LETTRE

DE LA MASSE INTERNE DU GLOBE

C’est donc sérieusement, Madame, que vous exigez de moi que je continue de vous entretenir par écrit de la science qui fit le sujet de nos derniers entretiens?

J’aurais certainement plus d’une raison avons présenter pour me dispenser d’obéir à un ordre semblable : car, en laissant de côté ce qui me regarde, et pour ne parler que de vous, comment n’avez-vous pas songé que si j’ai pu vous intéresser un instant en offrant à votre esprit des considérations nouvelles, il n’en sera plus de même quand une lettre viendra vous apporter périodiquement des idées avec lesquelles vos propres réflexions

vous auront déjà familiarisée? Une lettre vous dira souvent ce que vous savez déjà , et ne vous dira peut-être pas toujours ce que vous désirez apprendre.

J’aurais encore bien d’autres motifs à vous opposer; mais vous avez prévu toutes les objections en annonçant formellement l’intention de n’en écouter aucune. Je vais donc entrer en matière, mais si je deviens obscur ou ennuyeux, ne manquez pas de m’en avertir.

Notre terre a, comme tout le monde sait, la forme d’un sphéroïde 1 un peu aplati vers les pôles. Son rayon est de 4 500 lieues. Les plus hautes montagnes ne s’élèvent pas à plus de deux lieues au-dessus du niveau de l’Océan, très-peu de pays se trouvent situés naturellement au-dessous de ce niveau 2 ; et les plus grandes profondeurs auxquelles nous soyons parvenus en creusant dans les carrières, et surtout dans les mines, n’excèdent pas \ 800 pieds 3. Les inégalités du sol sont donc

1. On appelle sphéroïdes les corps dont la forme se rapproche de celle de la sphère ; tontes les planètes sont des sphéroïdes plus ou moins réguliers.

2. Les plaines qui environnent la mer Caspienne nous offrent l’exemple, unique il est vrai, d’une grande étendue de pays située à une centaine de pieds au-dessous du niveau de l’Océan. On trouvera dans une des notes placées à la fin du volume quelques détails sur ce fait singulier qui n’a pas été admis sans contestation, mais qui est aujourd’hui hors de doutes.

3. Parmi les mines dont les travaux ont atteint une grande profondeur, on peut citer celles de la Saxe, où l’on est descendu jusqu’à 600 mètres au-dessous du sol. A Kitz-Bahl, dans le Tyrol, on a atteint 900 mètres, et à Wuttemberg en Bohême, les travaux ont été poussés jusqu’à 1,200 mètres. L’art des sondages, qui a reçu des perfectionnements très-importants dans ces dernières années, permet aussi de

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bien peu de chose quand on les compare à la masse totale du sphéroïde terrestre; et si la profondeur des abîmes creusés à sa surface nous effraye , si l’élévation des montagnes dont nous voyons les sommets se perdre dans les nues nous confond d’étonnement, c’est que nous les jugeons en les comparant à l’extrême petitesse des objets qui nous entourent.

La terre , dont la superficie nous semble si inégale et si hérissée d’aspérités, offrirait à un être capable d’en embrasser le contour d’un seul coup d’œil l’aspect d’un globe aussi uni que ceux qui sortent des mains d’un ouvrier qui vient de les polir.

Supposons le sphéroïde terrestre représenté par une boule de trois pouces de diamètre : si on voulait sur cette boule figurer en relief les inégalités qui se trouvent à la surface de la terre , des protubérances légères et presque insensibles même à l’œil armé d’un microscope, y tiendraient lieu des plus hautes montagnes; la plus légère égratignure dont sa surface pourrait être effleurée serait plus profonde, relativement à son diamètre, que ne le sont pour celui de la terre nos plus grandes cavités artificielles; et la vapeur qu’un souffle y ferait condenser serait peut-être trop épaisse pour représenter l’atmosphère jusqu’à la hauteur où se forment les nuages.

Pour nous, atomes imperceptibles, qui végétons dans cette légère couche d’air humide, il n’y a point d’ex-

pénétrer à une grande profondeur. Les sondages d’un kilomètre sont devenus possibles, et c'est avec l’intention d’explorer le sous-sol jusqu’à cette limite, que la ville de Paris fait exécuter deux nouveaux puits artésiens à la Villette et à la Maison-Blanche.

pression pour peindre notre petitesse et la faiblesse de nos moyens quand nous les employons à agir sur notre globe.

Et pourtant cet atome si faible a mesuré la terre, dont les dimensions l’écrasent; il a mesuré le soleil, un million de lois plus gros qu’elle ; il a calculé la distance qui le sépare de cet astre, dont ses faibles regards ne peuvent soutenir l’éclat; il a reconnu dans les milliers d’étoiles qui brillent au firmament autant de soleils répandus dans l’immensité de l’univers et emportant avec eux les globes sans lumière dont ils règlent tous les mouvements. Capable dans sa petitesse de s’élever à l’idée d’un espace sans bornes, la terre n’est plus aux yeux de sa pensée agrandie qu’un grain de sable perdu dans les espaces infinis.

N’y a-t-il pas là, Madame, de quoi faire bien des réflexions sur la supériorité de l’esprit humain, qui lui lait concevoir de si grandes choses, quand la nature semble l'avoir condamné à végéter dans un cercle si étroit? Pourtant je n’ajouterai pas un seul mot : souvenons-nous seulement, dans tout ce que nous aurons à dire sur les révolutions du globe, que nos moyens pour le modifier sont si faibles, qu’on peut à peine compter pour quelque chose l’influence qu’il nous a été donné de pouvoir exercer sur lui.

On distingue ordinairement dans le sphéroïde terrestre deux parties dont les limites ne sont fixées que d’une manière arbitraire : \° la masse interne, c’est-à-dire la partie centrale, à laquelle nous ne pourrons sans doute jamais parvenir; l’écorce minérale, qui sert d’enve-

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loppe à la masse interne, et dont l’observation ne peut nous faire connaître que la partie la plus superficielle : on peut imaginer que cette enveloppe est épaisse de 10 ou 12 lieues.

A ces deux parties principales nous joindrons, pour les étudier à part , 1° la masse des eaux , qui couvre plus des trois quarts de la superficie du globe; 2° la masse atmosphérique, partie gazeuse qui l’entoure et l’embrasse dans toute son étendue, en s’élevant à une hauteur indéterminée.

Nous parlerons d’abord de la masse interne.

Il n’est probablement personne qui ne se soit demandé plus d’une fois si la terre reste constamment à peu près la même dans toute son épaisseur, présentant vers son centre une suite de couches analogues à celles qu’on rencontre près de sa superficie , ou si , à une certaine profondeur, on trouve constamment sur tous les points du globe une seule et même substance qui en remplisse tout l’intérieur. Ces questions, que tout le monde se fait, les géologues n’ont pas manqué de se les faire; et pour y répondre ils ont imaginé les hypothèses les plus diverses. Ils ont supposé l’intérieur de la terre rempli d’eau , ou de gaz , ou d’une énorme masse de pierre aimantée, ou de métaux, soit solides, soit à l’état liquide. Diderot, cherchant surtout à s’expliquer faction magnétique de la terre, regardait la partie interne du globe comme formée d’un noyau vitrifié, sur lequel la coque extérieure mobile produisait, par son frottement, le même effet que les coussins d’une machine électrique sur son plateau,

Toutes ces hypothèses ne peuvent plus être soutenues aujourd’hui qu’on sait qu’elles sont incompatibles avec ce que des calculs incontestables peuvent nous apprendre sur la constitution de notre planète.

Nous connaissons en effet exactement le volume de la terre, et il nous est également possible de calculer sa masse : la physique nous fournit, pour arriver à cette connaissance, deux moyens différents et dont les résultats , qui s’accordent assez bien entre eux, donnent tous les deux une densité si considérable, qu’il devient nécessaire que l'intérieur du globe soit notablement plus dense que la croûte minérale, telle que l’observation nous la montre dans les couches supérieures. Ce n’est donc ni de gaz ni d’eau que la masse interne est formée, et ce n’est pas même des pierres les plus pesantes que nous connaissions, car, dans cette dernière supposition, le sphéroïde entier devrait avoir un poids deux fois moindre environ que celui que donnent les calculs dont nous avons parlé. Ces calculs, en effet, lui assignent un poids égal à cinq fois et demi environ celui d’un volume égal d’eau distillée, en d’autres termes, une densité qui serait représentée par 5,5, ou plus exactement par 5,44, celle de l’eau étant prise pour unité A, tandis que la densité des pierres que nous employons dans nos con-

1. Playfair estimait cette densité égale seulement à 4,7; Cavendish, par un moyen tout différent et susceptible d’une plus grande précision, l’avait trouvée de 5,5. Tout récemment, M. Reich, en opérant par la méthode de Cavendish, mais avec des instruments beaucoup plus parfaits, a trouvé 5,44. Tout porte à croire que les nombres auxquels on arrivera désormais ne différeront que très-peu de celui-ci.

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stru étions est toujours au-dessous de 3. La densité du granit d’Égypte et du porphyre, par exemple, est représentée par 2,76, celle du marbre de Carrare est 2,72, du quartz et du grès le plus lourd, 2,56, de la pierre de Saint-Cloud, 2,24, de la pierre d’Arcueil, 2,06, celle de la pierre de Saint-Leu enfin, 4,58 seulement. Toutes les roches, en un mot qui, dominent dans la composition des couches terrestres que nous avons pu explorer, ont une densité fort au-dessous de la densité moyenne du globe, d’où résulte la nécessité que les substances auxquelles on arriverait en pénétrant plus profondément aient une densité supérieure à cette moyenne, [/augmentation ne se fait pas sans doute brusquement, car si, comme tout le démontre, la terre était à l’état fluide lorsqu’elle a pris sa forme , les matières dont sa masse se compose ont dû s’y arranger en raison de leur pesanteur spécifique; de sorte que la densité des couches situées au-dessous de la mince croûte qui nous est connue irait en augmentant progressivement , de la surface vers le centre.

Les substances pesantes dont se compose la masse interne n’v existent probablement pas à l’état de solidité que leur donne la température qui règne à la surface du sol. Tout tend à prouver qu’elles y sont soumises à faction d’une chaleur capable de les tenir dans un état de fusion constante : c’est ce que pouvaient de tout temps faire supposer ces masses énormes de matières liquides que vomit le sein de la terre par le cratère des volcans.

Les sources minérales , Tes eaux thermales de toute

espèce, dont quelques-unes conservent presque la chaleur de l'eau bouillante en arrivant à la surface du sol, nous offrent de nouvelles preuves de la température qui règne à une certaine profondeur.

Non contents de ces considérations générales, qui pourraient ne présenter qu’une apparence trompeuse, plusieurs de nos physiciens et de nos géologues se sont occupés de déterminer par des mesures rigoureuses si réellement la chaleur des couches augmente à mesure qu’elles sont situées plus profondément, et ils ont re- ' connu qu’il en était ainsi , au moins pour les profondeurs auxquelles il nous est possible de parvenir.

Au nombre des observations les plus curieuses sur ce sujet, on doit d’abord citer celles de M. Trebra, inspecteur des mines en Saxe, qui, ayant occasion de visiter les cavités artificielles les plus profondes, a reconnu, après des expériences réitérées et faites avec le plus grand soin, que la température des roches s’élève constamment en proportion de la profondeur à laquelle on l’observe, et qui même a cru pouvoir établir que cette augmentation a lieu d’une manière régulière, et qu’elle est d’un degré par \ 00 pieds.

Un grand nombre d’autres observations, faites par différents géologues en plusieurs pays, ont toutes conduit à la même conclusion sur l’élévation de température des couches profondes; et les résultats auxquels elles ont conduit diffèrent de celui de M. Trebra en cela seulement que les observateurs n’ont pas cru pouvoir décider que l’augmentation de température eût lieu partout de la même manière, et qu’ils ont de plus remarqué

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que celle qui correspond à une profondeur donnée varie très-sensiblement suivant les localités.

Parmi nous, M. Cordier, qui s’est particulièrement livré aux recherches qui nous occupent, a cherché à établir la réalité de cette augmentation irrégulière de la chaleur des couches situées à une certaine profondeur. Il a cru apercevoir que la différence d’accroissement se trouve, dans certaines localités, surpasser du double ce qu’elle est dans d’autres.

En général, pourtant, l’augmentation de chaleur lui a paru plus rapide que ne l’avait trouvée M. Trebra, et la moyenne des observations qui lui sont propres lui ferait penser qu’elle peut aller à un degré par 22 mètres, ou 70 pieds environ. Ce dernier résultat cependant n’est donné par notre académicien que comme approximatif, les observations étant bien éloignées d’être assez nombreuses pour permettre de fixer aucune mesure définitive1.

Les observations faites dans les mines ne sont pas les seules qui puissent être invoquées en faveur de l’augmentation de chaleur des couches profondes, et un de nos plus célèbres académiciens (M. Arago) a trouvé le moyen de constater cette augmentation par des expé-

I. La profondeur à laquelle correspond une augmentation de température de 1° varie dans certaines limites avec le lieu des observations : elle dépend de la conductibilité pour la chaleur de la roche qui forme le sous-sol. Ainsi, tandis que pour les terrains stratifiés des environs de Paris elle est en moyenne de 31 mètres, elle dépasse 41 mètres dans le Gneiss de Freyberg , et se réduit à 12 mètres à Yakoutsk en Sibérie. Le voisinage d’un volcan actif ou éteint peut être aussi une cause puissante de perturbation.

riences qui ne laissent rien à désirer pour les profondeurs auxquelles elles s’appliquent ; son procédé consiste ** à prendre la température de l’eau des sources dite artésiennes, de celles qui viennent de profondeurs considérables, et qui, d’après la loi connue de l’équilibre de la chaleur, ne peuvent manquer de donner très-exactement la température des couches dans lesquelles elles ont séjourné. Le résultat des expériences assez nombreuses faites, tant par M. Ara go que par les physiciens qui se sont empressés de concourir à ses recherches, a été de nature à mettre hors de doute l’élévation de la . température dans les couches situées à une certaine profondeur au-dessous du sol.

Il semblera peut-être qu’employer tant de moyens divers pour s’assurer du degré de chaleur des couches terrestres situées au-dessous du sol, c’est prendre des moyens bien détournés pour arriver à une connaissance qu’on pourrait acquérir d‘une manière directe. Pourquoi ne pas creuser tout simplement jusqu’à ce qu’une cause quelconque forçât de s’arrêter, et ne pas suivre le conseil de Maupertuis, auquel Voltaire a tant reproché d’avoir demandé qu’on fît un trou jusqu’au centre de la terre? Ce serait assurément le moyen le plus sûr de savoir ce qui s’y trouve, et c’est dommage que l’entreprise soit impraticable.

Pour arriver seulement à \ 0 ou \ t lieues il faudrait un travail et des dépenses immenses. Cependant il serait bien curieux de tenter quelque chose dans ce genre, quand on devrait se borner à profiter des travaux exécutés dans les mines les plus profondes pour y enfoncer

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une sonde : on pourrait ainsi, avec une dépense qui n’excéderait pas celle que pourrait y consacrer un simple particulier, porter un thermomètre à 1500 pieds au moins au-dessous de ces cavités : ce qui devrait donner, même dans l’hypothèse de Trebra, une élévation de \ 5 degrés au-dessus de la chaleur des mines profondes : or, on sait que, dans quelques-unes de leurs excavations, la chaleur est déjà si forte, que les ouvriers sont obligés d’y travailler nus.

Au surplus, si quelque gouvernement voulait entreprendre de se livrer à des recherches qui seraient d’un si haut intérêt pour la science, il pourrait arriver à des résultats beaucoup plus concluants, et constater au moins si, à une distance très-voisine de la surface du sol, à quelques milliers de toises, par exemple, audessous des mines les plus profondes, la chaleur ne deviendrait pas telle, qu’elle s’opposerait à tout travail ultérieur.

Quoi qu’il en soit, ce que je viens d’exposer suffit pour établir un fait important : c’est qu’il est impossible de supposer que la terre n’ait pas d’autre chaleur que celle qui lui est communiquée par les rayons du soleil.

Dans cette supposition, en effet, on trouverait sous chaque latitude, à une certaine profondeur, une température qui serait la moyenne entre toutes celles qui se succèdent à la surface, et qui se prolongerait toujours la même, jusqu’aux plus grandes profondeurs. Mais les choses se passent autrement.

Il suffit bien, à la vérité, de s’enfoncer quelques pieds

au-dessous du sol pour rendre peu sensibles, les variations de température, comme tout le monde peut l’observer dans les caves un peu profondes1, et pour rendre ces variations rigoureusement nulles, il ne faut que descendre un peu plus bas2, comme cela se voit dans les

1. M. Quetelet, directeur de l’Observatoire de Bruxelles, a établi récemment dans cette ville un système d’observations analogues à celles qui se font depuis un grand nombre d’années à Paris, et il s’est attaché en particulier à déterminer les variations annuelles dans la température du sol à différentes profondeurs. Voici les résultats qu’il a obtenus pour 1834 et 1835 :