James CROLL, op. cit

LE GULE-STREAM. 314

travail est remarquable surtout par son ambiguité et par la facture agréable et familière du style. Mon collègue et ami le D' Carpenter vient de mettre en évidence et sous une forme bien arrêtée une théorie qui parait être la même, avec quelques modifications.

Dans l'excellent petit volume sur la Physique du globe, le professeur Buff dit, à propos des mouvements de la couche d’eau froide qui vient des mers polaires et garnit le fond de l'Océan des tropiques : « Une expérience bien connue démontre d'une manière frappante comment se produit ce mouvement. On remplit un vase de verre d’une eau qu'on a mélangée d’une poussière quelconque, puis on en fait chauffer le fond. On voit bientôt, aux mouvements des particules, que des courants se forment dans des directions différentes au travers du liquide. L'eau chaude s'élève au centre du vase et se répand sur toute la surface, pendant que celle qui est plus froide, et conséquemment plus pesante, retombe autour de la circonférence. Des courants semblables doivent exister dans tous les bassins et même dans les océans, pour peu que différentes parties de leurs surfaces soient irrégulièrement chauffées*. »

Ceci n’est qu'une simple expérience d'école pour démontrer le mouvement dû à la chaleur. Il est évidemment impossible que les courants de l'Océan se produisent de cette manière-là, car chacun sait que partout, excepté dans quelques rares régions du bassin polaire, la température de la mer décroit depuis la surface, et atteint son minimum au fond, et que la chaleur tropicale ne se fait sentir qu'à la surface. On se demande comment cet exemple, étranger à la question, a pu être invoqué par le professeur Buff, dont l'explication de l’origine et de la marche du Gulf-stream, ce type des courants océa— niques, est parfaitement conforme aux idées reçues.

|. Familiar Letters on the Physics of the Earth; treating of the chief Movements of the Land, the Water and the Air, and the Forces that give rise to them. By Henry Burr, professor of Physics in the University of Giessen. Edited by A. W. Hofmann, Ph. D. F.R.S. London, 1871.

Après avoir étudié les relevés de température de lexpédition du Porcupine en 1869, le D' Carpenter parait s'être convaincu que la masse d’eau relativement chaude de 800 brasses de profondeur, dont nous avions affirmé Vexistence, et qui parait se mouvoir dans la direction du nord-est, le long des côtes de la Bretagne et de la péninsule lusitanienne, ne peut être un prolongement du Gulf-stream, mais doit avoir pour cause la circulation générale des eaux de l'Océan, comparable à la circulation atmosphérique.

« L'influence du Gulf-stream même (et par là nous enten— dons désigner la masse d’eau chaude qui se fait jour à travers les détroits du golfe du Mexique), si elle s'étend jusqu'à ces parages, ce qui est fort douteux, n’en pourrait atteindre que la couche la plus superficielle; on peut en dire autant du courant dérivé produit par la fréquence des vents du sudouest, auquel on a souvent attribué les phénomènes dus au prolongement du Gulf-stream dans ces régions. La présence de la masse d’eau qui se trouve entre 100 et 600 brasses, et dont la température varie de 48° (8°,85 C.) à 42° (5°,5 C.), ne peut guère s’expliquer que par Vhypothése d'un grand mouvement général des eaux équatoriales vers les espaces polaires, courant dont le Gulf-stream constitue une partie, modifiée par certaines conditions locales. De même le courant arctique qui coule sous les couches superficielles chaudes, dans notre espace froid, constitue une branche spéciale modifiée par les conditions locales d’un grand courant général des eaux polaires vers les espaces équatoriaux, qui abaisse la température des parties les plus profondes des grands bassins de l'Océan, presque jusqu'au point de congélation. »

Au début, le D" Carpenter parait avoir considéré cette circulation océanique comme un cas de simple transport de la masse aqueuse. « À quoi peut-on alors attribuer le courant au nord-est de la couche supérieure chaude de Atlantique du

1. A Lecture delivered at the Royal Institution, abstracted with the Author’s signature in Nature, vol. I, p. 488 (March 10th, 1870.)

LE GULF-STREAM. 313 Nord? J'ai essayé de démontrer qu'il fait partie de léchange qui a lieu entre les mers polaires et les mers équatoriales ; il est entièrement soustrait aux influences locales, telles que celles que produit le Gulf-stream mème, et met en mouvement des masses d’eau bien autrement larges et profondes que celles que transporte celui—ci.

La théorie physique et l’observation même donnent une double preuve de cet échange. Un mouvement pareil doit nécessairement se produire, ainsi que l’a depuis longtemps indiqué le professeur Buff, toutes les fois qu’une masse d’eau d’étendue considérable est chauffée dans une de ses parties et refroidie dans une autre: c’est sur ce principe qu'est basé le chauffage des appartements par l'appareil à eau chaude. [la été admirablement démontré, il y a quelques mois, à [Institution Royale, par l’expérience suivante, dont M. Odling m'a obligeamment préparé les éléments. « Le D" Carpenter décrit alors Vexpérience du professeur Buff sur les mouvements d’une masse liquide, la chaleur étant appliquée au moyen d’un jet de vapeur introduit verticalement à l’une des extrémités d’un étroit auget de verre, pendant qu'un morceau de glace était fixé à l’autre. » Dans cette expérience on peut constater que la cireulation avait lieu dans la cuve par suite de Papplication de la chaleur à l’une de ses extrémités et du froid à l’autre; l’eau chaude coulait à la surface, de l'extrémité chaude à l’extrémité froide, et l’eau refroidie coulait au fond, de l'extrémité froide à l’extrémité chaude. C’est ainsi, dit-on, que les eaux équatoriales eirculent à la surface dans la direction des pôles, et que les eaux polaires retournent à l'équateur en rasant le fond, lorsque ces courants ne sont ni interrompus par des obstacles, ni arrètés par des courants contraires et accidentels, produits par des causes locales '.

I a été démontré qu'un pareil courant re peut s'expliquer par cette hypothèse. Le D" Carpenter, faisant une conférence

1. The Gulf-stream. A letter from D* Carpenter tothe Editor of Nature, dated Gibraltar, August 11th, 1870. (Nature, vol. IL, p. 334.)

ol LES ABIMES DE LA MER.

à la Société royale de géographie et supposant deux bassins, l'un dans les conditions équatoriales, et l’autre dans les conditions polaires, réunis par un détroit", dit: « L'effet de la chaleur de la surface sur Peau du bassin tropical sera, pour la plus grande partie, limité à sa couche supérieure, et nous pouvons n'en pas tenir compte. Mais l'effet du froid de la surface sur l’eau du bassin polaire sera de réduire la température de la masse entière au-dessous du point de congélation de l’eau douce : la couche de surface s’enfoncera en se refroidissant, à cause de la diminution de son volume et de l'accroissement de sa densité; elle sera remplacée par une eau qui n'aura pas encore atteint ce même degré de refroidissement. Cette eau plus chaude ne remontera pas du fond; c’est de la surface des espaces environnants qu'elle sera attirée dans le bassin polaire, et comme il faut bien que celle qui est ainsi attirée soit remplacée par d’autres eaux venant d’une distance plus grande encore, le refroidissement continuel de la couche de surface du bassin polaire fera avancer des masses d’eau depuis les régions tro— picales, à travers les espaces océaniques qui les séparent. » Plus loin le D' Carpenter ajoute : « On voit par là que Vapplication du froid à la surface est précisément l’équivalent, comme force motrice, de l’application de la chaleur au fond; c'est le principe sur lequel est établie la circulation de l’eau dans de nombreux appareils de chauffage. Il n’est pas douteux que l'application du froid à la surface d’une masse d’eau dont la température était primitivement uniforme, ne produisit le même effet que celle de la chaleur au fond, et dans les deux cas nous aurions un exemple du mouvement simple, la couche inférieure plus chaude s’élevant à la surface au travers d’une couche supérieure froide. Mais ce n’est point là ce qui se passe dans les mers polaires, car la température de la mer Aretique s’abaisse graduellement après les quelques brasses qui se trouvent immé-

1. Onthe Gibraltar Current, the Gulf-stream, and the general Oceanic Circulation. By De W. B. Carpenter, F. R. S. Reprinted from the Proceedings of the Royal Geographical Society of London, 1870.

diatement au-dessous de la surface jusqu'au fond, où elle atteint sa température minimum avee la densité maximum qui en résulte. Ainsi, dans ce cas, l'application du froid à la surface n'équivaut pas à l'application de la chaleur au fond d’un appareil de chauffage, et le D' Carpenter a prouvé qu'il s’en doutait, en supposant le trajet inverse d’un courant de surface.

Qu'il se produise un certain accroissement de pesanteur spéeifique par le refroidissement d’une mince couche superficielle de l'océan Arctique, cela n’est guère douteux : mais l’étendue où cet effet maximum se produit est très-limitée ; pendant le long hiver arctique, la plus grande partie de cet espace est protégée par une épaisse couche de glace, corps très-mauvais conducteur du calorique.

Cette cause me parait donc tout à fait insuffisante à produire un puissant courant d’une profondeur énorme, de 6000 milles de longueur et de plusieurs milliers de milles de largeur; c’est pourtant là l'effet que le D' Carpenter lui attribue.

Pendant l'été de 1870, puis en 1871, le D' Carpenter a fait une série d’études sur le courant du détroit de Gibraltar. L’existence d’un courant sous-marin sortant de la Méditerranée parait avoir été parfaitement établie, et les conclusions auxquelles on est arrivé sur ces causes ne différent pas sensiblement de celles qui étaient généralement admises. Le D' Carpenter croit cependant que les conditions du détroit de Gibraltar et celles du Sund dans la Baltique sont une démonstration exacte de la circulation océanique, et confirment pleinement ses théories sur ce sujet.

J’emprunte les passages suivants au résumé du discours du D° Carpenter à la Société de géographie :

« Voici quelle est application des prineipes qui précèdent aux cas particuliers qui sont étudiés dans ce travail :

» VIT. Un courant engendré dans le détroit de Gibraltar par l’évaporation de la Méditerranée supérieure à la quantité d'eau douce se déversant dans son bassin, abaisse le niveau et accroit la densité de cette mer; de telle sorte qu'un cou-

rant salé de surface S'y introduit et en relève le niveau; le poids du sel contenu exeède le poids de l’eau douce enlevée par l’évaporation. Ce courant détruit l’équilibre de la Méditerranée, et produit un courant profond sortant, qui, à son tour, en abaisse le niveau. On peut affirmer que la même chose se passe dans le détroit de Bab-el-Mandeb.

» IX. Une circulation verticale existe dans le Sund de la Baltique, produite par la surabondance d’eau douce intro— duite dans cette mer; cette masse liquide élève le niveau et diminue la densité de facon à produire un courant de surface du dedans au dehors. La colonne d’eau du côté de la Baltique étant la plus légère des deux, il faut nécessairement qu'un courant profond du dehors au dedans vienne rétablir Véquilibre. On peut être certain que le Bosphore et les Dardanelles présentent des phénomènes semblables.

» X. D’après les mêmes principes, la circulation verticale ne peut pas manquer d'exister entre les eaux polaires et les équatoriales, produite par la différence de leurs températures. Le niveau des mers polaires doit être diminué et leur densité accrue par /e froid auquel leur surface est soumise : cet abaissement de température imprime un mouvement de descente à chacune des couches successives qui y sont tour à tour exposées; le niveau des mers équatoriales doit être élevé, et leur densité diminuée par la chaleur qui agit à leur surface. La première de ces actions est de beaucoup la plus puissante, puisquelle se fait sentir sur toute la masse profonde des eaux, tandis que la seconde ne produit d'effet sensible que sur la couche superficielle. Cest ainsi qu'un mouvement de l’équateur aux poles est imprimé à la couche supérieure de l'Océan, tandis que’ses couches inférieures sont attirées des pôles à l'équateur. »

La doctrine de mon savant collègue, si toutefois je lai bien comprise, me parait donner lieu aux objections dont j'ai déjà parlé à propos des théories du capitaine Maury.

En admettant que les courants marchent dans la direction

LE GULE-STREAN. 347 et avec la constance admise par le D' Carpenter pour le détroit de Gibraltar et pour le Sund de la Baltique, si leur vitesse et leur direction sont dues aux causes auxquelles il les rapporte, et pour peu qu'il y ait quelque analogie entre les conditions d'équilibre de ces mers presque fermées et celles. de l'Océan, il me semble que la vaste région équatoriale, qui est la voie des vents alizés et la zone de la radiation solaire verticale, doit, sous le rapport de l’évaporation, rappeler les conditions de Ta Méditerranée, en les exagérant même beaucoup. Mais aucune de ces propositions ne me parait avoir été résolue d’une maniére concluante. L’accumulation de sel qui aura lieu dans toute la profondeur, puisque l’eau salée tend toujours à aller au fond, doit l'emporter de beaucoup sur Vinsignifiante expan sion produite par la chaleur sur les couches de surface. Je donne ce fait pour ce que Petermann appellerait une réflexion sans conséquence. D'un autre côté, le bassin arctique, plus restreint, rappelle jusqu'à un certain point, ainsi que l’a fait observer il y a longtemps déjà le capitaine Maury, les conditions qui caractérisent la Baltique, et je me trompe fort, si le peu de pesanteur spécifique de la mer polaire, résultant de la condensation et de la précipitation des vapeurs des régions intertropicales, n’équivaut pas largement à la contraction par le froid arctique de la même couche superficielle.

La profondeur de l'océan Atlantique du Nord est à la masse de la terre en proportion infiniment moindre que celle du papier qui recouvre une sphère de 18 pouces à la sphere elle-même; la surface chauffée directement par la radiation solaire peut se comparer pour l'épaisseur à la couche de vernis dont ce même globe est enduit : en réalité, sa profondeur ne dépasse pas la hauteur de l’église Saint-Paul à Londres. Les physiciens paraissent éprouver quelque difficulté à accorder la puissance nécessaire pour mettre en mouvement, dans notre enveloppe aqueuse, des courants de 6000 milles de longueur, 3 milles de largeur et 2 milles d'épaisseur, aux forces aux— quelles le D' Carpenter les attribue: ces causes, dans les cir-

constances particulières et au degré où nous les voyons agir dans la nature, ne nous permettent pas encore de fournir aux savants les données qui leur en feraient apprécier l'intensité. M. Croll, qui fait autorité dans ces matières, a essayé de faire quelques caleuls qui l'ont amené à conclure qu'aucune d’elles ue suffirait à vainere le frottement de l’eau et à produire un courant quelconque '; mais il faut bien dire que cette théorie est loin d’avoir obtenu une approbation générale. Je suis moimème disposé à croire que dans une grande masse d’eau salée, avec des températures diverses, une évaporation inégale, soumise à des pressions barométriques variables, et sujette à l'impulsion de vents qui changent sans cesse, des courants de toute nature, grands et petits, variables et plus ou moins per manents, doivent nécessairement se former”; seulement le résultat probable doit se réduire à fort peu de chose : cela n’est pas douteux lorsque nous voyons des causes déjà par elles— mêmes d’une efficacité douteuse agir en sens contraire. On en est réduit à attribuer alors l'effet définitif à la somme des forces dont la moins faible d’entre elles dépasse de bien peu les autres. En l'absence complete de toute donnée digne de confiance, je crois que si l’on attribue la circulation océanique aux seules causes invoquées par le D" Carpenter, en faisant abstraction de tout autre agent, en admettant qu'alors cette circulation ait lieu, ce qui est assez douteux, les probabilités seraient plutôt en faveur d’un courant chaud sous-marin, poussé vers le nord par l'excès de salure, et contre-balancé par un courant de surface marchant en sens inverse et formé d’une eau arctique plus douce, quoique plus froide.

J'accepte donc, jusqu'à nouvel avis, en ce qui touche cette question d’une circulation générale produite par des différences de pesanteur spécifique, l’opinion exprimée par sir John