DIXIÈME LEÇON

LA CHALEUR

Messieurs,

Une des conditions physiques essentielles de l'existence des êtres vivants, c'est la chaleur. Tout animal, toute plante qui ne reçoit plus une quantité suffisante de vibrations calorifiques, tombe tout d'abord en vie latente et finit même par succomber si la privation de calorique dure trop longtemps.

Nous devons donc nous attendre à trouver dans les eaux une certaine quantité de chaleur dont les variations auront sur la vie une influence forcément considérable.

Suivant Tordre que nous avons adopté jusqu'à présent, nous allons examiner ensemble d'abord l'appareil expérimental qui nous a permis de nous rendre compte de la calorification des eaux, puis les résultats fournis par les expériences et enfin l'application & la biologie de ces résultats.

Dès 1720, Marsigli cherchait à connaître la température des profondeurs. Aristote avait affirmé que la mer était plus chaude dans les fonds qu'à la surface. Buffon en 17S0 avait au contraire remarqué qu'un plomb de sonde, venant de la profondeur, donnait à la main une sensation marquée de fraîcheur.

En 1749, Ellis prenait des températures profondes sur la côte d'Afrique. Il enfermait un thermomètre dans un tube de fer dont les deux extrémités se fermaient automatiquement quand le fond était atteint. Il ramenait donc, en même temps que

Hegnard i8

l'instrument, une certaine quantité d'eau à la température de la profondeur, ce qui maintenait le thermomètre sans variation et permettait de le lire avec l'espoir qu'il n'avait pas varié pendant son trajet à travers des eaux plus chaudes.

Parrot, Forster, Cook, Irving et lord Mulgrave firent des mesures avec le même dispositif. De Saussure, puis Pérou se servirent d'un thermomètre enveloppé d'une substance qui conduisait mal la chaleur.

A ce moment, on remarqua que la pression de l'eau pouvait avoir sur l'exactitude du thermomètre une influence fâcheuse et, en 1832, Dupetit-Thomas enveloppa le sien dans un tube de métal résistant et clos hermétiquement.

Bravais et Martins agirent de même, mais ils se servirent d'un thermomètre à maxima et à minima de Walferdin.

Toutes les températures prises ainsi doivent êtres rejetées. Les tubes protecteurs ne tenaient pas, les appareils se réchauffaient en remontant, le résultat que l'on lisait était toujours trop élevé.

La théorie d'Arago d'ailleurs régnait alors en maîtresse; on pensait que le maximum de densité de l'eau de mer était à 4"*. L'eau qui remplissait les abîmes devait donc être à i"" et, puisque les instruments de mesure étaient trop imparfaits pour le constater, on l'admettait théoriquement.

Malheureusement le maximum de densité de l'eau de mer n'est pas à 4°. On ne peut dire même à quelle température il est, car il varie avec la salure. Il n'est pas en un seul point ce qu'il est aux autres, car nous verrons que la salure est partout différente dans les Océans.

Quand s'installèrent les grandes expéditions océanographiques du Lightning, du Porcupine et du Challenger j il fallut bien trouver des thermomètres précis qui fussent en rapport avec le merveilleux matériel qu'emportaient ces navires : la physique avait fait de grands progrès et les constructeurs Casella, Negretti et Zambra apportèrent les appareils à peu près parfaits dont il sera question tout à l'heure.

LA CHALEUR

Quand on veut prendre la température de la surface de la mer rien n'est plus simple. On descend un seau au bout d'une corde, on ramène de l'eau, on y plonge un thermomètre et on lit. Dans la marine on se sert d'un tube à clapet qui permet d'aller chercher l'eau un peu plus profondément, un peu au-dessous de la surface qui reçoit jçJJJJ "^^fS./ / directement les rayons du soleil (fig. 131). " nfî'M

On a même pensé (fig. 132) à disposer un thermomètre sur les flancs mêmes du bateau ou sur les parois d'une

Fig. 131. — Seau à clapet pour prendre la température de la surface de la mer.

Fig. I3Î. — Observatoire thermométrique placé le long de Testacade d*un quai.

estacade ; on a ainsi un observatoire fixe auquel on peut se reporter constamment pour connaître à tout moment les variations de la température de la mer.

Les Allemands emploient dans leurs ports et dans leurs observations maritimes un thermomètre dû à Meyer. Cet instrument a été rendu aussi paresseux et aussi peu sensible que possible par le procédé suivant : son réservoir est entouré d'une boule en caoutchouc durci, corps très mauvais conducteur de

la chaleur. On le descend à la mer : il lui faut une heure et demie pour s'équilibrer avec la température de celle-ci. On le retire ensuite et on lit le degré qu'il marque. Il est évident que la lenteur avec laquelle ce thermomètre évolue permet de le retirer de l'eau sans qu'il change, mais cette lenteur même le rend tout à fait inapplicable à une expédition sur un navire.

Les thermomètres que je viens de vous décrire ont d'ailleurs un défaut commun et capital. Leur réservoir de verre se laisse comprimer; il chasse alors le mercure dans le tube supérieur, ce qui donne des températures beaucoup trop élevées. En immergeant un thermomètre à 3650 mètres il marque 5* de trop. Voici une expérience typique et inoubliable.

Je mets dans notre réservoir à pression un thermomètre à maxima dont Tindex restera au point le plus haut qu'aura atteint le mercure. Je ferme l'appareil et je le pousse à 600 atmosphères, ce qui équivaut, vous vous en souvenez, à une descente de 6000 mètres dans Teau. Puis j'ouvre, voyez le thermomètre; son index s'est élevé et est resté à 155" et l'eau de notre bloc est à 14". C'est tout simplement que le réservoir de verre comprimé a chassé le mercure sans qu'il y ait la plus minime élévation de température. D'ailleurs vous pourrez reproduire le môme résultat en pressant simplement sur le réservoir d'un thermomètre avec vos doigts. Vous verrez le mercure sauter rythmiquement avec vos pressions.

A partir du moment où ce fait fut connu les constructeurs tâchèrent évidemment d'y remédier.

C'est dans ce but que J. Paxton construisit, pour être immergé, un thermomètre composé de deux spires d'argent soudées autour d'une spire d'or; la contraction ou la dilatation d'une telle spire la fait s'enrouler ou se dérouler, et en plaçant à l'extrémité un style on peut lire ou même enregistrer les changements de température. i

Seulement un pareil instrument, même composé de métaux inattaquables, ne séjourne pas impunément dans l'eau de mer, il est rapidement hors d'usage. Et puis, la différence de com-

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pressîbilité des métaux qui le composent est telle que, dès 3000 mètres environ, il donne plus de 5** d'erreur. Aussi n'est-il plus employé du tout aujourd'hui.

Wheatstone imagina pour le Porcupine un thermomètre très analogue, mais plus compliqué encore, il était relié au navire par un câble électrique et il répétait ses indications sur un cadran situé à bord, on pouvait donc le lire sans cesse. Il eûtété parfait s'il n'eût été ni si cher, ni si délicat.

C'est alors qu'intervint le thermomètre Miller- Casella dans lequel un réservoir superficiel supportait seul la pression et en préservait celui du thermomètre (fig. 133).

Le thermomètre Miller-Casellaest formé d'un tube creux et fermé. A chacune de ses extrémités se trouve un réservoir A et C. A est rempli d'un mélange d'alcool, de créosote et d'eau : audessous se trouve un grand index de mercure qui remplit toute la courbure inférieure du tube.

Au-dessus on voit une nouvelle couche de liquide qui finit par aboutir au réservoir C dont le haut est rempli d'une couche d'air qui sert de coussin pour permettre les mouvements du liquide.

Sur chacune des extrémités de la colonne mercurielle, se trouve un index de fer muni d'un ressort qui le fait rester à la place où le mercure Fig. 133. — Ther-