DENSITÉ MAXIMUM

MM. R. Lenz et Reszow! ont étudié expérimentalement la dilatation de l’eau de mer, la variation qu’elle éprouve selon sa teneur en sel et, par conséquent, sa température de densité maximum. La méthode consistait à enfermer dans un pycnomètre à long col calibré et gradué, sorte de thermomètre, des eaux de densités diverses, à les soumettre à une température connue et à mesurer l’augmentation de volume. Les eaux de mer étaient fabriquées artificiellement en dissolvant dans de l’eau distillée les divers sels composants en proportions convenables. On modifiait ensuite la densité en ajoutant de l’eau distillée. La densité était calculée par rapport à celle de l'eau distillée à Oo.

Huit séries d’expériences exécutées avec une très grande précision ont permis de dresser un tableau donnant, pour huit échantillons d'eaux de densités comprises entre 1,00710 et 1,03819, la variation de densité éprouvée de degré en degré entre 0c et 300, On a ainsi reconnu que pour chaque échantillon, la température { de densité maximum était :

lo —1,03842. ......... 1 53 10485200 — 30,6. 1,02998 .......... — 49,9 RE PNR — 30,7 1,02045 .......... — 10,2 A 0170 RU — 0,8 104300 407 — 0°,4 DOUTE 90,9

Relation entre le volume d’une eau de mer, sa température et son poids spécifique. — On a vu que M. Karsten?, en prenant pour unité l’unité de volume d’eau de mer à 17,5, a exprimé le volume de celle-ci à la température € par la formule :

17.5 Le même observateur a relié empiriquement le poids spécifique

1 R. Lenz, Uber die thermische Ausdehnung des Meerwassers aus den Beobachtungen des Herrn Res’ zow berechnet, Mémoires de l'Académie impériale des sciences de Saint- Pétersbourg, VII série, t. XXIX, no 4, 1881.

2 G. Karsten, Tafeln für Berechnung der Beobachtungen an den Küstenstationen, u. s. w., Kiel, 4874.

S # c'est-à-dire le poids du volume d’une eau de mer à t° divisé — 17.5

par le poids du même volume d’eau distillée à 170,5, au poids du sel contenu Q par litre au moyen de la formule :

Où :

La valeur constante 131 de Karsten est le coefficient de poids spécifique; Ermann la prend égale à 129.

Hann! a reconnu que la formule de Karsten ne donnait pas d’une façon sûre Le 0.1 p. 100 de la quantité de sel ; il s’est arrêté à la formule suivante pour représenter empiriquement la relation entre le poids spécifique, la salinité et la température de l’eau de mer :

Se — 1.02946 — 0.000006 (6.7 + t) & L 0.0077 (Q — 3.5),

dans laquelle le poids spécifique est pris par rapport à l’eau à Ov et la constante 1.02946 est le poids spécifique à 0° de l’eau de mer ayant une salinité moyenne de 3,5 p. 100.

Thorpe et Rücker* ont préféré la formule

Vi = 1 + 0.000057682 & + 0.0000060715 {2 — 0.000000032983 1°,

applicable entre 0° et 360 pour une eau de mer ayant une densité de 1,02867 à Oo.

D’après cette formule, et à l’aide de cette même eau de mer étendue jusqu'à posséder la densité 1,020 et concentrée par évaporation jusqu'à la densité 1,033, ils ont dressé une table servant à réduire à la température normale de 0° toute densité observée à des températures variant entre 00 et 36°. En ramenant par le calcul la

1 J. Honn, Das specifische Gewicht des Meereswassers in Beziehung auf die Theorie der Meeresstrümungen, Wien. Ber. (2) 1875 et Mittheil, d. k. k. geogr. ges. in Wien 4875, XVIII, 351-357.

= Proc. Roy. Society, XXIV.

table de Hubbard, pour les coefficients de dilatation de l’eau de mer à la température de 00, et en la comparant à celle de Thorpe et Rücker, on constate qu'elles sont mieux d'accord, pour les températures basses et les températures élevées, que pour les températures moyennes. Cette dernière offre certainement une précision plus grande. D'autre part, il résulte des expériences mêmes de Thorpe et Rücker que la loi de dilatation trouvée par eux n’est pas applicable à toutes les eaux de mer, quelle que soit leur salinité, et, que lorsqu’on tient à obtenir nne quatrième décimale exacte, il faut prendre en considération la teneur en sel.

M. Tornôüe! a admis pour le coefficient de poids spécifique K la valeur 131,9 + 0,058 avec une erreur probable de Æ 0,15 pour une seule détermination.

Emploi du poids spécifique pour la détermination de la saliji Quad e S 17.5 — 1

17.5 où Q = K (S17.5 — 1), on fait usage de l’aréomètre pour avoir le

17.5 poids d’une unité de volume d’eau de mer et en déduire la proportion de sel contenue dans cette unité de volume. Dans ce but, on réduit par le calcul l'indication fournie par l’aréomètre S4 à une ñ température normale Se, de manière à permettre de comparer le b,

poids de l’unité de volume ramenée à cette température normale et sa teneur en sel aux résullais expérimentaux oblenus sur un ou plusieurs échantillons particuliers pris à la température normale.

Ce mode de procéder laisse prise à quelques objections.

1. Les formules de passage de S; à Sz, sont basées sur la dilata-

tion par la chaleur mesurée expérimentalement d'un échantillon déterminé ; cette dilatation variant avec la teneur en sel et la teneur en sel de l'échantillon en expérience étant actuellement inconnue puisqu'on la cherche, on n’a pas strictement le droit d’appliquer à cet échantillon les formules empiriques mesurées sur un type diffé-

rent.

nité de l’eau de mer. — En s'appuyant sur la formule

1H. Tornüe, Chemistry, The Norwegian North-Atlantie Expedition, 1876-38, Il.

9. L'eau de mer, ainsi que l’a prouvé M. Schmelck ‘ n’est pas une dissolution dans des proportions variables d’eau douce, d’un mélange de divers sels à proportions mutuelles fixes. En d’autres termes, deux échantillons, chacun contenant une même proportion pour cent de sel À, sont susceptibles d’avoir respectivement cette quantité À composée d’une façon différente. Or on ignore linfluence que peut exercer cette différence sur les données physiques ayant servi à établir les formules de transformation de S ; à S4,. On ne peut

#! d; donc pas affirmer l’exactitude physique absolue de ces formules.

3. En admettant même l’homogénéité de composition de la proportion variable de sel contenue dans l’eau de mer, les différences des quantités de sel dans des échantillons divers sont tellement faibles que M. Tornôe?, d’une si haute compétence dans ces sortes de questions, conseille de ne jamais faire ces dosages de sel dans les conditions défavorables d’une installation à bord, mais de conserver les échantillons dans des flacons bouchés à l’émeri et mastiqués afin de les analyser à terre avec toutes les ressources d’un laboratoire. Ces différences presque insensibles correspondent à des variations considérables des conditions extérieures. Le but définitif que l’on se propose en étudiant la salure de la mer consiste à rechercher les relations qui existent entre cette salure et les conditions extérieures, et ces relations sont celles de grandes causes à petits effets. L’analyse chimique, même directe, est déjà un instrument peu délicat pour de si légères différences ; en lui substituant une approximation calculée et par voie indirecte, on introduit encore de nouvelles incertitudes et on remplace en quelque sorte un instrument à peine suffsant par un autre moins suffisant encore.

Il semble donc nécessaire pour avoir des données à l’abri de toute objection, d’analyser directement et. complètement chaque échantillon, en se rapportant non à des volumes mais à des poids, et comme il faut en définitive en revenir à des volumes, on devra par une expérience subséquente, mesurer directement le changement de volume apporté à un certain poids d’eau de l'échantillon en passant

1 L. Schmelck, On the solid malter in sea water, The Norw. North-Atl. Exped., IX. 2 H. Tornôe, On the amount of salt in the water of the Norwegian sea, The Norw. North-Atl. Exped., I, 75.

de la température £ au moment de la pesée à la température f' notée in suu.

Relation entre la densité de l'eau de mer et son niveau. — M. Bouquet de la Grye a fait servir la connaissance de la salinité et de la température de la mer, c’est-à-dire son poids spécifique au calcul de son niveau et à l'étude des courants qui la sillonnent.

« On peut, d’une façon générale, rechercher la forme que prend la surface de l’Océan suivant la salure et la température de toutes les parties qui le composent. Pour envisager d’abord un premier côté de cette question, doit-on continuer à appeler niveau moyen dans un port, le niveau obtenu par la moyenne d’un certain nombre de hauteurs prises dans toutes les saisons ? Évidemment non, parce qu'il n’y à ni équilibre de hauteur ni comparaison possible entre des eaux saturées différemment et ayant des densités variables suivant cette salure et leur température. On ne peut faire entrer dans la même moyenne les eaux douces qui au printemps s'étendent sur nos rivages et les eaux salées des autres saisons. En été, une onde marée dont la puissance est représentée par un poids et non par une hauteur, conduira à des chiffres différents de ceux de lhiver. Et que l’on ne pense point que les corrections afférentes à différentes chlorurations soient insignifiantes. Lorsqu'on recherche aujourd’hui un niveau moyen pour des opérations de nivellement, sa valeur doit être donnée au millimètre près, lorsqu'on veut mesurer la stabilité d’une côte, c'est encore cette approximation que l’on à en vue. Eh bien, pour une différence de 15°, on a avec la salure moyenne 0,004 m de différence par mètre de hauteur. Si la marée a 5 m, la seule correction due à la température donne des différences de 0,02 m; c’est la valeur entière de l'une des dernières ondes dont l’on tient compte.

« Quant à la correction due à la difiérence de salure, elle est beaucoup plus grande : à Honfleur, au Havre et surtout à Saint- Nazaire, la chloruration de l’eau peut faire passer la densité de 1,028 à 4,012 ; pour 5 m de marée, la correction est de 8 cm.

« Ce sont ces différences qui rendent si peu comparables les

1 Bouquet de la Grye, Recherches sur la chloruration de l’eau de mer, Annales de Chimie et de Physique, 5e série, XXV, 36, 1882.

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moyennes des hauteurs de la marée obtenues pour de longues périodes. A Brest, où le marégraphe fonctionne à l’embouchure de la Penfeld, les moyennes annuelles sont discordantes.

«°Ajoutons que lorsqu'il s’agit du niveau d'équilibre ?, il faut faire encore une correction qui est comme l’étiage du port, car ce dermer niveau reste le même pour une grande étendue de la mer, tandis que le bord de [a côte, par suite de circonstances locales, des étranglements qui empêchent le jeu des marées, etc., présente des surélévations diverses, mais cette correction ne s’applique ni aux mers sans marées ni aux pointes qui s’avancent dans l'Océan.

« Lorsqu'il s’agit de la recherche du niveau d’équilibre de la mer, il faut donc tenir compte de la densité et de l’étiage du lieu, et il y a lieu, dès à présent, de compléter les indications fournies par les marégraphes en y joignant pour chaque jour la température de la mer et le poids du chlore qu’elle contient au moment de la haute et de la basse mer. Si l’on trouve que les observateurs des marégraphes ne peuvent employer le dosage chimique, au moins doit-on leur donner un densimètre assez sensible pour arriver à une quatrième décimale exacte.

« Les résultats obtenus pourront être réduits ensuite au moyen d’un tableau de conversion à la densité correspondant à une même température.

n « La mer n’est point partout une surface de niveau, si nous appelons de ce nom celle qui serait indiquée par un nivellement géométrique ou celle que prendrait la mer elle-même si elle avait partout la même densité, abstraction faite de l’influence due à Pattraction des continents.

« On sait déjà que les mers qui ne communiquent pas largement avec les grands océans accusent des différences de niveau assez fortes; le nivellement de M. Bourdalouë partant de la Méditerranée et allant au golfe de Gascogne a donné des différences variables, car les sources d’informations dans les ports étaient peu précises; mais en somme, les chiffres obtenus accusent tous une surélévation de l'Océan.

« On a trouvé aussi par un nivellement que la mer de Suez était

1 Il importe de bien distinguer le niveau moyen de la surface d'équilibre, le premier

est égal au second augmenté de la force vive moyenne due aux lames, au vent, etc. (Bouquet de la Grye, loc. cût.).

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