TEMPÉRATURE DES EAUX DE LA MER. — INSTRUMENTS D'OBSERVATION

Lorsqu'il s'agit de déterminer la température de l'eau de la mer à sa surface, ou à de faibles profondeurs, les instruments ordinaires suffisent. Du pont du navire, on descend un baquet qu'on agite quelque temps dans l'eau afin qu'il en prenne la température; on le laisse emplir à 50 centimètres environ audessous de la surface; on le remonte, et l'on prend la température de l'eau qui s'y trouve contenue en y plongeant un thermomètre.

Quand la couche dont on veut connaître la température est à une faible profondeur au-dessous de la surlace, on se sert, pour la puiser, d'un procédé aussi simple que rapide. L'appareil dont on fait alors usage n'est autre qu'un cylindre métallique, dont les deux fonds portent chacun une soupape s'ouvrant de bas en haut. En laissant le cylindre descendre verticalement et s'enfoncer dans la mer sous son propre poids, la pression du liquide ouvre les deux soupapes, eti'eau passe librement au travers, jusqu'au moment où, par la longueur de corde déroulée, on juge que le cylindre a pénétré à la profondeur voulue ; alors les soupapes se ferment, et restent fermées pendant tout le temps que l'appareil remonte, ramenant à son intérieur l'eau puisée à son point le plus bas. En y plongeant alors un thermomètre, on obtient la température cherchée. On

comprend aisément que si la profondeur était assez considérable pour que le cylindre, dans son mouvement d'ascension, rencontrât des couches de température très différente, celle de l'eau qu'il contient aurait le temps de varier à leur contact, et l'objet qu'on se propose ne serait point atteint.

Pour remédier à cet inconvénient, on a dû adopter, pour prendre la température des eaux profondes, des appareils thermométriques conservant la trace des températures auxquelles ils ont été soumis, c'est-à-dire des thermomètres à maxima et à minima. Mais, avant de décrire quelques-unes des dispositions spéciales données à ces appareils, il importe d'insister sur les difficultés que présente le problème à résoudre. L'une de ces difficultés est inhérente à la profondeur même, et vient de la pression que l'eau exerce contre les parois du réservoir de l'instrument, quel qu'il soit. A la profondeur de 500 brasses, cette pression est déjà de 90 atmosphères, soit de 90 à 95 kilogrammes par centimètre carré, selon la température. A 5000 brasses (5500 mètres), profondeur qui a été atteinte et dépassée par la sonde, la pression atteint l'énorme valeur de 540 atmosphères. Quand même les enveloppes en verre des thermomètres ne seraient pas écrasées, brisées par des pressions aussi fortes, qui croissent graduellement à mesure que descend la sonde, il est bien clair qu'elles céderaient, et en comprimant le mercure lui feraient marquer sur l'échelle des degrés qui auraient une tout autre origine que l'élévation de la température1.

On remédie à cette difficulté en protégeant les thermomètres

1. « Cette cause d'erreur, dit M. Wyville Thomson, n'est pas toujours identique dans Ses effets, puisque le degré de compression que subit le réservoir dépend de sa forme, de l'épais^ seur et de la qualité du verre dont il est fait. Ainsi l'écart des bons thermomètres faits d'après le modèle du Bureau hydrographique varie de 7° G. à 10°,5 C, sous Une pression de 6817 livres par pouce carré, qui représente une profondeur de 2500 brasses. » (Les Abîmes de la mer.) Ouoiqu'il soit possible, en étudiant le phénomène, d'en déduire la correction à faire aux indications des instruments non abrités, les expériences faites à bord du Lightning, en 1868, par le savant que nous venons de citer, prouvèrent qu'on ne peut compter sur l'exactitude de ces instruments : certains d'entre eux se comportèrent d'une façon désordonnée à quelques centaines de brasses, et plusieurs cédèrent sous la pression,

par une enveloppe suffisamment épaisse. Lorsque Walferdin fit en 1856 ses recherches thermiques au fond des puits du Creuzot, il enferma ses thermomètres à déversement, dans des tubes en cristal de 2mm à 2""", 5 d'épaisseur, scellés à la lampe, de manière à pouvoir résister à une pression de plus de 81 atmosphères. Un seul des dix-huit tubes employés fut brisé.

Les thermomètres enregistreurs de Six, perfectionnés par le docteur W. A. Miller et construits par M. Casella, ont leur réservoir enfermé dans une enveloppe extérieure de verre presque entièrement remplie d'alcool ; avant de la souder, on y a laissé pénétrer seulement une bulle d'air et de vapeur d'alcool, laquelle, cédant sous la pression extérieure, suffit à en préserver le réservoir thermométrique. Voici d'ailleurs en quoi consiste cet appareil , que représente la figure 145. C'est un tube en U, dont la partie recourbée renferme une colonne de mercure; l'une de ses branches est terminée par un gros réservoir cylindrique plein d'un mélange de créosote et d'eau ; l'autre branche contient une petite quantité du même liquide et se termine par une ampoule remplie des vapeurs du liquide et d'air comprimé. Deux petits indicateurs d'acier entourés d'un cheveu faisant ressort reposent sur chaque extrémité du mercure : ce sont les flotteurs qui marquent, l'un, du côté du réservoir, la température maximum, l'autre, du côté de l'ampoule, la température minimum. Au moment de se servir du thermomètre, on ramène, à l'aide d'un fort aimant, les deux indicateurs au contact du mercure.

Qu'il s'agisse de thermomètres à maxima et à minima, ou de tout autre instrument, on peut toujours, par les procédés

Fig. 145. — Thermomètre enregistreur de Six , modifié par MM. A.

Miller et Casella.

que nous venons de décrire ou par d'autres semblables, préserver les réservoirs des effets de la pression, et cette première difficulté clans la détermination de la température des grandes profondeurs est aisément vaincue. Mais il s'en présente une autre qui est inhérente à l'emploi des thermomètres à maxima et à minima. En effet, lorsqu'on remonte l'un de ces instruments et qu'on y lit le plus bas et le plus haut degré qu'il a enregistrés, on ignore en quel point de la verticale il a été soumis à l'un ou à l'autre de ces extrêmes de température. Il faudrait, pour que ce doute fût levé, être assuré que la température va en s'abaissant ou en s'élevant d'une manière continue de la surface jusqu'au fond atteint par la sonde. C'est le plus souvent, il est vrai, le premier cas qui se présente ; mais on l'ignore à priori, puisqu'il s'agit précisément de trouver expérimentalement la loi de cette variation. En ce cas, on n'a d'autre ressource que de procéder par séries de sondages. Voici, d'après Wy ville Thomson, comment on procède dans l'une ou l'autre hypothèse :

« Pour faire des sondages de température à de grandes profondeurs, on assujettit deux ou plusieurs thermomètres Miller-Casella à la corde de la sonde, à une faible distance les uns des autres, et à quelques pieds seulement au-dessus de l'anneau d'attache d'une sonde dont le poids est destiné à demeurer au fond. L'engin est descendu rapidement, et on laisse écouler cinq à dix minutes après que son contact avec le fond l'a détaché, avant de remonter les thermomètres; il suffit même de quelques instants pour que l'instrument marque le degré vrai de la température. Pour faire des sondages de séries, c'est-à-dire pour se rendre compte de la température qui règne à différents intervalles de profondeur, dans les eaux

i". 144. — Lanterne de

bronze servant d'abri au thermomètre Miller- Casella.

profondes, on attache les thermomètres au-dessus d'un plomb ordinaire de grande profondeur, on déroule la quantité de corde nécessaire pour chaque relevé de température, et à chacun des relevés de la série on remonte le tout. Cette opération est longue et minutieuse : une seule série de sondages faite dans la baie de Biscaye, où la profondeur était de 850 brasses, et où nous relevâmes la température toutes les cinquante brasses, occupa la journée entière1. »

Depuis, les expéditions scientifiques ayant pour but l'exploration des profondeurs de la mer se sont multipliées et l'on a dû, pour éviter les difficultés que nous venons de signaler, imaginer des appareils qui permettent de déterminer la température à une profondeur quelconque sans incertitude. On y est parvenu de plusieurs manières.

Au lieu de thermomètres à maxima et à minima, on emploie un thermomètre ordinaire, dont le tube est étranglé un peu au-dessus du réservoir. Cette disposition, imaginée par MM. Negretti et Zambra, dans le but d'obtenir un thermomètre à maxima2, permet de séparer, à un moment voulu, la colonne de mercure qui a dépassé le point d'étranglement de celle qui se trouve du côté du réservoir. Il suffit, pour cela, de faire basculer brusquement l'instrument, alors qu'on suppose qu'il a pris la température du milieu, de façon que le réservoir qui était en bas se trouve en haut. La séparation des deux parties du mercure se fait, et la colonne qui dépasse le point d'étranglement tombe dans le bout inférieur du tube. Ce bout, qui est recourbé en U dans les thermomètres Negretti et Zambra, et rectiligne dans les instruments adoptés par M. A. Milne-Edwards (expédition du Talisman), est convenablement gradué. Quand le thermomètre est remonté à bord, il donne donc exactement la température qu'il marquait au moment précis où le retournement s'est effectué, et par conséquent celle du milieu où il était alors plongé. Inutile de dire que le thermomètre est pro-