Annuaire du Bureau des Longitudes

cette marée fluviale ne se fait que progressivement et en retardant de plus en plus sur l'heure de la marée océanique. Il résulte de Là de curieux phénomènes, connus en France sous les noms de mascaret, de boi^e et de barre de flot\

Le mascaret s'observe principalement à l'époque des grandes marées équinoxiales. Faible dans les eaux profondes, comme aussi sur les bancs peu recouverts, il est favorisé dans sa formation par un vent de mer modéré, tandis qu'un vent violent étale les eaux et en diminue la hauteur. Babinet, qui a beaucoup observé ce curieux phénomène et à qui nous empruntons les remarques précédentes, en a donné une description intéressante; nous allons la reproduire ici :

« Tandis qu'en général, dit-il, et même à l'extrême embouchure de la Seine, au Havre, à Honfleur, à Berville, la mer, à l'instant du flux, monte par degrés insensibles et s'élève graduellement, on voit, ail contraire, dans la portion du lit du fleuve au-dessous et au-dessus de Quillebœuf, le premier flot se précipiter en immense cataracte, formant une vague roulante, haute comme les constructions du rivage, occupant le fleuve dans toute sa largeur, de 10 à 12 kilomètres, renversant tout sur son passage et remplissant instantanément le vaste bassin de la Seine. Rien de plus majestueux que cette formidable vague si formidablement mobile. Dès qu'elle s'est brisée contre les quais de Quillebœuf, qu'elle inonde de ses rejaillissements, elle s'engage en remontant dans le lit plus étroit du fleuve, qui court alors vers sa source avec la rapidité d'un cheval au galop. Les navires échoués, incapables de résister à l'assaut d'une vague si furieuse, sont ce qu'on appelle en perdition. Les prairies des bords, rongées et délayées par le courant, se mettent, suivant une autre expression locale, en

1. Le nom de mascaret était particulier à la rivière de Dordogne. Arago et Babinet l'ont appliqué au même phénomène qui, à l'embouchure de la Seine, était connu sous le nom de barre de flot. A l'embouchure de l'Amazone, la barre a reçu le nom de pororoca, mot qui exprime par onomatopée le grondement de ses eaux. « Elle se dresse, dit E. Reclus, en trois vagues successives atteignant ensemble de 10 à 15 mètres de hauteur, et les embarcations surprises par ce déluge soudain risquent fort de sombrer comme en pleine mer. »

fontr et disparaissent. Siicceesivemeiit le lit du lleuve se déplace de plusieurs kilomètres de l'une à l'autre des falaises qui le dominent; enfin, les bancs de sable et de vase du fond sont agités et mobilisés comme les vagues de la surface. Rien de plus étonnant que ces redoutables barres de flot observées sous les rayons du jour le plus pur, au milieu du calme le plus complet et dans l'absence de tout indice de vent, de tempête ou d'orage de foudre. Les bruits les plus assourdissants annoncent et accompagnent ces grandes crises de la nature, préparées par une cause éminemment silencieuse, Vattractmi universelle. »

Babinet, s'appuyant sur les recherches théoriques de Lagrange et les expériences récentes de Russel concernant la vitesse des vagues dans les canaux, explique le mascarel et tous les phénomènes analogues par l'obstacle qu'oppose à la propagation des marées la diminution progressive de la profondeur des fleuves, à partir de leur embouchure. « En effet, dit-il, dans toutes les localités où l'eau deviendra de moins en moins profonde, les premières vagues, retardées par le mau(pie de profondeur, seront devancées par les suivantes qui marchent dans une eau plus profonde, et celles-ci seront ellesmêmes rejointes par celles qui les suivent, de manière que, les vagues antérieures étant dépassées en vitesse par toutes celles qui les suivent, ces dernières retomberont en cascade pardessus les vagues antérieures, et produiront cette immense cataracte roulante dont j'ai décrit plus haut la forme et les effets. » {Études et lectures sur les sciences (ï observation.)

Mais en voilà assez sur les faits, dont la description détaillée tiendrait d'ailleurs un volume. C'est des causes des marées que je veux maintenant dire un mot.

§ 2. THÉORIE DES MARÉES : ELLES SONT DUES A. l'aTTR\CTION DES MASSES DE LA LUiNE ET DU SOLEIL SUR LES EAUX DE l'oCÉAN.

Considérons la Lune à un moment donné et isolément. Joignons, par une ligne idéale, son centre au centre de la Terre :

cette ligne rencontrera la surface du globe en deux ponits diamétralement opposés. L'un, le plus rapproché de la Lune, sera le lieu de la Terre pour lequel l'astre des nuits sera au zénith; le point opposé aura la Lune au nadir. En outre, tous les lieux de la Terre qui ont même longitude que les premiers verront, à cet instant, la Lune passer au méridien.

L'attraction de la Lune sur les molécules liquides les plus voisines contre-balance en partie l'attraction de la Terre : elle diminue leur pesanteur | dans le sens de la verticale. Ces molécules, que leur fluidité et leur indépendance n'attachent point

Fig. 151. — Attraction de la Lune sur les eaux de la iner. Marée lunaire simple.

au sol, à la partie solide de la Terre, s'élèvent donc en vertu de cette attraction. 11 en est de même, mais dans une plus faible mesure, pour les molécvdes voisines, dans tout l'hémisphère tourné vers la Lune, l'attraction étant d'autant plus faible que ces molécules s'éloignent davantage du point qui est comme le sommet de l'hémisphère tourné vers la Lune.

11 résulte de là que la nap})e liquide qui recouvre cet hémisphère s'allonge, se tuméfie du côté de la Lune, et, au lieu de conserver sa forme sphérique, prend — toutes proportions gardées, bien enlencki, — celle d'un œuf, géométriquement la forme d'un ellipsoïde allongé, dont le grand axe est dirigé selon le layon vecteur joignant le centre de la Terre au centre de la

Lune. Il y a marée haute au sommet, marée basse à tous les lieux qui ont la Lune à l'horizon. Si la Terre n'avait pas de mouvement de rotation, cette marée serait permanente, et les eaux resteraient ainsi en équilibre, ou du moins suivraient le seul mouvement de révolution de la Lune : les marées n'auraient d'autre période que les lunaisons. Mais la Terre, en tournant, présente à la Lune toute sa périphérie, de sorte que l'onde suit le parallèle qui correspond à la position de notre satellite.

Jusqu'ici, on s'explique bien la haute et la basse mer pour l'hémisphère tourné vers la Lune : mais comment se fait-il que les eaux s'allongent aussi à l'extrémité de l'hémisphère opposé'?

On va se rendre compte aisément de cette similitude.

L'attraction lunaire se fait sentir à la fois sur toutes les molécules qui composent la Terre, mais son énergie est d'autant plus faible que ces molécules sont plus éloignées. Si cette action s'exerçait sur tous les points avec une égale intensité, il en résulterait un déplacement total vers la Lune, mais sans aucune déformation. L'inégalité d'attraction fait que les molécules les plus éloignées restent en arrière : leur pesanteur vers la Terre en est diminuée, et toute la couche liquide de l'hémisphère opposé à la Lune prend précisément la même forme que celle qui est en avant.

Le problème soumis à l'analyse mathématique indique, pour la forme générale de la nappe de l'Océan, celle d'un ellipsoïde allongé dans la direction des rayons de la Terre qui aboutissent

i. 11 y a là une difficulté, qui n'est, qu'apparente, mais qui se présente assez généralement à l'esprit des personnes non familiarisées avec l'analyse mathématique. Voici comment J. Herschei, dans ses Outlines of Astronomy , lève cette difficulté :

« Que le Soleil ou la Lune, dit-il, par son attraction soulève les eaux de l'océan au-dessus desquelles l'astre se trouve, cela paraît naturel; mais que la même cause les soulève en même temps du côté opposé, cela semble absurde. L'erreur de cette objection consiste à ne pas regarder l'attraction du corps perturbateur sur la masse de la Terre, et à la considérer comme ayant fout son effet sur la superficie de l'eau. Si la Terre était absolument fixe, retenue en place par une force extérieure et que l'eau fût libre de se mouvoir, sans doute l'effet de la puissance perturbatrice produirait une simple accumulation verticale sous le corps perturbateur. Or, ce n'est pas par toute son attraction, mais bien par la différence de ses attractions sur la superficie de l'eau des deux côtés et sur la masse centrale, que les eaux sont soulevées. »

à la Lune à chaque instant. D'après F. Herschel, la différence du demi grand axe au demi petit axe de cet ellipsoïde est 1",47 ; celle de l'ellipsoïde dû à l'attraction du Soleil est seulement de 58 centimètres.

Il y a donc marée haute lunaire aussi souvent que la Lune

passe au méridien supérieur ou inférieur, c'està-dire toutes les 12 heures 25 minutes, et marée basse toutes les fois qu'elle est à l'horizon d'un lieu, c'està-dire dans des périodes d'égales durées.

Mais ce n'est pas la Lune seule qui agit; il y a aussi des marées produites par l'attraction du Soleil. La masse énorme de cet astre donnerait lieu à d'immenses mouvements , si sa distance, 400 fois plus grande que celle de la Lune, ne contre-balançait pas l'intensité due à cette masse. Les marées solaires, bien que notablement plus faibles que les marées lunaires, tantôt s'ajoutent à celles-ci, tantôt les contrarient. Elles s'ajoutent lorsque les deux astres sont sur une même ligne avec la Terre, ce qui arrive aux syzygies, nouvelle et })leine Lune (hg. 152 et 155). Les actions des deux astres se contrarient lorsque la Lune esta angle droit avec le Soleil, et, dans ce cas, la marée totale ou résultante est minimum (fig. 154).

l'iy. II)''!. — • Aclioiis combinées de la Lune et du Soleil sur les eaux de la nier. Marée luni-solaire des syzygies : pleine Lune.

Le calcul montre que l'action luni-solaire est d'autant plus intense que les astres sont plus près de l'équateur. De là les grandes marées équinoxiales.

Enfin, l'action varie en raison inverse du cube de la dislance : on comprend donc que les marées soient plus fortes quand la Lune et le Soleil sont plus voisins de la Terre.

Pour se rendre compte de l'effet complexe produit par la combinaison des deux actions simultanées des masses de la Lune et du Soleil sur les eaux de l'Océan , on n'a qu'à examiner séparément l'effet de chacune d'elles.

Supposons, pour cela, le globe terrestre entièrement recouvert par les eaux , et admettons d'abord que la profondeur de l'Océan soit uniforme. A tout instant l'action de la gravitation de la Lune produira une déformation du niveau général telle, que la surface de l'Océan sera celle d'un ellipsoïde ayant son grand axe dirigé suivant le rayon vecteur joignant les centres de la Lune et de la Terre.

De même, l'action du Soleil, considérée isolément, produira un ellipsoïde de même genre dont le grand axe sera moindre, puisque l'action solaire est moindre, et dirigé selon le rayon vecteur joignant les centres du Soleil et de la Terre.

Fig. 155. — Marées liuii-sulaire des syzygies : nouvelle Lune.

Ces deux ellipsoïdes se déplacent à chaque instant par le fait du mouvement de rotation de notre globe d'une part, des mouyements relatifs de translation d'autre part. Mais à tout instant aussi ils se composent, de façon que la forme réelle de la surface liquide est la résultante de celles que chacun d'eux déterminerait séparément.

Maintenant il faut concevoir que les dimensions de chaque ellipsoïde sont, comme sa position, continuellement variables.

Fig. 154. — Marée limi-solaire dos quadratures.

L'ellipsoïde lunaire varie avec les distances de la Lune à la Terre; ses dimensions sont minima à l'apogée, maxima au périgée. Même observation pour l'ellipsoïde de marée solaire, relativement au périhélie et à l'aphélie.

Quant h la marée totale ou luni-solaire, on comprend qu'elle subit des variations complexes, dont les plus importantes ont lieu aux syzygies, c'est-à-dire quand les deux ellipsoïdes s'ajoutent pour ainsi dire, et aux quadratures, quand l'un détruit en partie l'effet produit par l'autre.

Si les deux astres sont tous deux dans l'Equateui'' ou voisins de l'Equateur, ainsi qu'il arrive aux équinoxes, les grandes marées ou marées des syzygies atteindront leur maximum.

On voit quelle complexité comporte la combinaison de l'action du Soleil et de celle de la Lune sur les eaux de l'Océan, môme dans l'hypothèse oii elles recouvriraient entièrement le globe, et où, par conséquent, aucun obstacle ne relarderait leur propagation régulière.

On sait de combien il s'en faut que cette hypothèse soit réalisée dans la nature. Les continents et les îles, avec leurs découpures, leurs formes variées et diversement orientées, les inégales profondeurs de la mer, les courants, les vents sont autant d'obstacles qui font dévier l'onde des marées de sa marche régulière.

Néanmoins on est parvenu, en s'appuyant sur la théorie et en la comparant aux résultats de nombreuses observations, à calculer approximativement les phénomènes des marées pour mi grand nombre de points des côtes, à indiquer à l'avance les heures des hautes et basses mers et leurs hauteurs pour chaque port, abstraction faite, bien entendu, des causes accidentelles qui, comme les vents, sont susceptibles de les rendre plus fortes ou moindres, selon le sens de leur direction.

11 ne faut pas confondre les marées, dans leur mouvement de propagation à la surface des mers, avec un courant marin de même intensité et de même vitesse. Dans les phénomènes des courants, il y a transport réel des masses d'eau; ce sont, à vrai dire, des fleuves au sein de la masse liquide. Il n'en est pas ainsi des marées. La marée est une onde, une ondulation ; l'intumescence des eaux qui constitue le flot, se meut, se propage, sans qu'il y ait courant réel, c'est-à-dire transport de la masse : les oscillations ne font que passer des molécules aux molécules suivantes. C'est seulement quand des causes étrangères à l'attraction luni-soîaire viennent influencer le mouvement de la marée, que les eaux peuvent être réellement déplacées, comme il arrive lorsqu'un vent d'une certaine force souffle dans le

même sens que la direction même de la marée. Eniin, dans les détroits, il y a nécessairement des mouvements des eaux déterminés par la résistance que le resserrement des côtes oppose à la libre propagation de l'onde qui vient du large.

Tel est, en résumé, le principe de la théorie des marées. Ces mouvements quotidiens et irrésistibles sont soumis à des lois immuables : ils sont, grâce à la densité de l'eau de la mer, densité inférieure à celle du noyau solide que cette eau recouvre, renfermés entre d'étroites limites. Les lois naturelles suffisent à « mettre un frein à la fureur des flots ».

§ 5. LliS MAKÉES SOUTERRAINES.

Il n'a été question, dans les paragraphes précédents, que des marées océaniques, c'est-à-dire des effets de la gravitation sur les couches liquides qui entourent les trois quarts de la surface delà Terre; mais cette action ne s'exerce-t-elle pas sur les autres couches dont notre globe est formé, sur celles qui constituent son noyau intérieur comme sur celles qui renvelo})})ent extérieurement?

Occupons-nous d'abord du noyau interne.

La théorie de la précession des équinoxes et de la nutation, telle que nous l'avons plus haut exposée, suppose que le globe terrestre est solide et doué d'une parfaite rigidité. En est-il réellement ainsi?

Jusqu'à ces derniers temps, la plupart des géologues et des physiciens se basaient sur l'accroissement de la température du sol avec la profondeur des couches où la mine et la sonde ont permis à l'homme de pénétrer, pour conclure que cet accroissement continue indéfiniment, en proportion de la profondeur même. « D'après les expériences assez concordantes, dit Humboldt, auxquelles on a soumis l'eau de divers puits artésiwis, il i)araît qu'en moyenne la température de l'écorce terrestre augmente dans le sens vertical, avec la profondeur, à raison