CHAPITRE XI La prorondeur des mers et sa mesure

La conaaissance de la profondeur des mers a toujours «té une question qoi se présentait i l'esprit avec un voile de mystère. Jusqu'aux soixante dernières années, en elTet, on pouvait parler, sans commettre d'hérésie scientiDqne, des « profondeurs insondables ■, de l'Océan, des « abtmes ■ que recouvraient les nappes liquides qui les consUtuent. Et, l'imagination aidant, on se représentait ces régions inaccessibles comme peuplées de monstres qui devaient se livrer, entre eux, d'effroyables combats.

Aujourd'hui, les recherches précises de l'océanographie, lea mesures exactes de profondeurs marines, ont déchiré le voile et percé le mystère. Les abtmes de la mer ne sont, nulle part k insondables ■, et si des profondeurs ont été atteintes qui dépassent les altitudes des plus hantes montagnes, du moins peut-on affirmer que, nulle part jusqu'à présent, la soude n'a dépassé la prolondeor de dix mille mètres, qu'elle n'a même pas complètement atteinte.

La connaissance des profondeurs des diverses mers est le premier pas qu'il y ait A faire dans la pratique de l'océanographie, et les opérations par lesquelles on les détermine se nomment des aondages.

Dès que les premières cartes marines eurent été dressées, on comprit vite la nécessité d'y faire figurer, outré le tracé des contours littoraux, l'indication des profonïeure au voisinage immédiat des cétes : cette indication

était, en effet, nécessaire aux marins pour leur permettre d*atterrir. C'est ce qu'on appelle faire flgurer, sur la carte, la bathymétrie^ ou indication des profondeurs.

De la bathymétrie près des côtes on devait, bientôt, passer à la bathymétrie du large.

En effet : vers le milieu du xa* siècle, l'homme conçut le projet audacieux de réunir télégraphiquement par un fil conducteur recouvert d'une couche isolante; TEurope et TAmérique, et de transmettre ainsi sa pensée, à travers l'Atlantique, du vieux monde au monde nouveau. Mais, pour cela, il fallait connaître avec exactitude les proiondeurB auxquelles il allait falloir immerger le toag et coûteux c&ble métallique. Aussi les sondages profonds devinrent-ils nécessaires : depuis lors, ils se sont multipliés et sont aujourd'hui l'opération courante de toute campagne océanographique.

Ce n^est pas à dire qu'avant le milieu du xix*" siècle, on n'eût pas fait de tentatives pour sonder les « abîmes ^ de (a mer. Hais ces tentatives, faites par des procédés dont nous expliquerons plus loin les insuccès, n'apportèrent que des résultats erronés ; certains navigateurs avaient déroulé jusqu'à 15.000 mètres de corde sans avoir le sentiment d'avoir atteint le fond, et la légende des c profondeurs insondables » s^en était trouvée étrangement conflrmée. Aujourd'hui, les sondages se font par des métbydes et avec des appareils qui éliminent à peu près . toutes les cauôes importantes d'erreur,et la bathymétrie commence à être assez avancée pour que Ton puisse dessiner, sur les cartes, une véritable « topographie » du fond des mers.

Mais le sondage n'a pas seulement à fournir llndication de la profondeur : il doit, en même temps rapporter un échantillon du sol sous-marin à Pendroit où la sonde l'a touché ; il doit rapporter un échantillon de l'eau à cette profondeur et à des profondeurs intermédiaires, ainsi que les températures de la mer aux points où les échantillons d'eau ont été recueillis. La détermination de la profondeur est la partie la plus indispensable

LA FROPONDEUII ors .MEBS ET SA UESLItE =55

U)ut sondage, «t c'est par elle que nous commenocroas cet exposé.

Pour détertuiner la profondeur en ud point de la mer, on peut opérer de plusieurs manibres.

Chi peut ^'abord ■ atteindre le fond * avec lin poids attaché h une corde, à une « U^e » que l'on déroul<^ et dont on masure ensuite la longueur déroulée qui sert de mesure à la profoodeur : c'est le toadage direct.

On peut eoauite utiliser eertains phénomènes dont la manîfestationdépenddelaprofoodeur de l'eau &rendroil considéré : par exemple la pression exercée par los couches d'ea« tcaYor^s; la vitesse de propagation <la son jusqu'à son retour du fond après réflexion sur celuici; la vitesse de chute d'un poids abaadoimédiui& l'eau; l'atkactiofl exercée sur un appareil sensible par la couche d'eau aous-jaceute plus ou ntoins épaisse^ eU... Tous ces procédés constituent des tondages itidirecls.

Jusqu'à l'heure présente, c'est le sondage direct qui est le plus employé, et le priuûpe en est simple :

On prend oa poids, généralement de plomb ou de Tonte, et on l'attache & l'extrémité d'une « ligne n duiu OQ puisse connaître, À tout moment, la loogui^itr déroulée. On ■ Ole » la ligne qui descend & la mer tirée par le poids. Le moment oii ce poids touche le fond est. accusé, soit par les sens de celui qui tient la ligue si l'oB H fioode à la main », soit, si l'on sonde avec des machines spéciales, par le rappel de ressorts automatiques dont l'appareil doit, alors, être muoi.

Le principe do la méthode est, ou le voit, des plus simples. Hais quand on tente de l'appliquer aux grandes profoadeurs, les difllcultéa commencent.

hA théorie de la chute d'un corps pesant inna un milieu jésistant, comme l'eau de mer, montre que la vitesse de chute est proportienueUe i. la racine carrôe de l'intensité delapesantenr, i la racine carrée du poids

260 LES PROBLÉUES DE l'oCÉAN

du corps, et en raison ioTerse d'na coefficient qui dépend de Ift forme, du volume et de la nature du corps qui tombe, et de la nature du liquide.

Quand, au lieu de tomber en chute liàrty le corps qui descend dans la mer est attaché à une corde qui se déroule dans l'eau, sa Titesse de cbnte décroît très rapidement parce que le frottement, exercé par l'ean cootre la surface latérale de la corde, augmente beaucoup avec la longueur de celle-ci. La ligne de sonde n'a pas sa périphérie absolument lisse : elle présente des rugosités et subit, de la part de l'eau an travers de laquelle elle se déroule, une rétUtance importante. Leschosesee passent comme si le lil de sonde était serré en tons les points de sa iongneur par une fonle de petits freins dont les eH'els retardstenrs, s'ajoutant les uns aux antres, parviendraient & contre-balancer la tendance qu'a la sonde à descendre plus vite. Et l'on se trouve, au sujet de la nature et de la dimension de la corde, enserré dans le dilemme suivant : ou bien, pour diminuer le frottement, on diminue le diamètre; mais alors, ou diminue la force portante. Ne pouvant supporter qu'un faible poids, elle s'arrêtera plus vile, et si l'on vent augmenter l'importance du poids qu'elle soutient, elle se rompra. Ou bien, ou prend une ligne plus forte, et, par conséquent, plus grosse : mais alors on augmente la surface rrottanleen contact avec l'eau.

Aujourd'hui, toutes ces dinicnités sont en grande partie» levées par l'emploi exclusif, pour les sondages profonds, soit de fils d'acier de faible diamètre, de la qualité dite « corde & piano », soit de petits c&bles formés (le lils d'acier très fins, réunis en torons et « commis » en lignes dont le diamètre est de2 ou 3 millimètres.

Un fil d'acier de ■", 9 de diamètre, a une charge de rupture qui dépasse cent kilogrammes. Sa circonférence n'atteint pas 3 millimètres : il présente donc le minimum de surface, soit au frottement, soit & l'action déviante des courants de profondeur. Un kilomètre de fil pèse 5", 6

LA PROFONVBUR DES UERS BT SA UESURE 257

dans l'air, et, dans l'c&u, en vertu du priacîpe d'Archïmëde, 4", 9 seulement. S'a kilomètres* déroulée dans l'eau ne représentent ainsi qn'un poids de 29", 4. C'est la surcharge qui s'ajoute au poids de sonde.

II faudrait donc, semble-t-il, lorsque crott la profondeur, M freiner » la bobine sur laquelle est enroulé le fil, afin de dimii)uer la vitesse de déroulement qui croit arec la charge. Hais jl y a un frottement qui, comme nous l'aTOUS dit, se charge lui-même de la fonction de freio. Pour le fil d'acier que nous avons pris comme exemple, la surface sur laquelle s'exerce le frottement de l'eau est de 2,8 mètres carrés par kilomètre, ce qui fait 16,8 mètres carrés pour6.000 mètres de fil déroulés. Dans ces conditions, le rapport entre l'augmentation de poids et l'augmentation do résistance est h. l'avantage de cette dernière, de sorte que, à mesure que le poids descend plus profondément, non seulement il ne faut pas serrer le frein sur l'aze de la bobine, mais U faut le desserrer, et la vitesse de déroulement atteint une valeur limite.

A bord des navires du Prince de Monaco, oo emploie un c&ble de 2'°',6 de diamètre, formé de 3 torons de 3 fils d'acier galvanisé et présentant une résistance de 340 kilOB. Le kilomètre de ce c&ble pèse 13 kilos, et la bobine sur lequel il est enroulé peut en recevoir douze kilomitres. Entraîné par un poids de 60 kilogrammes, un tel c&ble peut descendre & l'eau avec une vitesse dépassant deux mètres par seconde. Des sondages ont été faits par des fonds dépassant 5.000 mètres et cette profondeur a été atteinte en 45 minutes.

Supposons un fil de ce genre, pesant 15 kilos au kilomètre et dont la charge de rupture soit de 250 kilos. La prudence exige qu'on ne lui fasse pas supporter plus du tiers ou du quart de cette charge, car l'effort total qu'il peut avoir à supporter est susceptible de varier brui-

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quement par suite du roulis et du tangage qui proroquent des «• rappels» brusques de la part du nayire. Supposons qu'on charge ce iH d'un poids de 60 kilos, c'est-à-dire à peu pipès égal au quart de sa charge de rupture. Mais si nous déroulons 10.000 mètres de ce fil, nous ajoutons à ce poids une surchai^e de 150 kilos provenant du poids de ce fil déroula cela fait une charge totale de 210 kilos, à peu près égale à ta charge limite.

Il faudrait donc que la section du fil allât en croissant à mesure que sa longueur déroulée augmente. Le calcul permet de déterminer le profil que devrait avoir le fil pour que sa résistance fût constante quelle qu'en fût la longueur déroulée : c'est une courbe dont l'équation est une fonction exponentielle ; mais il serait difficile, sinon impossible, de réaliser ce câble « théorique ».

On s'est arrêté à une solution approchée qui consiste à former le fil de plusieurs morceaux de diamètres inégaux, les plus faibles étant ceux qui sont attachés au poids de sonde. A bord de V Hirondelle^ le yacht-laboratoire de S. A. S. le Prince de Monaco, les trois premiers kilomètres de fil, du côté du poids, sont en câble de 2'""', 6 de diamètre ; les suivants sont du diamètre de 3^"^, 6. Dans ces conditions, quand ou a . déroulé 3.000 mètres de fil, ce qui correspond à une surcharge d'environ 50 kilos, le plomb, ainsi surchargé, se trouve supporté par un câble plus fort, dont la résistance, au lieu de 240 kilos, est de 350. Cela permet de terminer le sondage en toute sécurité, d'accrocher au fil, à différentes profondeurs, des appareils divers, et de remonter les poids de sonde sans être obligé de les abandonner sur le fond ; cet abandon est, sans cela, nécessaire si l'on veut qu'à la remontée, les résistances, ajoutées aux poids, ne dépassent pas la charge de rupture.

Quelle est la précision d'un sondage de grande profondeur ? C'est une question qui demande à être ^udiée. Il