite de visibilité était par 6^ de profondeur ; dans le Geresio, le 8 septembre, la profondeur limite de visibilité était 3™: l'eau était presque tiouble ; une pèche pélagique m'a montré la cause de cette tiubidité dans une multitude d'algues floconneuses, jaunâti-es, qui faisaient virer au vert brillant, au vert clair, le vert glauque ou sombre des lacs insubi-iens. (*)

Ces trois exemples, que je pourrais facilement multiplier, suffisent à montrer que l'effet des poussières organisées peut êti-e grand, et peut modifier dans divers sens la teinte fondamentale des lacs.

En résumé, la question de la couleur des lacs doit se résoudre dans les termes suivants :

I. La couleur fondamentale de l'eau pure est le bleu d'azur. Cette couleur n'es^t pas modifiée par la dissolution de substances incoloi-es.

II. La teinte fondamentale de l'eau est modifiée par là solution dans l'eau de substances jaunâtres qui la font virer vers le vei-t. Dans les lacs (le l'Europe centrale, c'est l'acide humique des eaux tourbeuses qui intervient et donne à l'eau des lacs une nuance bleu verte, glauque.

III. La nuance fondamentale de l'eau vire du côté du vert, du bi'un, du rouge, du jaiuie par la présence d'organismes végétaux ou animaux colorés qui se développent en nombre suffisant dans l'eau.

IV. Dans le rayon vertical, le ton de l'eau est assombri (i^elevé) par le fond noir des couches profondes non éclairées du lac.

V. Le ton de l'eau est abaissé, éclairci pai* la présence dans l'eau de poussièi-es oi-ganiques, ou d'organismes incolores, qui font diffuser la lumière en opalinisant l'eau.

VI. Dans les eaux peu profondes, la couleur du sol éclairé intervient

(') Actes (le Lu-^uno S. H. S. N, p. ;W. Lujçano 18S9. — Arcliives Genève, XXII, 87;î, 1889.

pour altérer la nuance de Teau, en la faisant notamment virer vers le vert dans les lacs bleus. Cette action est d'autant plus évidente que les eaux sont plus chai-gées de poussières.

Vïl. L'alluvion impalpable des eaux torrentielles qui reste en suspension à la surface du lac y forme des taches colorées, limitées, verdûtres, jaunâtres, dont la couleur divergente s'atténue à mesure que l'alluvion se précipite, ou que ces eaux se mélangent avec la grande masse du lac.

VIII. L'éclairage enfin modifie le ton de l'eau ; sous Tombre d'un

nuage, l'eau est plus sombre que dans la partie éclairée par le soleil.

Cet effet est d'autant plus sensible que les eaux sont plus opalines ou

troubles.

m. PHÉNOMÈNES DE RÉFLEXION

Nous dédirons, sous ce titre, la couleur supeiiicielle du lac et les images qui contribuent à la produire; puis quelques apparitions qui se développent à la surface de l'eau.