î6 RÉVOLUTIONS DU GLOBE

et presque d’année en année, descendre vers leur pied, et envahir dans leur marche lente, mais sure, les champs, les prairies et les villages.

Relativement aux Alpes, particulièrement dans la Suisse, il est certain que les glaces ont gagné, depuis quelques années, d’une manière assez sensible.

Dans le bailliage d’Unterlaken, les neiges se sont emparées de quelques intervalles de montagnes où il y avait des pâturages, et elles ont obstrué entièrement un chemin qui conduisait au delà dans le Valais. Un petit village, dont le nom était Sainte-Pétronelle, a disparu, et les glaces couvrent le terrain où étaient ces habitations.

Comme les Alpes sont les montagnes à glaces les plus voisines de nous, et les mieux observées, on a été trèsporté à généraliser ces effets de peu d’importance, et qui probablement ne seront pas durables.

En effet, la tradition et quelques documents historiques apprennent que les glaciers de la Suisse, dont il est ici question, se sont élevés pendant environ un siècle, et ont gagné du terrain horizontalement, mais que, durant d’autres années, ils ont diminué en hauteur et eh étendue. Ainsi, l’on ne peut pas douter qu’il n’v ait une compensation ou des retours d’effets qui doivent rassurer les habitants voisins de ces lieux.

Il est certain, par exemple, que dans le temps même où les glaces ont gagné d’un côté, elles ont perdu de l’autre. Un magnifique portail de glace, d’où sortait un ruisseau abondant, et qui brillait parmi les glaciers du Grendelwaldt, a disparu entièrement.

DE L’ATMOSPHÈRE

Quant aux passages qu’on a reconnus, dans les régions polaires, être, depuis peu, devenus impraticables, on peut raisonnablement penser que c’est accidentellement qu’une plus grande quantité de glace s’v est trouvée rassemblée, et qu’un été plus chaud suffira pour les rendre aussi libres qu’ils ont pû l’être auparavant. Ce qu’il y a de certain, au surplus, c’est que le refroidissement du globe, quelque démontré qu’il soit, est devenu beaucoup trop lent pour qu’on puisse supposer qu’il produise des effets sensibles sur l’augmentation des glaciers.

Au lieu de voir dans les glaciers les tristes effets d’une cause destructrice qui aurait déjà fait disparaître la vie dans une partie considérable du globe, il est plus philosophique de les considérer comme le moyen que la nature a employé, dans beaucoup de lieux, dès le commencement de l’état actuel des choses, pour se procurer d’immenses réservoirs propres à devenir la source des fleuves, qui, s’en échappant en grandes masses, et qui, traversant une étendue considérable pour se rendre à la mer, rafraîchissent et fertilisent les campagnes de tous les pays qu’ils parcourent.

Il est constant que ces amas de glace conservent les eaux qui servent à l’entretien des sources de ces grands fleuves qui arrosent une grande partie de l’Europe, ou l’on manquerait d’eau sans cette ressource de la nature. Supposez, madame, un instant que les glaciers des Alpes n’existent pas; en les supprimant nous ôterons à cinq grands fleuves, à un grand nombre de moyens, et à une infinité de ruisseaux permanents, leur source intaris-

sable; car l’eau qui tombera en pluie sur ces montagnes, si elies sont moins élevées, s’écoulera aussitôt pour produire des inondations désastreuses, ou sera dissipée en vapeurs : mais les neiges et les glaces la fixent, l’accumulent, la maintiennent, et, ne la laissant s’écouler que peu à peu et d’une manière permanente, la mettent dans la disposition la plus propre à fertiliser les campagnes qu’elle traverse pour se rendre dans la mer.

Avant que Fourier nous eût appris que la température de nos espaces planétaires est de 40 degrés audessous du point de la glace, on supposait que le froid allait augmentant toujours progressivement, et l’on avait calculé qu’à 18,000 mètres au-dessus de Paris, on trouverait un froid de 82 degrés; à 120,000 un froid de 300 degrés. Aujourd’hui on sait, comme nous avons vu ( voyez lettre première), que le froid , après avoir augmenté jusqu’à une température de 40 degrés au-dessous de zéro, n’augmente plus, quelque haut qu’on s’élève.

C’est au froid qui règne dans les hautes régions de l’air qu’est due la formation des nuages, qui sont le résultat de la condensation de la vapeur aqueuse qui se trouve dans l’air; comme cette vapeur est d’un tiers plus légère que l’air, elle tend continuellement à s’élever, et monterait indéfiniment, si, à une certaine hauteur, le froid ne la condensait et ne la ramenait à l’état liquide. Dans cet état, elle reste quelques temps suspendue, et forme les nuages; puis elle retombe sous la forme de pluie : de sorte qu’aucune particule d’eau n’est perdue par suite de l’évaporation.

DE L’ATMOSPHERE

Il n’en est pas de môme relativement au calorique, à l’arrivée et à la sortie duquel l’atmosphère ouvre sans cesse un libre passage. La transmission du calorique qui nous est lancé par le soleil se fait directement par voie de rayonnement, mais celle qui a lieu, au contraire, de la terre dans l’espace environnant, se fait et par le même moyen et par le déplacement de chaque molécule, qui, aussitôt qu’elle est échauffée, s’élève indéfiniment.

Elle a lieu aussi, mais très-peu, par la transmission lente de molécule à molécule.

Le second mode de refroidissement, celui qui se fait par le déplacement successif des molécules échauffées, est le plus important, surtout à cause de l’influence évidente qu’il exerce sur la production des vents. En effet, si une masse d’air un peu considérable se trouve simultanément échauffée , elle s’élèvera dans l’atmosphère, et les couches voisines se précipitant pour prendre sa place, il en résultera un vent plus ou moins soutenu, etc.

La terre perd-elle plus de calorique qu’elle n’en reçoit, ou bien, au contraire, en reçoit-elle plus qu’elle n’en perd? C’est une question du plus haut intérêt, et que Fourier a, de nos jours, complètement résolue ; il a démontré avec une certitude mathématique que le globe se refroidit, quoique ce soit bien lentement, et d’une manière tout à fait insensible. Pour peu que ce refroidissement fût considérable, l’astronomie fournirait un moyen certain de l’évaluer. En effet, la longueur de l’année étant déterminée par la révolution de la terre

autour du soleil, si notre globe se refroidit, cette révolution doit être plus rapide, et la longueur de l’année doit diminuer. Or, on connaît quelle était cette longueur du temps d’Hipparque, célèbre astronome qui, il y a deux mille ans, a dressé des tables très-exactes d’astronomie. Il résulte de ces tables que, de son temps, le jour n’était pas plus court qu’il ne l’est maintenant de de seconde décimale, c’est-à-dire de minute dont on en compterait 100 à l’heure, quantité réellement inappréciable. Le sphéroïde terrestre perd encore du calorique par les eaux thermales , qui en amènent sans cesse à sa surface, et surtout par les éruptions volcaniques.

Si l’émission progressive de la chaleur terrestre n’a plus aucune influence sur nos climats, d’autres causes peuvent les modifier : tels sont les changements produits à la surface du sol, parle défrichement et la culture des terres, dont l’effet est de les échauffer. Cette considération explique comment plusieurs pays ont pu jadis être soumis à une température beaucoup moins élevée que celle qui y règne aujourd’hui. La France et l’Allemagne, parexemple, semblent jouir aujourd’hui d’un climat beaucoup plus tempéré qu’au temps des Romains.

C’est ce que semblent indiquer les descriptions qui nous en restent et la nature des plantes qui, comme la vigne, y prospèrent maintenant, et qui ne pouvaient y croîlre dans ce temps-là.

On explique cette différence par l’influence qu’a dû exercer sur la température le défrichement des forets

D E L’A T MOBPHÈRE.

qui couvraient notre pays, et qui ont fait place aux champs cultivés; la théorie de la chaleur a montré, comme nous l’avons vu, que cette cause pouvait réellement produire les effets qu’on lui attribuait depuis longtemps.

Au surplus, on ne peut alléguer les mômes raisons pour l’Italie, qui, dès lors, était aussi bien cultivée au moins qu’elle peut l’être maintenant; et pourtant Horace, dans une de ses odes où il peint les rigueurs de l’hiver, parle du montSoracte, dont le sommet est blanchi par les neiges , et des forêts, fatiguées du poids des glaces dont elles sont couvertes .

Certainement aujourd’hui l’Italie ne lui fournirait pas l’occasion de faire de pareils tableaux. S’il est vrai que le voisinage de la Germanie, au temps où son climat était si rigoureux, devait refroidir l’Italie, quoique peutêtre il soit difficile de comprendre comment, par suite de cette cause seule, la différence ait pu être si considérable, peut-être y aurait-il une recherche curieuse à faire sur ce sujet1.

Le baromètre prouve que le poids d’une colonne d’air depuis la terre jusqu’à la plus haute élévation de l’atmosphère, équivaut à celui d’une colonne semblable d’eau de dix mètres de hauteur : le poids total de l’atmosphère est donc égal au poids d’une masse d’eau suffisante pour

1. Le tableau tracé par Horace pourrait bien ne se rapporter qu’à un hiver plus rigoureux que les autres , et en effet différents passages des auteurs de la même époque semblent indiquer pour l’état normal de la saison froide aux environs de Rome quelque chose de moins sévère.

entourer le sphéroïde terrestre à dix mètres d’élévation. Par conséquent, si l’air se condensait et tombait liquide sur la terre, il n’augmenterait pas d’une quantité bien notable la masse des eaux actuellement existantes, et l’on voit, de plus, que son volume n’est que le millième de celui du sphéroïde.

L’atmosphère, considérée comme agissant sur la mer et sur la terre, joue un rôle assez important: outre les actions chimiques qu’eile exerce sur la masse des eaux en leur cédant une partie de l’air sur-oxygéné qui entre dans sa composition, et sur la terre par la décomposition des minéraux, elle agit mécaniquement en enlevant les corps secs et légers pour les transporter au loin; c’est elle qui forme les dunes, et change ainsi la surface entière de plusieurs contrées; c’est elle qui, soulevant les vagues de l’Océan , est la cause première de l’action qu’il exerce sur ses rivages. Elle renferme, de plus, la cause des~phénomènes électriques qui détruisent si fréquemment le sommet des hautes montagnes.

Les plus étonnants produits de l’atmosphère sont ces pierres qui tombent assez fréquemment à la surface de la terre, sans qu’on ait pu jusqu’ici indiquer d’une manière satisfaisante leur mode de formation ou leur origine.

L’histoire fait mention de pluies de pierres qui, dès l’antiquité la plus reculée, avaient frappé d’étonnement ceux qui en avaient été témoins. Tite-Live^ Pline et plusieurs autres écrivains en citent des exemples positifs. On n’en a jamais douté dans le moyen âge , et Cardan particulièrement parle d’un phénomène semblable qui

DE L’ATMOSPHÈRE

eut lieu en 154 0. Sur 4,200 pierres tombées, il y en avait, suivant lui, une du poids de 120 livres et une autre de 60.

Ce n’est que dans le dernier siècle que la difficulté d’expliquer la chute des pierres de l’atmosphère a conduit nos physiciens à nier absolument un phénomène sur lequel ils auraient dû, tout au plus, suspendre leur croyance : mais, loin d’apporter cette sage réserve dans leur décision, ils ont pendant longtemps repoussé, avec le plus dédaigneux mépris, tout ce qu’on leur a présenté sur ce sujet.

Cependant les observations se multipliaient, et les hommes qui avaient vu ces pierres, qui avaient failli être écrasés par leur chute, ne purent se résoudre à croire, sur l’assurance des savants, qu’ils n’avaient rien vu, entendu, ni senti, de ce que leurs sens leur avaient appris. Les faits, d’ailleurs, se répétèrent si souvent dans la dernière moitié du dix-huitième siècle, qu’il est inconcevable qu’on n’y ait pas fait plus d’attention. Il y eut des exemples bien constatés de chutes de pierres en Bohême en 1753, près de Paris en 1768, et à Sienne en 4794; il en tomba dans deux endroits de l’Europe en 4796 ; deux ans après le même phénomène fut observé à Confaté, à Bénarès ; enfin tout récemment un physicien distingué, qui s’est occupé à recueillir les exemples de chutes de pierres , a trouvé qu’à la fin du dix-huitième siècle, et lorsqu’on niait ce phénomène avec le plus d’opiniâtreté, on pouvait en compter jusqu’à 4 50.

Ce qui aurait dû surtout convaincre nos savants de la

réalité du phénomène qu’ils ne voulaient pas admettre, c’est que toutes ces pierres étaient étrangères au sol où on les rencontrait; qu’elles étaient entièrement différentes de toutes celles que les physiciens et les chimistes connaissaient jusque-là ; enfin , qu’elles avaient entre elles les plus grands caractères de ressemblance, bien que recueillies à des époques très-différentes et dans des lieux très-éloignés ; ajoutez à cela que les témoins s’accordaient sur les circonsfances accessoires; tous les avaient vu tomber de l’atmosphère, dans un temps d’éclairs, et surtout dans l’explosion de ces météores lumineux dont la production accompagne souvent les orages, et plusieurs d’entre eux les avaient recueillis encore chaudes peu d’instants après leur chute.

Enfin l’évidence des faits a triomphé de toutes les préventions, et la chute des pierres de l’atmosphère n’est plus contestée aujourd’hui. Ce qui a surtout contribué à vaincre l'obstination des plus incrédules, c’est l’existence d’un métal qui s’v trouve à l’état natif, ce qu’on n’avait jamais jusqu’ici rencontré au même état dans aucun autre corps. Cette preuve, qui ne pouvait être appréciée que par les chimistes, devait avoir par cela même plus de poids sur leur conviction, puisque les témoignages sur ce point étaient nécessairement donnés par des gens instruits, et que d’ailleurs tous les chimistes qui pouvaient se procurer de cqs pierres étaient à portée de vérifier par eux-mêmes leur composition intime.

L’existence du phénomène étant une fois reconnue, il arriva (ce qui toujours a lieu en pareille circonstance )

DE L’ATMOSPHÈRE

que les savants, qui d’abord ne voulaient pas l’admettre, parce qu’ils ne le comprenaient pas, ne manquèrent pas d’en proposer des explications qui leur paraissaient très-claires.

L’un d’eux, niant l’origine aérienne de ces pierres, suppose qu’elles sont seulement mises à découvert, et tirées de terre par le voisinage de la foudre. Mais d’où la foudre les tirerait-elle , s’il est vrai qu’on n’en rencontre nulle part de semblable à la surface de la terre ni dans son intérieur? Il faudrait pourtant qu’elles se trouvassent à quelques pouces tout au plus de profondeur. Et par quelle singularité 11e se montreraient-elles jamais à la surface du sol que quand le tonnerre viendrait les y chercher ?

Des raisons semblables s’opposent à ce qu’on leur attribue une origine volcanique, car les parties constituantes qui entrent dans leur composition n’ont aucune espèce de rapport avec les produits rejetés par les volcans sur quelque point de la terre que ce soit.

Frappés de l’extrême ressemblance qui nécessite qu’on donne a toutes ces pierres une origine commune , et convaincus de F impossibilité de la leur assigner sur aucun point de la terre , Laplace et Biot n’ont trouvé rien de plus satisfaisant que de les faire venir de la lune, en supposant quelles nous soient lancées par quel ques- uns des volcans qui brûlent à la surface de notre satellite.

Ces deux savants 11e manquent pas de raisons assez plausibles pour appuyer leur opinion; car, calculant sur le petit volume de la lune qu’elle doit exercer une

attraction beaucoup moindre sur les corps qui sont à sa surface , faisant entrer aussi le peu de résistance que peut présenter Fatmosplièrë de la lune, qui doit être extrêmement rare, ils sont arrivés, si je ne me trompe, a cette conclusion: qu’il suffirait qu’une pierre fût lancée de la surface de la lune avec une force égale au double tout au plus de celle qu’un canon de fort calibre donne à son boulet , pour qu’elle sortît de la sphère d’attraction du satellite , qu’elle entrât dans celle de notre planète et tombât infailliblement à sa surface.

On a proposé sur la formation des aérolithes une troisième opinion qui paraît réunir en sa faveur plus de probabilités que les deux précédentes; cette opinion consiste à considérer les aérolithes comme de très-petites planètes circulant dans les espaces de notre système solaire, et dont quelques-unes, entrant de temps à autre dans la sphère d’activité de notre globe, se précipitent vers nous, et traversent notre atmosphère avec une rapidité qui suffit pour les enflammer.

Aucun indice ne nous montre que l’air ait, dans la durée de la période actuelle, éprouvé une modification appréciable, malgré la respiration continuelle des animaux et des végétaux; mais, dans les époques antérieures, l’atmosphère pouvait bien présenter une composition assez différente de celle quelle nous offre aujourd’hui; il est même très-vraisemblable, ainsi que je vous fai déjà fait remarquer à Toccasion des plantes fossiles, que l’acide carbonique entrait pour une proportion considérable dans ses éléments à l’époque où paru-

rent à la surface du globe les premiers êtres organisés, et que c’est parce que la végétation puissante de cette époque l’a dépouillée peu à peu d’une grande partie de son carbone, quelle est enfin devenue propre a la respiration des vertébrés à sang chaud.

NOTES

NOTE Irc.

Les questions relatives à la température du globe terrestre, entrevues par les philosophes anciens, n’avaient jusqu’ici été susceptibles d’aucune solution satisfaisante, et l’esprit humain, sur cette matière, comme sur toutes celles qu'il aborde d’une manière prématurée, s’est jusqu’à ces derniers temps successivement promené d’une erreur à l’erreur opposée.

Ainsi , tandis que Buffon , trop préoccupé de l’hypothèse d’un feu central encore brûlant sous l’écorce refroidie des corps planétaires , attribuait à la chaleur dont ces corps ont dû jadis être pénétrés une influence presque exclusive sur la température de leur surface , d’autres physiciens , niant jusqu’à la réalité de cette chaleur primitive dont tout prouve l’existence, voulaient expliquer par la seule influence delà chaleur solaire l’état thermométrique du globe tout entier.

l)es vues aussi exclusives ne peuvent plus être admises. Il est démontré, aujourd’hui, que des causes diverses influent sur les températures du globe terrestre , et on peut même assigner avec une grande précision le rôle que joue chacune d’elles.

Fourier, a fondé de nos jours la théorie mathématique de la chaleur. Faisant usage d’une méthode de calcul de son in-

vention , appropriée. au nouvel ordre de phénomènes qu’il voulait étudier, il est parvenu à reconnaître les lois suivant lesquelles ils se manifestent. Aucun géomètre n’a appliqué jusqu’ici avec plus de profondeur l’analyse mathématique à l’investigation des grands phénomènes de la nature; aucun, depuis Newton, n’a ouvert des voies aussi neuves à l’étude de la philosophie naturelle.

Donner une idée des résultats obtenus par Fourier sur la chaleur du globe , ce sera exposer l’ensemble de nos connaissances sur ce sujet ’.

c( Notre système solaire est placé dans une région de l’univers dont tous les points ont une température commune et constante , déterminée par les rayons de lumière et de chaleur qu’envoient tous les astres environnants. Cette température planétaire est peu inférieure à celle des régions polaires du globe terrestre.

« La terre n’aurait que cette même température du ciel , si deux causes ne concouraient à l’échauffer :

« L’une est l’action continuelle des rayons solaires, qui pénètrent toute sa masse et entretiennent à la superficie la différence des climats.

u L'autre est la chaleur intérieure qu’elle possédait lorsque les corps planétaires ont été formés, et dont une partie seulement s’est dissipée à travers la surface.

u Occupons-nous successivement de ces deux dernières causes de la chaleur terrestre , que nous considérerons d’abord chacune à part, comme si elle agissait seule.

« Et d’abord , qu’arriverait-il si la terre, n’ayant eu primitivement que la température de l’espace dans lequel elle est plongée, était exposée depuis un très-grand nombre de siècles

1; L’exposé que nous allons donner est extrait d’un mémoire inséré par Fourier dans les Annales de chimie et de physique (oct. 1824); Si sur quelques points j’ai cru devoir donner des développements qui m’ont paru indispensables pour les lecteurs auxquels mon livre est destiné ; dans d’autres il m’a paru que je n’avais rien de mieux à faire que de transcrire textuellement les expressions de Fourier. Ces pagesont indiquées par des guillemets;

NOTES

l’action des rayons solaires? Pour la solution de cette question, on doit évidemment distinguer les effets produits à l’extrême surface , de ceux qui devraient avoir lieu à des profondeurs plus ou moins considérables. Quant aux premiers, rien de plus simple.

« Les alternatives de la présence et de l’absence du soleil auront, dès l’origine des choses, déterminé des variations diurnes et annuelles, semblables à celles que nous observons maintenant. Tout détail sur ce sujet serait superflu; tout le monde comprend en effet comment la surface échauffée par la présence du soleil au-dessus de l’horizon doit se refroidir chaque soir après le coucher de cet astre. La cause des variations annuelles est aussi évidente. Dans nos climats, le soleil étant pendant l’été plus longtemps chaque jour au-dessus de l’horizon , et dardant ses rayons plus directement sur nos têtes , il doit résulter de cette double cause un échauffement plus considérable que celui qui a lieu dans l’hiver, temps où le soleil , malgré sa proximité de la terre, y produit - moins d’effet. Depuis longtemps la science considère ces phénomènes , au moins dans leur généralité. Remarquons seulement que la différence entre la chaleur des jours et celle des nuits, entre celle de Tété et celle de Thiver, pour chaque région , ne pouvait être expliquée que par la considération de l’influence qu’exerce sur elle la température des espaces planétaires , que personne avant Fourier n’avait seulement cherché à évaluer.

« Les effets périodiques dont nous venons de parler ne se remarquent qu’à l’extrême surface : et il suffit de pénétrer à quelques pieds au-dessous , pour les voir sensiblement modifiés.

« En vertu d’une loi générale de la nature , les couches placées immédiatement au-dessous de la superficie lui soutirent une partie de la chaleur qui lui est communiquée par le soleil ; et le même effet se produit de proche en proche , jusqu’à une profondeur qui dépend essentiellement du temps qui s’est écoulé depuis l’époque où la cause échauffante a commencé à agir.

« Mais ces couches échauffées par l’imbibition de la chaleur de la superficie ne peuvent plus être soumises aux mêmes variations de température que cette dernière. Pour rendre cette vérité sensible, considérons une profondeur telle, que la chaleur communiquée à la surface ne puisse y pénétrer q iv après plusieurs jours. Là, évidemment, les variations diurnes ne se feront plus sentir. La température n’y sera jamais ni si chaude que pendant le jour, ni si froide que pendant la nuit, mais prendra un degré intermédiaire qui ne dépendra immédiatement que d’une moyenne entre la chaleur de plusieurs jours et la fraîcheur de plusieurs nuits consécutives. Un thermomètre placé à cette profondeur (qui est celle de la plupart de nos caves) ne variera donc pas- dans l’espace de 24 heures , comme il le ferait à la surface , et restera immobile pendant un temps qui peut égaler l’étendue d’une saison, marquant constamment une température moyenne, fournie par la totalité des jours et des nuits de cette saison.

u Si nous descendons plus bas encore, nous arriverons à des couches où la transmission de la chaleur solaire ne pourra s’opérer qu’après un temps assez considérable pour que l’alternative des saisons ne s’y fasse plus sentir; de sorte qu’on y aura une température fixe qui sera la moyenne entre celle des saisons, c’est-à-dire exactement celle qu’on obtiendrait en prenant la valeur moyenne de toutes les températures observées à' chaque instant à la surface pendant un grand nombre d’années.

u Cette température fixe des lieux profonds une fois établie pour chaque point de la terre à une certaine distance de la surface, il n’a pu manquer d’arriver (en vertu de cette loi , par suite de laquelle un corps chaud mis en contact avec un corps froid cède de sa chaleur à ce dernier) qu’elle finît par se propager toujours la même pour chaque point , jusqu’aux plus grandes profondeurs , de manière que le résultat final de l’influence solaire, après un temps suffisamment prolongé , ne peut manquer d’être l’établissement d’une température fixe pour chaque lieu de la terre , se proion-

NOTES

géant toujours la même, à partir du point où les variations périodiques cessent de se faire sentir jusqu’au centre de la terre.

« Il est inutile de rappeler que cette température fixe étant le résultat des variations périodiques de la superficie, et donnant exactement pour chaque lieu la valeur moyenne de toutes les températures qui se succèdent à la surface pendant une longue suite d’années , ne changera plus , une fois établie, quelle que soit la longueur du temps pendant lequel se prolongera l’afflux des rayons solaires.

u Dans l’état final dont nous venons de parler, toute la chaleur qui pénètre par les régions équatoriales est exactement compensée par celle qui s’écoule à travers les régions polaires, de sorte que la terre rend aux espaces célestes toute la chaleur qu’elle reçoit du soleil.

« L’état final de la masse dont la chaleur a pénétré toutes les parties est exactement comparable à celui d’un vase qui reçoit par des ouvertures supérieures le liquide que lui fournit une source constante, et en laisse échapper une quantité précisément égale par une ou plusieurs issues.

« Concluons de ce que nous venons de dire que, si la terre avait été exposée pendant un temps très - considérable à la seule action des rayons du soleil, on observerait., dans toute la profondeur de la couche superficielle qui nous est accessible, une température variable avec la latitude, qui ne changerait pas sensiblement lorsqu’on s’enfoncerait en suivant une ligne verticale.

u Si l’action des rayons solaires n’avait pas été prolongée assez longtemps pour que réchauffement fût parvenu à son terme , la température des lieux profonds ne serait pas uniforme j usqu’au centre de la terre ; elle décroîtrait à mesure qu’on pénétrerait plus bas. Mais , dans aucune supposition , l’influence des rayons solaires ne peut déterminer un échauffement qui augmente avec la profondeur, c’est-à-dire rendre les couches profondes plus chaudes que celles qui sont superficielles. »

Toutes les vérités précédentes, dont le raisonnement ne peut qu’indiquer l’existence, Fourier les a démontrées avec toute

la rigueur mathématique. Il a même donné des formules à l’aide desquelles on peut arriver sur chaque point à des résultats aussi précis que ceux que donnerait l’observation immédiate la plus soignée.

Éclaircissons ceci par un exemple :

Nous venons de faire voir, et nous aurions pu d’ailleurs donner comme une chose évidente d’elle- même, que la profondeur à laquelle la température devient constante et uniforme pour chaque lieu dépend, entre autres choses, de la durée de la période qui ramène les mêmes effets à la surface; que, par exemple, il faut pénétrer plus bas pour se soustraire à l’influence des saisons que pour cesser de sentir celle du jour et de la nuit ; mais il serait impossible de déterminer par le raisonnement seul le rapport exact qui existe entre la durée de la période et la profondeur à laquelle il faut pénétrer pour s’y soustraire. Ce rapport, le calcul seul peut le fournir ; il nous indique que les variations diurnes ne se font sentir qu’à une profondeur dix -neuf fois moindre que celles où l’on cesse d’observer les variations annuelles.

Tous les effets de la chaleur du soleil sur la terre sont modifiés par la superposition de l’atmosphère et par la présence des eaux. Les grands mouvements auxquels ces fluides sont sujets en rendent la distribution plus uniforme.

L’air et les eaux exercent encore sur la chaleur terrestre une action d’un autre genre : comme corps transparents placés à la surface du globe, ils augmentent sa température. Offrant en effet un passage assez libre à la chaleur lumineuse, ils présentent un obstacle plus grand à la sortie de celle que la terre exhale ensuite dans l’espace. L’air et l’eau produisent ainsi à peu près l’effet d’un verre ordinaire qui entourerait un corps exposé au soleil , ou l’effet des doubles vitres sur la température de nos appartements.

Passons à une autre cause de la température du globe.

Des observations nombreuses, et aujourd’hui suffisamment constatées , prouvent que sur chaque point de la terre les températures fixes des lieux profonds sont croissantes à mesure qu’on descend à de plus grandes profondeurs. Or, nous

NOTES

avons vu que cette élévation de la température, fixée dans le sens de la profondeur, ne peut en aucune manière être le résultat de l’action prolongée desrayonsdu soleil. La cause qui donne aux couches profondes une température fixe de plus en plus élevée est donc une source intérieure de chaleur constante ou variable, placée au-dessous des points du globe où l’on a pu pénétrer. Cette cause pénétrant jusqu’à la surface de la terre élève sa température au-dessus de celle qui serait le résultat de la seule action du soleil. Mais l’excès de température communiqué à la superficie par cette cause est aujourd’hui presque nul. C’est ce que Fourier a démontré avec une rigueur mathématique.

Car, circonstance remarquable, à peine avons-nous eu acquis quelque certitude sur l’existence du foyer central , que la théorie de ce grand géomètre nous a fourni les moyens d’arriver aux résultats les plus curieux sur toutes les conséquences qu’on, peut en tirer.

Peut-être, au premier aspect, paraîtra- t-il étonnant que, ne connaissant ni la nature du foyer de la chaleur interne, ni son intensité, ni la profondeur à laquelle il est situé, nous ne puissions rien déterminer relativement à l’influence qu’il est susceptible d’exercer sur la surface. Mais cette influence ne dépend directement d’aucune des circonstances que nous venons d’indiquer ; et pour la calculer rigoureusement il suffit, 1° d’avoir la mesure exacte de l’élévation de la température dans les couches situées immédiatement au-dessous du sol; 2° de connaître le degré de facilité avec lequel la chaleur peut pénétrer chacune des substances qui les composent.

Il n’est pas nécessaire en effet de beaucoup de réflexion pour comprendre que le foyer central , quel qu’il puisse être , et quelle que soit sa position, ne pouvant exercer d’influence sur la surface de la terre que par l’intermédiaire des couches les plus superficielles , l’effet qu’il produira aura un rapport immédiat et nécessaire avec son mode d’action sur ces dernières; qu’il réchauffera d’autant plus la surface, qu’il fera croître d’une manière plus rapide la température des couches situées au-dessous d’elle , et réciproquement.

Ce que le raisonnement ne fait qu’indiquer , on peut encore ici le déterminer avec la plus grande précision à l’aide des formules analytiques, et le secours qu’on peut en tirer pour ce cas particulier est tel que c’est aujourd’hui pour les géomètres une même chose de savoir comment la chaleur croît, à mesure qu'on s’enfonce au-dessous du sol , ou de connaître l’excès de température que le foyer central communique à la surface; l’une de ces connaissances conduit immédiatement à l’antre.

Or, on peut mesurer, pour chaque localité, l’accroissement de température à partir de la surface, on peut donc connaître aussi pour chaque localité l’excès de température produit par la chaleur centrale.

Toutes les observations recueillies et discutées par les plus savants physiciens de nos jours nous apprennent que l’accroissement de température des couches placées au-dessous de la surface est d’environ un degré par 30 mètres , terme moyen. Dans un globe de fer, un pareil accroissement donnerait seulement un quart de degré centésimal pour l’élévation actuelle de la température de la surface. Par suite de l’influence du feu central, cette élévation est bien faible et presque insensible ; cependant celle que la terre éprouve est beaucoup moindre encore. En effet, les couches de l’écorce minérale ne sont pas de fer, mais de substances qui offrent beaucoup moins de facilité à la transmission de la chaleur. Or, réchauffement du sol est (pour une même élévation dans le sens de la profondeur) directement proportionnel à cette facilité : d’où résulte que si, comme cela est vraisemblable, les substances dont l’enveloppe supérieure de la- terre est formée conduisent huit fois moins bien la chaleur que le fer, l’excès de la chaleur communiquée à la surface par le foyer interne ne sera que d’un trente-deuxième de degré centésimal, quantité tout à fait insignifiante.

Lorsqu’on examine attentivement , et selon les principes connus, toutes les observations relatives à la figure de la terre, on ne peut douter que cette planète n’ait reçu à son origine une température très -élevée; d’un autre côté, les observa-

NOTES. 357

tions thermométriques montrent que la distribution actuelle de la chaleur dans l’enveloppe terrestre est celle qui aurait eu lieu si le globe , primitivement très-chaud , s’était ensuite progressivement refroidi, jusqu’à l’état dans lequel nous le trouvons maintenant. L’accord de ces deux genres d’observations fournit, comme on le voit, l’argument le plus fort de l’origine ignée de notre planète. Mais, comme nous venons de le voir, ce feu central, dont on ne peut plus guère aujourd'hui contester l’existence, ne produit plus à la surface du sol que des modification^ insensibles.

Tout prouvant que les autres corps planétaires ont la même origine que la terre, nous ne pouvons douter que les conséquences auxquelles nous sommes arrivés relativement à notre globe ne leur soient applicables.

En appliquant cette conclusion , mathématiquement prouvée , à tous les corps planétaires , on trouve que dans tous le foyer de chaleur, bien que encore brûlant à l’intérieur, doit être sans influence sensible sur la température de la surface : d’où il résulte que chez tous la chaleur de la superficie doit dépendre presque exclusivement de leur distance au soleil , de la manière dont ils présentent les différentes parties de leur surface aux rayons de cet astre, ainsi que de l’état de ia superficie , la présence ou l’absence d’une atmosphère ou d’une grande quantité d’eau à leur surface pouvant surtout produire des différences très-sensibles.

C’est surtout l’ignorance où nous sommes de ces dernières circonstances qui s’oppose à ce que nous puissions assigner rigoureusement la température de la surface de chaque planète. Tout ce que nous pourrions faire serait de déterminer d’une manière assez approchée le degré de chaleur qu’acquerrait le globe terrestre s’il était substitué à chacune d’elles. Cependant, pour les corps situés aux extrémités du système solaire, l’incertitude n’existe plus. L’impression des rayons du soleil sur ces planètes étant extrêmement faible à cette grande distance , on peut -être assuré que la température de leur surface n’est que de très-peu supérieure à celle des espaces planétaires, par conséquent qu’elle est soumise à un froid incorn-

patible avec l’existence de la vie, telle que nous la yoyons sur la terre. Ce résultat est surtout évident pourüranus, qui, éloigné du soleil de (560 millions de lieues, no peut être réchauffé par les rayons de cet astre.

Ces considérations suffisent pour faire voir combien Buflon s’est écarté de la vérité dans ses conjectures sur l’état présent, passé et futur, de la température des corps planétaires. Les erreurs dans lesquelles il est tombé sur ce sujet proviennent:

1° De ce qu’il s’est complètement mépris sur la rapidité du refroidissement total des masses échauffées : il a été conduit à supposer cette rapidité incomparablement plus grande qu’elle ne l’est réellement. Ainsi , il admet qu’il n’a fallu que quatre mille ans à la terre pour passer de la température de l’eau bouillante à celle qu’elle a maintenant, et quatre mille ans ne seraient pas suffisants pour faire baisser cette temperature d’un dixième de degré.

Ajoutons qu’il n’a pas connu cette loi du refroidissement en vertu de laquelle un corps d’un volume aussi considérable que celui du corps planétaire doit nécessairement être depuis longtemps refroidi à sa surface, pendant que son intérieur est encore brûlant.

2° De ce qu’il n’a accordé aux rayons solaires qu’une puissance beaucoup trop bornée. Ainsi, tandis qu’il suppose que notre terre deviendra inhabitable aussitôt que, par l’évaporation de sa chaleur interne, elle sera réduite à celle qui lui viendrait du soleil, il est prouvé au contraire que la chaleur qui nous vient de cette dernière source est aujourd’hui , à très-peu près, la seule qui influe sur nos cliipats ,-et qu’elle suffira pour les maintenir constamment les mêmes pendant un temps immense.

Pour que nos climats changeassent d’une manière sensible, la surface de la terre restant toujours la même, il faudrait, en effet, ou que notre soleil vînt à diminuer de chaleur, ou que notre système solaire tout entier fut transporté dans une région de l’univers dans laquelle la température des espaces planétaires fût sensiblement différente de celle où nous sommes plongés.

NOTES

Buffon s’était proposé d’indiquer d’une manière exacte le temps qui devait être nécessaire à chaque corps planétaire pour passer d’un état de fusion produite par la chaleur à un froid incompatible avec la vie.

Aujourd’hui , grâce à la théorie de la chaleur, rien ne serait si facile que de résoudre cette question de la manière la plus précise , et de déterminer ainsi l’âge des planètes , si nous avions quelque moyen d’apprendre quelle a été leur température initiale : faute de cette connaissance, nous ne pouvons rien déterminer, et nous sommes forcés de nous contenter d’indiquer quelques résultats propres à donner une idée du temps immense qui a dû s’écouler depuis l’origine de notre système planétaire.

Fourier, cherchant à établir la durée des temps nécessaires pour que des corps solides semblables et semblablement échauffés parviennent au même état quand, après avoir été élevés à une même température , on les plonge dans un même milieu , est arrivé à ce résultat remarquable que la terre , une fois échauffée à une température quelconque, et plongée dans un milieu plus froid qu’elle, ne se refroidit pas plus, dans l’espace de 1,200,000 années, qu’un globe d’un pied de diamètre, formé de matières pareilles et placé dans les mêmes circonstances, ne le ferait en une seconde , c’est-à-dire que , dans cet espace de temps réellement immense, sa température n’aura pas varié d’une manière appréciable. On voit par ce résultat avec quelle lenteur les changements généraux s’opèrent dans l’intérieur des planètes. La durée de ces grands phénomènes, dit Fourier, répond aux dimensions de l’univers ; elle est mesurée par des nombres du même ordre que ceux qui expriment les distances des -étoiles fixes.

Une fois familiarisé avec l’idée de ces nombres effrayants , on ne sera plus étonné d’apprendre que , quelle que soit l’influence exercée à la surface du sol par la chaleur interne , cette influence persistera pendant un temps illimité, et qu’il s’écoulera plus de 30,000 années avant qu’elle soit réduite à la moitié de ce qu’elle est maintenant. A la vérité , au com-

mencement des choses, les variations ont dû être beaucoup plus rapides; mais, depuis l’époque dek temps historiques les plus reculés, tous les grands phénomènes relatifs à la terre ont pris un caractère de stabilité extrêmement remarquable. 11 est rigoureusement démontré que depuis l’école grecque d’Alexandrie jusqu’à nous la température de la surface terrestre n’a pas diminué, par suite du refroidissement de sa masse interne, de la trois-centième partie d’un degré de chaleur.

Concluons de ces différentes réflexions qu’après avoir diminué pendant un temps intense, l’influence de la chaleur interne du globe, quelque immense qu’elle puisse être, ne produit plus à sa surface qu’un effet insensible; que cet effet, tout faible qu’il est, ne se dissipera pourtant totalement qu’après un temps illimité, puisque, rigoureusement parlant , il persistera toujours de plus en plus faible jusqu’à ce que la chaleur interne soit totalement dissipée.

Quoique l’effet de la chaleur interne ne soit plus sensible la surface de la terre, la quantité totale de cette chaleur, qui se dissipe dans un temps donné, comme une année ou un siècle , peut se mesurer ; et Fourier, qui l’a déterminé , a montré qu’elle était encore assez considérable : celle qui traverse durant un siècle un mètre carré de superficie et se répand dans les espaces célestes pourrait fondre une colonne de glace qui aurait pour base ce mètre carré et une hauteur d’environ trois mètres.

Le même géomètre a déterminé la quantité de chaleur dont les oscillations déterminent, chaque année, l’alternative des saisons pour chaque point du globe; cette quantité, en supposant que l’enveloppe terrestre fût de fer forgé, serait, pour un mètre carré de superficie, équivalente à celle qui fondrait une colonne de glace ayant pour base ce mètre carré, et pour hauteur trois mètres ; c’est-à-dire que la quantité de chaleur qui, chaque année, produit à Paris l’alternative des saisons, serait, dans cette supposition , sensiblement égale à celle que perd le globe terrestre pendant un siècle, par suite de l’évaporation de sa chaleur interne : mais l’enveloppe du globe

NOTES

terrestre étant formée de substances qui conduisent beaucoup moins bien la chaleur que ne le ferait le fer forgé, la déperdition annuelle est réellement moins considérable.

Il est très-important d’observer que la température moyenne d’un lieu peut subir, par suite de causes accidentelles, des variations incomparablement plus sensibles que celles qui proviendraient du refroidissement séculaire du globe.

L’établissement et le progrès des sociétés humaines, l’action des forces naturelles, peuvent changer notablement , et, dans de vastes contrées , l’état de la surface du sol, la distribution des eaux et les grands mouvements de l’air; de tels effets sont propres à faire varier dans le cours de quelques années la valeur de la température moyenne d’une manière trèssensible. En général, le défrichement et la culture des terres, l’établissement des villes, les travaux à l’aide desquels on donne aux fleuves et aux rivières un cours déterminé, le dessèchement des marais, en un mot, tout ce qui résulte ce. progrès de la civilisation , tend à augmenter la température d’un pays. C’est ce qui paraît être arrivé jadis pour la Germanie, qui, du temps de Tacite, était beaucoup plus feoide que de nos jours, et, à une époque toute récente, pour les États-Unis, dont le climat paraît s’être très -sensiblement adouci depuis un demi- siècle. Ces faits incontestables, qui paraîtraient au premier aspect contredire l’hypothèse du refroidissement progressif du globe terrestre, ne prouvent évidemment rien contre elle, puisqu’ils- dépendent de causes locales dont la théorie de la chaleur ne peut faire apprécier l’importance avec assez d’exactitude, tandis que cette même théorie "prouve , comme nous venons de le voir, que l’influence du feu central est à peu près nulle à la surface.

Considérons maintenant une troisième cause de la chaleur terrestre, celle qui réside dans la température des espaces planétaires. Supposons pour un instant que le soleil et tous les corps planétaires cessent d’exister; la région du ciel dans laquelle notre système solaire était placé aura une certaine température que marquerait un thermomètre placé dans un de ses points.

Indiquons les faits principaux qui ont conduit Fonder à reconnaître l’existence de cette chaleur propre aux espaces planétaires, indépendante de la chaleur primitive que le globe a pu conserver.

« Pour acquérir la connaissance de ce singulier phénomène, « il faut examiner quel serait l’état thermométrique de la « masse terrestre si elle ne recevait que la chaleur du soleil ; « et pour rendre cet examen plus facile, on peut d’abord sup- « poser que l’atmosphère est supprimée : or, s’il n’existait « aucune cause propre à donner aux espaces planétaires une « température commune et constante , c’est-à-dire si le globe « terrestre et tous les corps qui forment le système solaire « étaient placés dans une enceinte privée de toute chaleur, « on observerait des phénomènes entièrement contraires à « ceux que nous connaissons ; les régions polaires subiraient ('.un froid immense, et le décroissement des températures, « depuis l’équateur jusqu’aux pôles, serait incomparablement « plus rapide et plus étendu.

« Dans cette hypothèse du froid absolu de l’espace, s’il est « possible de la concevoir, tous les effets de la chaleur, tels « que nous les observons à la surfacé du globe, seraient dus « à la présence du soleil; les moindres variations de la dis- « tance de cet astre à la terre occasionneraient des change- « ments très-considérables dans les températures ; l’interrnit- « tence des jours et des nuits produirait des effets subits et « totalement différents de ceux que nous observons. La surit face des corps serait exposée tout à coup , au commence- « ment de la nuit, à un froid infiniment intense; les corps « animés et les végétaux ne résisteraient point à une action « aussi forte et aussi prompte, qui se reproduirait en sens « contraire au lever du soleil.

a La chaleur du soleil conservée dans l’intérieur de la masse « terrestre ne pourrait point suppléer à la température exté- « rieure de l’espace, et n’empêcherait aucun des effets que l’on t< vient de décrire; car nous connaissons avec certitude (ainsi t< que nous venons de le voir), par la théorie et les observait tions * que l’effet de cette chaleur centrale est devenu depuis

NOTES

«longtemps insensible à la superficie quoiqu’il puisse être « très-grand à une profondeur médiocre.

« Nous concluons de ces dernières remarques , et principa- « lement. de l’examen mathématique de la question , qu’il « existe une cause physique toujours présente qui modère les « températures à la surface du globe terrestre, et donne à cette « planète une chaleur fondamentale, indépendante de l’action « du soleil et de la chaleur propre que sa masse intérieure a « conservée : cette température fixe que la terre reçoit ainsi « de l’espace diffère peu de celle que l’on mesurerait aux pôles « terrestres ; elle est nécessairement moindre que la tempéra- « ture qui appartient aux contrées les plus froides; mais dans « cette comparaison l’on ne doit admettre que des observa- « fions certaines , et ne point considérer les effets accidentels « d’un froid très-intense qui serait occasionné par l’évapora- « tion, par des vents violents et une dilatation extraordinaire « de l’air i.

« Après avoir reconnu l’existence de cette température fon- « damentale de l’espace, sans laquelle les effets de la chaleur « observés à la superficie du globe seraient inexplicables , « nous ajouterons que l’origine de ce phénomène est pour « ainsi dire évidente. Il est dû au rayonnement de tous les « corps de l’univers, dont la lumière et la chaleur peuvent « arriver jusqu’à nous, les astres que nous apercevons à la « vue simple, la multitude innombrable des astres télescopi- « ques ou des corps obscurs qui remplissent l’univers , les « atmosphères qui environnent ces corps lumineux , la malt tière rare et disséminée dans diverses parties de l’espace^ «concourant à former ces rayons, qui pénètrent de toutes « parts dans les régions planétaires. On ne peut pas concevoir

1. C’est de cette manière qu’on doit expliquer ce qu’a rapporté le capitaine Parry, qui dit avoir observé un froid de 50 degrés à l’île de Melville.

Nota. Dans tous les résultats obtenus par Fourier, les températures sont évaluées en degrés de Réaumur. Nous avons oublié d’en avertir. Il est d’autant plus important de réparer cette omission, qu’elle peut donner lieu à de fausses idées;

(( qu’il existe un tel système de corps lumineux ou échauffés, « sans admettre qu’un point quelconque de l’espace qui les « contient acquiert une température déterminée.

« Le nombre immense des corps célestes compense les in- « égalités de leurs températures , et rend l’irradiation sensi- « blement uniforme.

« Cette température de l'espace n’est pas la meme dans les « différentes régions de l’univers, mais elle ne varie pas dans « celles où les corps planétaires sont renfermés, parce que les « dimensions de cet espace sont incomparablement plus pe- « tites que les distances qui les séparent des corps rayon- « liants. Ainsi , dans tous les points de l’orbite de la terre, « cette planète trouve la même température du ciel.

« Il en est de même des autres planètes de notre système, u Elles participent toutes à la température commune; qui est « plus ou moins augmentée pour chacune d’elles par l’impres- « sion des rayons du soleil , selon la distance de la planète u de cet astre. »