CAUSES PHYSIQUES DE LA PRÉGESSION

Mais, outre cet effet, la Lune en produit un autre, qui est dû aux variations de position que le plan de son orbite subit dans un intervalle périodique de 18 ans 2/3. De là des variations dans la précession et des variations de même période dans l'obliquité de l'écliptique. C'est le phénomène que nous avons décrit plus haut sous le nom de mita t ion.

Ainsi, la théorie de la gravitation eût suffi pour découvrir ces perturbations du mouvement de rotation de la Terre, si l'observation n'en avait signalé l'existence depuis des siècles pour la partie la plus considérable et la plus sensible, la précession ; quant à la nutation, Bradley ne l'eût pas plus tôt déduite de ses observations qu'il en soupçonna la véritable cause. D'ailleurs le parfait accord que présentent d'une part les formules mécaniques, de l'autre les mesures réelles, ne laisse place à aucun doute.

Mais le plus merveilleux, le plus digne de l'admiration réfléchie des hommes de science, c'est cet enchaînement des effets et des causes, des actions et des réactions de la force de gravitation, qui ressort de la comparaison des phénomènes en apparence les plus étrangers les uns aux autres. A quelle cause sont dues ces lentes oscillations à périodes inégales , ce balancement conique de l'axe de rotation de la Terre, ou du plan de son équateur? Nous venons de le voir, à l'action des masses du Soleil et de la Lune sur la partie non sphérique de notre globe. Cet effet de la force de gravitation n'eût point eu lieu si ce globe avait eu la forme rigoureuse de la sphère. Mais ce défaut de sphéricité lui-même, quelle en est la raison? Nous l'avons dit déjà : c'est l'action de la gravité combinée avec la force centrifuge née de la rotation, qui a produit l'aplatissement de la Terre à ses pôles ou engendré le bourrelet équatorial. L'effet est devenu cause à son tour, comme l'exigent les principes de la mécanique rationnelle, et la réalité de ces phénomènes si complexes n'est pas, répétons-le, le moindre témoignage en faveur de la théorie que le génie de Newton a eu la puissance de concevoir, et dont ses successeurs ont si admirablement développé les conséquences.

A l'époque actuelle, un certain nombre de massifs montagneux, comme les Alpes, les Pyrénées, les Andes méridionales, les Alpes de la Nouvelle-Zélande, renferment des glaciers. Dans toutes les régions où l'altitude est suffisamment élevée, où les vents régnants amènent une quantité de vapeur d'eau assez grande pour produire d'abondantes chutes de neige, l'accumulation de ces masses peut donner lieu, par la pression, à une conversion continue de la neige en glace, puis au mouvement de progression qui constitue la marche des glaciers. Mais, sauf datts les contrées polaires, où les glaciers existent encore sur des étendues et dans des proportions considérables, au Groenland et au Spitzberg par exemple, les points du globe envahis aujourd'hui par les glaciers n'offrent qu'une surface restreinte, qui n'est qu'une fraction fort |)etite de l'aire occupée par les massifs de montagnes. En dépit de ses glaciers, l'époque actuelle, même reculée bien au delà des temps historiques, n'est cependant pas et ne doit pas être considérée comme une période glaciaire.

La première époque géologique à laquelle la science ait pu donner légitimement ce nom est comprise entre la fin de l'époque tertiaire et les commencements de l'époque quaternaire, ou plutôt au début même de celle-ci. Les glaciers avaient alors une extension considérable. Tous les massifs montagneux de l'Europe occidentale, Vosges et Jura, Morvan et Céveniies, Alpes et Pyrénées, étaient envahis ; les glaciers des Alpes couvraient toute la Suisse et descendaient, })ar la vallée du Rhône, jusqu'à Lyon ; les glaciers des Pyrénées s'étendaient dans les plaines jusqu'à la faible altitude de 200 mètres. « Pour achever de donner une idée, dit un des savants professeurs de la Faculté des sciences de Besançon, M. Vézian, de ce prodigienx développement des phénomènes glaciaires, ajoutons (pi'uiie napjie de glaces et de

neiges persistantes s'étendait, sans interruption aucune, depuis Je Mont-Blanc jusqu'au pôle boréal. La calotte glacée qui entourait ce pôle atteignait les environs de Paris, et peu s'en fallait que notre hémisphère tout entier ne disparut sous un vaste linceul de neiges perpétuelles. »

Cette véritable période glaciaire, dont la durée se compterait, suivant Lyell, non par des dizaines, mais par des centaines de milliers d'années, a été suivie d'une époque où les glaciers, par suite de l'élévation de la température, disparurent progressivement et partiellement ; puis survint, mais dans des proportions moindres, un nouveau développement des mêmes phénomènes, de sorte que l'on peut compter deux périodes glaciaires dans l'âge géologique dont il est ici question, c'est-à-dire pendant l'époque quaternaire.

Ce sont les seules dont faisaient mention, il y a peu de temps encore, les traités de géologie ; mais aujourd'hui, et ce point est d'une grande importance pour la question qui nous occupe, il est généralement reconnu que des périodes glaciaires ont existé dans les âges antérieurs. M. Vézian en a accumulé les preuves dans une leçon sur la période glaciaire falunienne, et Lyell, dans ses Principes de géologie, a noté toutes les traces que les recherches de Ramsay et d'autres géologues ont recueillies et qui dénotent, avec une évidence plus ou moins grande, l'action glaciaire dans les temps tertiaires et secondaires, dans le miocène supérieur, dans l'éocène, le terrain houiller, le dévonien. Toutefois, quand on arrive aux couches les plus anciennes des terrains paléozoïques, les traces de cette action s'effacent de plus en plus, les caractères qui permettent de reconnaître l'existence des périodes glaciaires, blocs erratiques et cailloux striés, roches polies et rayées par le transport des masses de glaces, alluvions glaciaires, ont peu à peu disparu; de sorte qu'on ne peut dire si l'absence de ces traces dans les terrains silurien, cambrien et laurentien, prouve que les âges géologiques correspondants n'ont pas été témoins de périodes glaciaires, ou si, dans le cas de l'affirmative, il n'y a pas eu

simplemenl tlispnritioii et fîiialemeiit desLructiuii îles signes, relativement peu durables, par lesquels se manifeste l'action des glaciers. Il suffit, du reste, pour l'étude de la question, de savoir qu'il a existé, dans le cours des âges géologiques, non une période glaciaire unique, mais une série plus ou moins nombreuse de périodes semblables que nous ne pouvons mieux définir que ne l'a fait M, Vézian, en ces termes : « Par période glaciaire il faut entendre une époque pendant laquelle la température a éprouvé momentanément un abaissement suffisant soit pour amener l'apparition des glaciers, s'ils n'existaient pas lors de l'époque antérieure, soit pour leur donner, s'ils existaient déjà, une expansion plus grande. »

Ces préliminaires posés, nous arrivons à la (question des causes astronomiques auxquelles on doit attribuer les apparitions successives des périodes glaciaires.

De quelles circonstances météorologiques ou [)liysiques dépend la formation d'un glacier?

Tout le monde le sait. Il faut que, pendant la durée des saisons hivei'nales principalement, il y ait, dans la région montagneuse où cette formation se produit, une chute abondante de neige ; il fout que les neiges s'y accunuilent en masses assez grandes pour résister aux effets réunis de l'évaporation et de la fusion que détermine, pendant les saisons estivales, le rayoïuiement solaire. Une altitude élevée, si la région considérée est dans les. zones tempérées, ou, à défaut de l'altitude, un climat arctique ou polaire dans les hautes latitudes, est donc une des conditions indispensables aux phénomènes des glaciers. En un mot, le froid, un froid intense, est nécessaire; mais la chaleui', ainsi que Tyndall et d'autres physiciens l'ont fait remarquer avec raison, ne l'est pas moins ; car l'abondance des neiges implique une abondante formation préalaljle de vapeur d'eau dans l'atmosphère, et la vaporisation dont il s'agit ne peut être due qu'à l'action d'une température élevée, tant à la surface de la mer que dans les couches atmosphériques surplombantes, l^a vapeur ainsi formée, ti'ansportée par le jeu des conranls aériens,

Planche X.

soit au sommet des montagnes, soit dans les régions polaires, y subit une condensation et un refroidissement suffisants pour la transformer en neige. Sans la chaleur dont nous parlons, quelle qu'en soit d'ailleurs l'origine, l'évaporation manquant, il n'y aurait pas de neige et, par suite, point de glaciers ; sans le transport des masses de vapeur et la basse température qui non seulement la condense, mais la gèle, il pourrait y avoir des pluies diluviennes, il n'y aurait pas de neige et, par suite, point de glaciers.

Voilà donc, en deux mots, quelles sont les conditions physiques du phénomène général, abstraction faite de tous les détails secondaires. Ces deux conditions existent aujourd'hui, ont existé pendant toute la durée de l'époque actuelle et probablement aussi, sur une échelle plus ou moins forte, pendant toute la durée des époques géologiques. Pour qu'elles déterminent une période glaciaire, dans le sens où l'entendent les géologues, et selon la définition donnée plus haut, il faut donc qu'à certains âges l'une ou l'autre de ces conditions, ou toutes deux, aient subi, dans l'intensité de leur manifestation, des alternatives marquées d'affaissement ou d'exaltation. 11 faut que le refroidissement ait été assez considérable pendant une période suffisamment longue pour que des régions auparavant indemnes aient été envahies par les neiges et se soient couvertes de glaciers. Mais il n'est pas permis de séparer ce refroidissement d'une action calorifique d'une suffisante énergie, ainsi que l'a fait observer Tyndall.

Examinons donc, parmi les causes possibles de refroidissement du globe terrestre, quelles sont celles qui peuvent être invoquées pour l'explication des phénomènes glaciaires.

La Terre reçoit, à sa surface, de la chaleur de trois sources principales. La première est celle qui lui est propre, qu'elle possède à l'intérieur de sa masse, et qui est une chaleur d'origine. La seconde source lui vient de la radiation directe du Soleil et se répartit, comme on sait, très inégalement sur

l'un ou l'autre de ses hémisphères, selon que varient les saisons pour un même lieu ou la latitude pour deux lieux différents. Une troisième source de chaleur est celle qui provient des radiations de tous les autres astres ; c'est celle qui constitue ce qu'on nomme la température de l'espace, température que marquerait un thermomètre dans le lieu qu'occupe notre globe à chaque instant, si sa chaleur interne et la radiation solaire pouvaient être anéanties. Les physiciens ne s'accordent pas sur le degré d'élévation de cette température, mais elle est, en tout cas, loin d'être négligeable, et bien probablement elle atteint une fraction importante de la température que déteimine dans l'espace le rayonnement du Soleil même. Il n'en est pas de même de la chaleur intérieure, qui, depuis les âges géologiques, n'a qu'une influence très faible sur la température de la surface du globe ; d'après les recherches de Fourier, elle ne peut actuellement contribuer que pour une fraction de degré insignifiante (1/50) à élever cette température. Il suffit dojic d'examiner quelles variations peuvent affecter les deux autres sources, toutes deux astronomiques. Mais nous verrons bientôt que les phénomènes glaciaires pourraient s'expliquer aussi par un refroidissement local dû à des causes physiques ou terresti'es.

Procédons avec ordre et énumérons d'abord les diverses variations, d'origine astronomique, qui sont susceptibles de donner lieu à un refroidissement local ou général à la surface de la planète.

La courbe que décrit la Terre autour du Soleil n'est pas circulaire : c'est une ellipse dont le foyer est occupé par le Soleil. Les distances de cet astre varient donc constamment, et par suite aussi l'intensité de la chaleur que la Terie en reçoit à chaque instant. De plus, l'axe de rotation terrestre, on, ce (\\\\ revient au même, le plan de l'équateur est incliné sur le plan de l'orbite, d'un certain angle qu'on nomme Vabliquiti' de VécUptiquc. De ces deux faits résultent toutes les vaiiations de température qui se succèdent dans le cycle de l'année

tropique, et qui forment les saisons des deux hémisphères.: Deux hgnes, celles des équinoxes et des solstices, déterminent, en vertu de la vitesse variable de la planète, la durée qu'elle met à parcourir chacun des quatre arcs inégaux ainsi formés. Une autre ligne importante à considérer, c'est celle de la direction du grand axe, ce qu'on nomme la ligne des apsides; c'est à l'une ou à l'autre de ses extrémités que la Terre se trouve à sa plus petite distance du Soleil, ou au périhélie, et à sa plus grande distance, ou à l'aphélie. Si la ligne des, équinoxes et celle des apsides conservaient toujours, dans la suite des temps, une position relative invariable, aucun changement, aucune variation ne pourrait se manifester, de ce chef, dans l'ordre ni dans la durée des saisons, qui resteraient inégales, il est vrai, mais constantes dans chaque hémisphère. Mais oji a vu que deux phénomènes astronomiques concourent à modifier incessamment cette situation relative. Le premier est la précession des équinoxes. Un autre mouvement, inverse du précédent, change au contraire la direction de la ligne des apsides : c'est le mouvement du périhélie. Par la combinaison de ces deux mouvements, les équinoxes et les solstices et toutes les positions intermédiaires changent constamment sur l'orbite elliptique de notre planète, et dès lors l'origine des saisons, leurs durées relatives varient dans le cours des âges, de manière à accomplir un cycle entier dans une période qu'on peut évaluer, en nombre rond, à 21 000 années.

Ces variations ne sont pas les seules. L'obliquité de l'écliptique, non plus, ne reste pas constante : elle diminue de 0",5 environ tous les siècles, c'est-à-dire que l'axe du globe se redresse d'autant, tous les cent ans, sur le plan de l'orbite. On n'a pu encore déterminer avec exactitude les limites de cette lente variation, qui, si elle devait être indéfinie, amènerait à la longue la perpeudicularité de l'axe, l'égalité des jours et des nuits pendant toute l'année et une. égale répartition de la lumière et de la chaleur dans les deux

hémisphères, état que l'on a caractérisé assez improprement en le nommant un printemps perpétuel. Mais si la théorie n'a pu déterminer encore les limites dans lesquelles varie l'obliquité de l'écliptique, elle sait cependant que ces limites existent, et qu'après avoir diminué jusqu'à s'abaisser, selon Laplace, d'environ l^^O', l'obliquité deviendra stationnaire, puis reprendra une marche croissante.

Enfin, une dernière variation séculaire modifie l'orbile do la Terre : c'est celle de l'élément qu'on nomme l'excentricité. A combien monte cette variation séculaire ? Biot évaluait à 1400 lieues par siècle, à 14 lieues environ par année, le taux de cette diminution ; chaque année la Terre se rapproche de 14 lieues du Soleil à l'aphélie, et s'en éloigne d'autant au périhélie. Il y a 200 000 ans environ qne l'excentricité aurait atteint son dernier maxinmm.

On a invoqué, pour l'explication des périodes glaciaires, d'autres phénomènes astronomiques indépendants du mouvement de notre planète, mais qui peuvent néanmoins modifier son état thermique. On sait que l'activité de la radiation solaire est sujette à des oscillations ; les périodes connues sont, il est vrai, si courtes, qu'évidemment elles n'ont et ne peuvent avoir aucun rapport avec les périodes glaciaires ; mais il faut dire que quelques astronomes sont enclins à penser que cette activité a pu subir des crises plus ou moins analogues à celles qui ont eu leur siège dans les étoiles temporaires, dans les étoiles variables à longues périodes. Notons seulement pour mémoire le passage de longues traînées nébuleuses ou météoriques qui, s'interposant pendant des années, des siècles même entre le Soleil et la Terre, auraient pu être la cause de refroidissements de plus ou moins longue durée.

On a invoqué aussi les changements pouvant provenir du mouvement de translation qui entraîne dans l'espace, dans la direction de la constellation d'Hercule, le système solaire tout entier et, avec lui, notre Tei're. En admettant que

CAUSES DES PERIODES (tLAGIAIRES.

la tempérulure de l'espace varie selon les régions parcourues, on peut concevoir que notre globe ait passé à diverses reprises par certaines régions qui ont déterminé à sa surface des refroidissements plus ou moins grands, susceptibles d'expliquer l'apparition des périodes glaciaires. Enfin il faut mentionner aussi une dernière hypothèse, qui n'est plus astronomique, mais qui est du domaine de la physique terrestre ou de la géologie. C'est celle à laquelle Lyell paraît atta-

Fig. 148. — Coïncidence du solstice d'hiver boréal avec le jiériliélie.

cher la plus grande importance dans la production des phénomènes glaciaires. Nous voulons parler des mouvements qui se produisent incessamment dans la croûte solide du globe, dans le relief, la distribution et l'altitude des masses continentales, dans les soulèvements ou affaissements alternatifs du sol et du fond des mers.

Notre énumération terminée, voyons maintenant quelle influence on peut attribuer à la précession des équinoxes, au mouvement du périhélie et à la variation d'excentricité.

Actuellemeiil le solstice d'hiver de rhéiiiisplière boréal est à près de 10" du périhélie; vers l'an J250, ces deux points coïncidaient et la ligne des solstices ne faisait (fig. 149) qu'une même ligne avec celle des apsides. 11 résulte de là, comme on sait, une différence notable dans la durée des saisons sur chaque hémisphère, mais surtout dans les conditions thermiques des saisons opposées comparées d'un hémisphère à l'autre. Les saisons hivernales, sur l'hémisphère nord, sont

Fij^. 14!(. — Coïncidence des cqninoxcs avec le périhélie et l'aphélie.

les plus courtes et, de plus, correspondent aux moindres distances du Soleil à la Terre. Les saisons estivales sont les plus longues et coniprenneut les [)lus grandes distances. De là une sorte de compensation qui rend moins inégales les moyennes températures de ces saisons. Le contraire arrive nécessairement dans l'hénusphère austral, qui, pour des raisons précisément inverses, a des étés plus courts et plus chauds, des hivers j)lus longs et plus froids, et, en somme,

des conditions plus favorables à la production des phénomènes glaciaires.

Par le fait de la précession des équinoxes et du mouvement inverse du périhélie, des conditions opposées auront lieu à un intervalle d'environ 10500 ans, c'est-à-dire en l'an 11 750. Deux périodes intermédiaires sont celles qui correspondent à la coïncidence de la ligne des équinoxes avec la ligne des apsides. Ainsi, 5985 ans avant notre ère, le périhélie et l'équinoxe de l'automne boréal (fig. 149) étaient un même point, et il en sera ainsi dans 46 siècles, vers l'an 6480, où ce sera le tour de l'équinoxe du printemps boréal de tomber le jour du passage de la Terre au périhélie, à sa plus petite distance du Soleil. Ces changements incontestables, qui font alterner tous les 10500 ans des périodes de refroidissement et d'élévation de température d'un hémisphère à l'autre, sont-ils la cause des phénomènes glaciaires ? Cette opinion a été soutenue, notamment par M. Adhémar dans ses Révolutions de hi mer, qui expliquait ainsi à la fois les périodes glaciaires et les phénomènes diluviens. Mais on a objecté avec raison qu'une différence de huit jours entre les durées des saisons hivernales réunies et celles des saisons estivales est bien faible pour rendre compte des phénomènes aussi importants que ceux des grandes périodes glaciaires. Notre hémisphère austral devrait d'ailleurs se trouver aujourd'hui dans des conditions pareilles, ce que l'observation est loin de donner. Enlîn la période de 10500 ans paraît trop courte aux géologues en présence de la durée probable des périodes glaciaires et des périodes interglaciaires. Au reste, il est impossible de séparer des phénomènes qui se développent simultanément, des causes de variation (pii peuvent tantôt concourir, tantôt agir en sens opposé, mais qui, dans la nature, sont nécessairement mêlées.

Les variations de l'excentricité sont plus importantes que celles dont il vient d'être question. En calculant les effets de ces variations sur les inégalités de durée des saisons terrestres,

MM. Stone et Croll ont l'ait voir qu'ils dépassaient de beaucoup ceux qui proviennent de l'excentricité actuelle. Ainsi, cent mille ans avant l'année 1800, l'excentricité de l'orbite était près du triple de l'excentricité actuelle; il en résultait une différence de vingt-trois jours d'excès de l'hiver arrivant en aphélie sur l'été tombant au périhélie (fig. 150); cette différence atteignait vingt-huit jours à une époque deux fois plus reculée, et, en remontant jusqu'à huit cent cinquante

Fiy. lôO. — Coïncidence des solstices do l'hiver cl de l'iHé huréaiix avec l'aphélie cl le penhelic cl un niaxiuiuin d'cxccntricilé.

mille ans avant le même point de départ, on tombe même sur une différence de trente-six jours.

On peut admettre qu'un excès de durée aussi grand de l'hiver sur l'été peut donner lieu à un refroidissement intense, capable de déterminer une grande extension des phénomènes glaciaires; d'autant que le long et froid hiver de l'époque considérée succédait à un été court, mais très chaud, et qu'ainsi les phénomènes d'évaporation augmentaient d'intensité en même temps que ceux de condensation. L'hypothèse de Croll — du nom du savant qui l'a le premier exposée — consiste donc à expliquer l'apparition des périodes

exposée — consiste donc à expliquer l'apparition des périodes glaciaires par l'effet simultané des variations de l'excentricité terrestre et des mouvements combinés de la précession et du périhélie, aux époques où cette excentricité atteint son maximum. On fait à cette hypothèse une objection que les géologues sont seuls com])étents à admettre ou à rejeter, à savoir que la période de 10500 ans est trop courte; en la considérant mémo comme une subdivision d'une période plus considérable embrassant autant de fois 10500 ans que le comporte l'existence d'une forte excentricité, on n'obtient encore qu'une durée insuffisante.

Nous ne voulons pas discuter ici les raisons qui militent pour ou contre les diverses hypothèses proposées, notice but ayant été seulement de faire voir quelle est l'importance des perturbations séculaires subies par notre planète, du fait de la gravitation universelle, pour les questions relatives à l'histoire de son passé, et par là même à son histoire future.