tu

oPo

basse température qu'il a rencontrées dans sa course à travers la mer, mais il ne vous indique nullement la chaleur d'une couche donnée.

Je ne vous ai pas dit encore comment l'action de la pression se trouvait annihilée dans cet instrument.

Autour du réservoir A se trouve une chemise de verre remplie d'alcool amylique au-dessus duquel on a laissé une bulle d'air. C'est cette chemise qui porte la pression, et grâce à la bulle d'air elle ne la transmet pas au réservoir situé au-dessous.

Malgré cet avantage, le thermomètre Miller- Casella a bien des inconvénients.

D'abord, je viens de le dire, c'est un simple thermomètre à maxima et à minima. Ensuite il est délicat, il casse souvent, même après avoir été préalablement essayé à la presse hydrau-

Fig. 134. - Méca- ,. ^ , .1 .1,1

nisœe qui pré- lique. Le mouvement du navire, de la descente, cr^de^^ia^pres- ®*^-' ^^^^ souvent remuer les index qui reviension le thennomè- nent dans des situations quelconques. Sans

tre Millcr-Casella. . a • j x 1. 1 4

compter que souvent ces mdex tombent en A ou en C, ce qui fait que l'outil est à jamais hors de service.

Malgré ces défauts le thermomètre Casella a rendu de grands services aux expéditions du Porcupine et du Challenger, On en attachait des séries le long d'un câble qu'on immergeait. Mais la délicatesse de l'instrument, les ménagements qu'il fallait prendre étaient tels qu'on dut parfois passer une journée entière pour pratiquer une opération complète.

Tous ces inconvénients ont à peu près disparu dans le thermomètre presque parfait que nous devons à Negretti et Zambra (Kg. 133).

Il est formé d'un réservoir autour duquel se trouve une double chemise remplie de mercure et contenant une bulle d'air. C'est une application du système Miller-Casella.

Au-dessous, se trouve la colonne mercurielle. Elle est rétrécie en un point A, au-dessous duquel se trouve une sorte de diver-

LÀ CHALEUR

ticulum en forme d'ampoule. Supposons qu'on retourne le thermomètre. La colonne se rompra en A et tombera en R. C'est la hauteur de cette colonne, qu'on lira dès lors à l'envers, qui indiquera le degré de température.

Elle est du reste d'un calibre assez petit ' pour que les variations de longueur qu'elle subira à la remontée, si elle rencontre des couches chaudes, soient tout à fait insignifiantes.

Tout le mécanisme consistera donc à faire retourner le thermomètre au moment voulu.

On a employé pour cela plusieurs procédés.

Dans le plus simple, le premier employé, le thermomètre était attaché sur une planchette liée au câble de la sonde. La rapidité de la chute du plomb était telle que la planchette ne la suivait pas, le thermomètre restait droit (fig. 136).

Quand on relevait le plomb, la planchette tombait (fig. 137) et le thermomètre se trouvait par ce fait même retourné.

C'était bien simple, mais que d'accidents pouvaient survenir? Un arrêt dans la descente, un simple ralentissement suffisaient pour retourner le thermomètre prématurément et un instrument excellent se trouvait donner des résultats déplorables.

L'amiral Magnaghi proposa un procédé beaucoup plus simple.

Le tube de cuivre qui contient le thermomètre T est contenu dans un cadre en cuivre A Fig. i35. (fig. 138). Il peut pivoter dans ce cadre.

En haut se trouve une hélice qui, en tournant, se visse elle-même sur la plaque D qu'elle finit par traverser. Son prolongement s'enfonce dans l'armature du thermomètre qu'elle tient redressé.

Thermomètre Negretli et Zambra.

Quand on descend l'appareil le long du câble F, dans Teau, rhélice tourne dans un tel sens qu'elle tend à se visser et par

Fig. 13C. — Premier procédé employé Fig. 137. -- Position du thermomètre pour le retournement du thermomè- quand on le remonte,

tre Negretti. — Position du thermor mètre à la descente.

conséquent à fixer le thermomètre. Mais, dès qu on remonte, l'hélice n se met à tourner en sens contraire, elle se dévisse, finit par abandonner le thermomètre qui pivote par son propre poids, et se trouve retourné.

LA CHALEUR

Un ressort placé en A le fixe dans sa nouvelle position. La figure 139 représente la même disposition d'apparéîl appliquée à une autre forme du thermomètre Nègre tti.

€Jf

Fig. 138. — Appareil à retournement Fig. 139. — Dispositif destiné à produire de Tamiral Magnaghi. le retournement d'un thermomètre

Negretli.

Comme il peut arriver que Thélice ne se mette pas en mouvement, que la vis se rouille et ne fonctionne pas, on a imaginé de retourner le thermomètre au moyen d'un anneau messager envoyé autour du câble de descente. C'est ainsi qu'on procédait à bord de V Hirondelle et abord du Talisman,

Ce thermomètre était tenu à angle par un fil de chanvre que cassait le messager en arrivant, le thermomètre se retournait aussitôt et à coup sûr. En disposant le long du câble une suite de thermomètres, on avait de cette sorte la série de toutes les températures des couches d'eau en une seule opération. Le messager cassait successivement tous les fils des appareils et il était assez large pour que ceux-ci pussent facilement passer dans son anneau (fig. 57).

Je ne vous parle ici, Messieurs, que pour mémoire de l'instrument électrique proposé par W. Siemens, instrument qui fut utilisé sur le Blake et dont on ne s'est plus servi ensuite tant il est délicat à manier à bord d'un navire. Il était basé sur la résistance électrique d'un fil variant avec sa température. Deux bobines de résistance égale étaient rattachées à un pont de Wheatstone. L'une des bobines était plongée dans la mer au bout d'un câble électrique contenant deux fils très soigneusement isolés. La seconde, placée sur l'autre branche du pont, était retenue à bord et plongée dans un bain d'eau ordinaire. Le pont était en rapport avec un Thomson marin et un courant fixe était envoyé dans tout l'appareil. Le miroir déviait, caries deux bobines, étant à des températures différentes, offraient au courant une résistance différente.

On ajoutait alors de la glace dans le bain où plongeait la bobine n** 2, jusqu'à ce que le miroir fût revenu au 0*. A ce moment les deux bobines étaient certainement à la même température, il suffisait donc de prendre la température du bain du bord, c'était celle de la région où plongeait la bobine immergée.

C'était bien compliqué, inapplicable pendant les temps un peu gros et le long fil métallique du câble prenait des températures qui n'étaient pas celles de la région où plongeaient les bobines : les résultats étaient, de ce chef, altérés.

En attendant mieux, on ne se sert aujourd'hui que de l'appareil Negretti et Zambra.

De quelque manière qu'on ait recueilli la température, il

LA CHALEUR

faut la représenter en courbes ou en schémas qui seuls peuvent donner une notion de la réalité, les longues colonnes de chiffres ne représentant rien du tout à Toeil ou à l'esprit.

Si on veut représenter les différentes températures d'une même couche horizontale de l'Océan, on prend la carte de cet Océan et on y marque des isothermes formées par la jonction

Fig. 140. — Planisphère représentantf par teintes équivalentes, les températures de la surface des différents Océans.

des points où l'observation a montré qu'il existait une même température (fig. 140).

Si on veut représenter la température d'une tranche verticale en un point donné, on se sert d'un quadrillage sur lequel on prend les abscisses pour marquer la profondeur et les ordonnées pour la température. La courbe se trouve alors être par sa forme la représentation exacte des variations de la température. Il y a, dans les Reports du Challenger^ 258 courbes de cette nature. J'en reproduis une ci-contre, réduite par la photogravure (fig. 141). Elle vous montre avec quel soin les sondages étaient faits ; elle vous donne aussi une idée de la dé-

croissance de la température avec la profondeur dans les eaux océaniques.

Enfin quand on veut représenter, non plus la variation de la

es «

température sur un seul point vertical, mais bien la variation de toute une tranche d'un Océan d'un point à un autre, on réunit tous les sondages exécutés sur cette tranche, soit à une profondeur donnée, soit sur le fond variable, comme cela est

LA CHALEUR

montré par la figure 142, qui indique les différentes températures du fond de FOcéan comparées à la hauteur de ce fond lui-même, laquelle est figurée par la courbe inférieure.

Fig. 143. -— Courbes des températures prises à travers rOcéau Atlantique par ie

Talisman.

C'est avec ce matériel et ces procédés qu'on est arrivé, par un nombre considérable de sondages, à connaître la température dans un grand nombre de points des mers et à en faire la topographie calorifique.

Aujourd'hui encore, et en dehors de toute expédition scien-

28e LA VIE DANS LES EAUX.

tifique spéciale, les capitaines de plusieurs lignes de paquebots relèvent avec soin les températures de Teau sur leur trajet et l'océanographie tire de leurs résultats des connaissances pré* cieuses pour rétablissement de la carte des courants.

Examinons donc tout d'abord ce qu'est la température à la surface.

Elle dépend d un nombre très considérable de circonstances variables : les courants, la conductibilité de l'eau, les venls régnants, les chutes de pluies, la communication avec les mers glaciales, l'action même du soleil.

Il y a peu à attendre pour réchauffement des couches superficielles de la pénétration des rayons solaires. Nous savons en effet que, tout en se laissant traverser par les rayons calorifiques, l'eau en arrête une quantité considérable. Les physiciens ont étudié particulièrement ce phénomène et ils ont vu que, dès le premier millimètre d'eau, la plus grande partie des rayons calorifiques est absorbée. Supposons une quantité de chaleur égale à 100** envoyée par du platine incandescent. On la fait traverser un millimètre d'eau, 94 parties sont immédiatement absorbées et 6 seulement continuent leur trajet. Il en résulte que le second millimètre d'eau ne reçoit que 6/100 de la chaleur envoyée.

Seulement cette chaleur pourra suivre sa route dorénavant sans subir d'absorption bien notable ; le second millimètre ne la diminuera que faiblement et ainsi de suite. Elle est dite dès lors thermankée.

La réflexion à la surface, l'absorption dès le premier millimètre sont donc cause que la quantité de chaleur solaire rayonnante qui pénétrera dans les fonds est insignifiante.

Nous avons voulu répéter pour l'eau de mer en couche un peu épaisse ce qu'avaient vu les physiciens pour l'eau distillée et nous nous sommes servi d'un dispositif très analogue à celui que nous avions employé pour l'étude de l'absorption de la lumière.

En L (fig. 143) se trouve la source de chaleur lumineuse

Fig. 143. ^ Appareil pour étudier la pénétration de la chaleur rayonnante à ' travers des couches d'eau de mer de plus en plus épaisses.

qui tantôt était la lumière électrique, tantôt la lumière oxhydrique. Cette dernière même nous semble préférable à cause de sa fixité plus grande.

Les rayons calorifiques parallèles étaient envoyés sur un miroir M incliné à 45 degrés ; ils étaient par conséquent réfléchis verticalement et envoyés à travers un grand tube T noirci intérieurement et ayant 1 mètre de haut. Parallèlemient à ce grand tube et communiquant avec lui se trouvait un tube t en verre, gradué, permettant de mesurer exactement la hauteur de Teau dans le tube T. Deux robinets RR' permettaient d'introduire Teau de mer dans l'appareil. A la partie supérieure, se trouvait une pile thermo-électrique de Melloni munie de son collecteur P et communiquant par des fils avec un galvanomètre. Dans la réalité le galvanomètre était placé à une grande distance de l'appareil et ses indications lues avec un viseur. Le dispositif étant ainsi organisé on lançait le rayon lumineux à travers le tube vide. La quantité de chaleur qui agissait sur le galvanomètre était celle qui avait résisté à l'absorption par le miroir M et par la glace garnissant le fond du tube.

On notait la déviation galvanométrique, puis on introduisait une couche d'un décimètre d'eau. Nouvelle lecture du galvanomètre et ainsi de suite de décimètre en décimètre jusqu'à 1 mètre en procédant très vite pour éviter réchauffement de l'eau et des parois de l'appareil.

Si nous appelons 100 la quantité de chaleur qui avait traversé le premier décimètre d'eau, 70 sera celle qui subsistera après le deuxième, 55 après le troisième, 50 après le quatrième, 45,5 après le cinquième, 43 après le sixième, 41 après le septième, 40 après le huitième, 39 après le neuvième, 38 1/2 après 1 mètre.

La chaleur thermanisée n'aura donc été diminuée que de 6 dixièmes par son passage à travers 1 mètre d'eau. C'est ce que représente la courbe qui contient les résultats que nous venons d'exprimer et qui est figurée ci-contre (fig. 144).

Mais il n'en est pas de même de l'absorption de la chaleur

LA CHALEUR

totale : si en effet nous représentons par 100 la quantité de chaleur qui a traversé le premier millimètre d'eau, nous devrons représenter par 2,000 la quantité de chaleur tombée sur le miroir M et sur la glace qui ferme le tube.

Fig. 144. — Graphique exprimant l'absorption de la chaleur par une couche d'eau de mer d'épaisseur toujours croissante.

Ces expériences et les chiffres qui en résultent sont donc éloquents pour nous. Ils nous démontrent que ce n'est qu'à la surface que les rayons solaires échauffent i'eau des Océans d'une façon notable et que les profondeurs demeureraient glacées, s'il ne se faisait une circulation et un brassage continuels dans la masse des mers. C'est, d'ailleurs, ce que la suite va nous démontrer.

Rbgnard. 19

Si nous examinons la température de la surface même de la mer nous la trouvons plus faible aux pôles qu'à Téquateur; il fallait nous y attendre. La diminution se fait d'abord lentement entre les tropiques, puis d'autant plus rapidement qu'on s'élève davantage en latitude.

Un principe reconnu de tout le monde c'est qu'une mer est d'autant plus froide qu'elle communique plus librement avec les Océans polaires. C'est ce qui fait que l'hémisphère nord a des mers moins froides que l'hémisphère sud. Dans le premier, en effet, la calotte polaire n'est en communication que par le détroit de Bering avec le Pacifique et il y a un véritable seuil sous-marin entre l'Ecosse et la Norvège. Au sud, au contraire, la mer glaciale est largement ouverte dans l'Atlantique et dans le Pacifique.

Nous ne saurions rendre compte ici de toutes les prises de température qui ont été faites dans les mers ; elles sont innombrables.

La température moyenne la plus élevée qu'on ait étudiée est dans l'Amérique du sud, entre Cayenne et le Para et sur la côte d'Afrique entre Freetown et Cap-Coast-Castle. Elle est là de 28^

L'Atlantique nord à une température moyenne, à sa surface, de 20%7 et l'Atlantique sud de 17%5.

Le Pacifique est mal connu, mais il est moins chaud dans le Nord que l'Atlantique et moins froid aussi que lui dans le Sud.

Dans les mers glaciales, la température peut tomber à — 3*,5, température de congélation de l'eau salée. Elle peut aller, comme cela se voit dans la mer Rouge, jusqu'à 4- 32"* : il y a donc près de 36^ de différence entre les points extrêmes.

Le nord de TOcéan Indien, les mers de l'Insulinde, le golfe du Mexique et la mer Rouge sont les points où l'eau de surface se montre surtout chaude.

Si, de l'étude de la température en surface, nous passons à celle des divers étages thermiques suivant la profondeur nous arrivons à des résultats beaucoup plus intéressants.

LA. CHALEUR. 291

Pendant longtemps, à Tépoque surtout où on raisonnait au lieu d'expérimenter, on admit que le fond des mers devait être uniformément à 4**. C'est à cette température qu'est, disait-on, le maximum de densité de Teau de mer.

L'eau la plus lourde tombant naturellement dans les fonds, ceux-ci doivent être à 4**.

En 1840 et 1843 James Ross et Herschell soutenaient ardemment cette manière de voir. Elle péchait par un point: le maximum de densité de Teau de mer n'est pas à 4**, il est bien au-dessous, il varie avec la quantité de sel dissous et peut tomber, dans Teau de mer naturelle, à — 3*^,5. Il ne faut donc tenir, dans l'espèce, aucun compte de ce que fournit le raisonnement et ne s'occuper que des résultats obtenus par les immersions thermométriques.

Dans son remarquable traité d'océanographie, Bogulawski a formulé les lois qui régissent la distribution de la température dans les profondeurs. Thoulet les a reproduites et je les lui emprunte. Elles expriment les résultats de tous les sondages thermométriques.

I. La température de l'eau de mer diminue en général de la surface au fond, d'abord assez rapidement, ensuite très lentement jusqu'à une profondeur commençant selon les localités de 700 à 1,100 mètres et où règne une température +4**. De là elle s'abaisse encore plus lentement jusqu'au fond. Au fond, sous les zones tempérées aussi bien que sous les zones tropicales, dans les grandes profondeurs atteignant 3,300 mètres, elle est généralement comprise entre 0** et -h 2"*, dans les régions polaires elle descend jusqu'à — 2®, 5.

IL La température de chaque portion du sol sous-marin et de la couche d'eau plus ou moins épaisse qui la recouvre immédiatement et est en libre communication avec Tune ou l'autre des mers polaires est inférieure à celle qui résulterait de la température moyenne d'hiver la plus basse à la surface; elle est à peine plus élevée que celle du fond dans les mers polaires.

III. L'abaissement général de la température dans les grandes

292 Là vie dans LES EAUX.

profondeurs ne peut résulter des courants froids de surface relativement peu puissants qui, sortant des mers polaires, coulent vers Téquateur pour compenser les courants chauds de dérive arrivant des latitudes basses. Cet abaissement est la conséquence d'un mouvement des pôles à Téquateur, puissant mais lent, de toutes les couches d'eau inférieures dont l'épaisseur à partir du fond est d'environ 3,660 mètres. Les eaux profondes froides, aux latitudes basses et même à l'équateur, sont ainsi soulevées jusqu'à la surface.

IV. Plus la communication avec les mers polaires est considérable et libre et plus les températures des profondeurs et du fond sont basses. Dans le Pacifique et l'Océan Indien, à latitude et à profondeur égales, elles sont en général inférieures à celles de l'Atlantique en communication moins libre avec l'Océan Antarctique. De même les portions^ méridionales des Océans sont plus froides que les portions septentrionales parce que la communication avec la mer polaire du nord, quand elle n'est pas nulle comme pour l'Océan Indien, est beaucoup moins libre que celle avec la mer polaire du sud.

V. La température du fond, dans les mers polaires, est de — 2** à — 3**, dans leur voisinage 0** à — l^^jS; aux latitudes septentrionales moyennes et inférieures, à une profondeur variant de 3,640 à 5,500 mètres de +1" à + 2«; sous l'équateur et aux latitudes méridionales, elle est fréquemment inférieure, car elle ne dépasse guère O'* et est même souvent plus basse.

VI. Par suite de circonstances physico-géographiques locales et de la forme du relief sous-marin, on constate dans certaines parties des Océans des phénomènes différents de ceux énoncés plus haut.

fl. Dans les mers polaires et sur leur rivage, la température à la surface et aux faibles profondeurs est quelquefois inférieure à celle des couches plus profondes; souvent aussi une couche plus troide se trouve intercalée entre deux couches plus chaudes.

b. Dans les mers intérieures profondes qui sont, comme la

LA CHALEUR

Méditerranée, par exemple, isolées de TOcéan par un seuil sous-marin, la distribution de la température depuis la surface jusqu'au fond offre des conditions spéciales. La température diminue depuis la surface jusqu'à la nappe d'eau commune à l'Océan et à la Méditerranée, mais, de là jusqu'au fond, elle demeure invariable et égale à la température d'hiver la plus

Fig. 145. — Gonpe à travers le détroit de Gibraltar.

basse. La figure 145 montre une coupe longitudinale du détroit de Gibraltar. Telle est la raison pour laquelle les grandes profondeurs de la Méditerranée et de la mer Rouge sont chaudes tandis que celle de la mer d'Okhotsk sont froides.

c. On observe les mêmes phénomènes dans la portion occidentale du Pacifique et dans l'Archipel des Indes orientales, dont le fond, à partir d'une certaine profondeur, est isolé de la communication avec l'Océan par des récifs ou des élévations sous-marines. Depuis cette profondeur jusqu'au fond, on trouve en effet une température égale à celle de l'Océan à la même profondeur.

Je dois vous dire. Messieurs, qu'une grave objection a été faite à la théorie de la circulation océanique posée en loi par Bogulawski. Elle vient de Thoulet qui a fait remarquer que, pour admettre la circulation océanique telle que nous venons

de renoncer, il faut supposer que le fond de TOcéan est absolument lisse et plan. Si en effet il s'y trouve une vallée, un trou profond, rempli d'eau, cette eau a dû depuis longtemps prendre une température invariable. On ne voit pas dès lors pourquoi elle prendrait part à la circulation océanique. Celle-ci doit glisser dessus ; les fondrières de la mer, si je puis dire ainsi, sont pleines d'une eau qui ne bouge pas depuis des siècles, on a dit d'une eau fossile pour exprimer qu'elle est là depuis les périodes géologiques, comme il existe dans les mers glaciales de la glace qui n'a jamais fondu et qui date de l'époque où elle a emprisonné dans sa masse les débris des Mammouths.

Thoulet, pour défendre son opinion, s'appuie encore sur un fait. On trouve, dans les grands fonds, des rognons magnésiens dont nous avons eu l'occasion de parler. Ils ont une texture qui ne laisse aucun doute sur leur origine cristalline. Or, on ne comprend pas bien une cristallisation qui se passe dans un milieu toujours en mouvement.

Thoulet admet donc que la circulation océanique, sous l'influence de la chaleur, est réelle, mais qu'elle n'a lieu qu'à la surface, que les grands fonds n'y prennent aucune part et que la température qui y règne est en dehors des causes jusqu'à présent connues.

Nous avons voulu placer sous vos yeux les pièces du procès, l'avenir dira qui a raison, quand de nouvelles preuves auront été apportées par chacun des partis.

Pour Être complet nous devons maintenant dire quelques mots de ce qu'est la température dans les eaux douces.

Et d'abord que se passe-t-il dans les embouchures, dans les endroits où l'eau venue des rivières se mélange à celle des Océans ?

Ce point est intéressant pour le biologiste puisque nous verrons bientôt que, dans ces régions, des animaux aquatiques vont de l'eau douce à l'eau salée, à des époques fixes et déterminées. Hugh Robert Mill a étudié particulièrement ce qui se passe à ce point de vue dans le Firth of Forth. En hiver la

Lk CHALEUR. 295

rivière est plus froide que la mer : la température va donc en montant au fur et à mesure que Teau s'engage dans cette dernière. En été c'est exactement le contraire qui a lieu, mais alors l'eau de la surface est toujours plus chaude que celle du fond. Il y a naturellement dans l'année, au printemps et à l'automne, deux périodes où Tcau a exactement la même température dans le fleuve, la mer et l'estuaire : au bout de quelques jours, la divergence que nous avons indiquée se produit tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, suivant la saison qui survient.

Les eaux douces sont collectées en lacs ou bien elles coulent sous forme de fleuves, de rivières, de ruisseaux, de torrents : elles ont pour origine la fonte des glaciers ou bien la chute des nuées, elles sourdent alors dans le sol et apparaissent sous forme de fontaines.

Les eaux qui résultent de la fonte des neiges sortent du glacier à la température de 0\ Peu à peu, descendant sur le flanc de la montagne, elles se réchaufifent, absorbent les rayons solaires ou se mélangent à des eaux déjà chaudes.

Plus leur cours est rapide, plus naturellement elles arrivent froides à la mer. Les eaux des fleuves plats et lents ont au contraire le temps de s'échauffer fortement.

Le contraste est frappant entre les deux grands fleuves qui se réunissent à Lyon. En été, le Rhône est beaucoup plus frais que la Saône bien que celle-ci ait un cours bien moins long, depuis sa source, et qu'elle n'ait pas traversé un lac comme le Léman où les eaux ont tout le temps de se réchaufi*er. C'est que la Saône coule avec une grande lenteur, ses affluents aussi : tandis que le Rhône coule vite et reçoit, depuis sa sortie du lac de Genève, un grand nombre d'affluents torrentueux qui n'ont pas eu le temps, vu la rapidité de leur course, de se réchauffer au soleil.

Les services météorologiques prennent assidûment la température des grands fleuves. C'est ainsi qu'à Paris on relève soigneusement la température de la Seine et celle de la Marne. Les eaux ont, en été, une température inférieure à celle del'air ; mais

rinverse se voit en hiver : au printemps et à Tautomne se trouvent un petit nombre de jours où les deux courbes se croisent et où il y a égalité.

Quand les eaux douces se collectent en lacs, elles se conduisent comme des mers au point de vue de la température, avec cette différence cependant qu'ici le maximum de densité de l'eau est bien de 4'' et que le fond est bien recouvert d'eau à cette température fixe. Il résulte même de ce fait que quand les lacs gèlent à leur surface, les êtres vivants trouvent toujours une zone libre à une température favorable dans laquelle ils peuvent se retirer, rien qu'en se laissant couler au fond.

Forel a fait du Léman une étude qui peut passer pour le modèle à suivre en cette sorte de choses.

Il reconnaît h ce lac trois zones : la zone profonde (au-dessous de 100 mètres). C'est celle-là qui reste à 4*^ à peu près sans variations.

La couche moyenne va de 10 mètres à 100 mètres. Celle-là varie, car, pénétrée par la lumière, elle s'échauffe et le lac se stratifié, les couches les plus froides gagnent la profondeur pendant que les plus chaudes restent à la surface ; mais cette stratification met toute une saison à se faire ; à la saison suivante, elle se fait en sens inverse.

La couche superficielle va de 0 mètre à 10 mètres.

Celle-là s'échauffe le jour, se refroidit la nuit et cela quotidiennement.

Il est bien entendu que cette stratification est un peu théorique, car elle peut ôtre dérangée par l'arrivée en un point du lac d'un affluent glacé ou par de simples coups de vent qui élèvent les eaux et les mélangent.

La manière dont varie la température de la couche superficielle n'est pas la même sur le bord des lacs et dans la région pélagique. Dans la région pélagique l'eau se place par strates de moins en moins chaudes. Sur les bords au contraire la faible profondeur ne permet guère le mouvement d'ascension du liquide, l'eau stagnante s'échauffe en été, elle se refroidit vite en

LA CHALEUR

hiver : c'est toujours par les bords que commence la congélation.

Il résulte de ce fait ce singulier phénomène qu'a décrit Forel et qu'il a appelé la barre thermique des lacs.

Supposons que l'air soit à 0". Le bord peu profond se met en équilibre avec lui et se trouve à 0%5 je suppose : un peu plus loin se trouve une couche à 1% puis à 2% à 3" et enfin à 4°. Mais nous ne pouvons aller plus loin, car celle-ci se met à couler au

Fig. 146. — Barre thermique des lacs.

fond, étant plus lourde que les autres et elle vient former une sorte de barre verticale entre la zone littorale et la zone pélagique. Le schéma de la figure 146, que nous empruntons à Forel, exprime fort bien ce phénomène de la barre thermique, d'ailleurs constatée par tous les sondages que l'on a faits sur les lacs qui se refroidissent.

Si la température est très basse, toute la surface du lac passe au-dessous de 0*^. La barre thermique est détruite et le lac se gèle.

Les lacs norvégiens et finnois, les lacs des régions alpines supérieures se gèlent tous les ans.

La même chose se voit sur les lacs étages des Pyrénées. Certains mêmes ne dégèlent jamais (lacs d'Estom Soubiran).

A côté des lacs glacés ou froids on en voit quelques-uns qui sont d'une température très supérieure à la normale. Ils sont alimentés par des eaux thermales et peuvent arriver aux environs de 100*.

On a signalé à l'île Dominique un lac au centre duquel se

trouve un geyser d'eau bouillante. La température de ce lac est, au bord, de 180^ Fahr.

Sans aller si loin, de nombreuses sources thermales jaillissent des montagnes qui nous entourent, leur température est souvent très élevée (81 ** à Chaudesaigues) et souvent elles contiennent des êtres vivants. C'est ainsi que des Algues, les Sulfuraires, peuvent habiter des sources dont la température dépasse 43**.

Une Algue verte, la Nérisine^ se rencontre dans les bassins de Néris ; elle vit et prospère à une température qui dépasse 45**. Il y aurait des travaux extrêmement intéressants à faire sur les conditions physico-chimiques de cette e^stence.

Tout ce que nous avons dit jusqu'à présent nous a fait connaître la température à laquelle peuvent se trouver exposés les êtres aquatiques. Nous savons quelle est la normale chaleur du milieu qu'ils habitent.

Mais ce que nous ne savons pas encore, c'est comment varie ce milieu. Il y a bien quelque intérêt à rechercher si les variations sont brusques, s'il survient des à-coups comme nous en supportons dans notre milieu aérien ou si, au contraire, les animaux aquatiques sont soumis à une température invariable ou du moins ne variant qu'avec une extrême lenteur.

Il faut, pour arriver à cette notion, que nous construisions un appareil particulier qui nous permette d'enregistrer la température du milieu aquatique au fur et à mesure de ses changements.

G. Pouchet à déjà eu cette idée. Il a construit un thermomètre enregistreur qu'il a plongé dans la baie de Concameau (Finistère). Cet appareil était composé d'une forte et solide boîte de fonte que l'on pouvait fermer au moyen d'une plaque boulonnée ; dans l'intérieur se trouvait un cylindre mû par un mouvement d'horlogerie. Sur ce cylindre, écrivait une plume que pouvait d'autre part soulever ou abaisser une spirale élastique remplie d'alcool. A cette spirale aboutissait, par un tube, l'alcool renfermé dans un cylindre de fer placé dans l'eau au-

LA CHALEUR. 299

dessus de la boîte et formant réservoir thermométrique, quand ce réservoir s'échaufTait il chassait son alcool dilaté dans la spirale qui élevait la plume enregistrante. Le contraire avait lieu quand le cylindre se refroidissait, et ainsi se trouvait écrite à toute minute la température du milieu ambiant, c'est-à-dire de la mer.

Cet instrument est passible de deux objections. D'abord, quand on l'immerge il supporte autant d'atmosphères qu'il y a de fois au-dessus de lui 10 mètres d'eau. Si bien que la plaque de fermeture tienne, il y a donc des chances pour que l'eau de mer pénètre et perde tout : de ce fait on ne peut l'envoyer qu'à de faibles profondeurs. Mais bien plus, le cylindre-réservoir est en dehors de l'appareil. Il supporte donc une pression différente de celle de la spirale dans laquelle il envoie son liquide dilaté. De sorte que, si la pression sur ses parois devient forte, il peut se déformer, même modérément, et injecter de ce fait de l'alcool qui fera croire à une grande élévation de température alors qu'il n'y aura eu qu'élévation de pression.

Le thermomètre enregistreur dePouchet ne peut donc servir que dans la zone littorale où il l'a d'ailleurs employé et non dans les fonds un peu grands.

C'est pour remédier à cet inconvénient que j'ai imaginé l'appareil que je vais maintenant vous décrire (fig. 147).

Un cylindre A en cuivre mince est hermétiquement fermé par une plaque D qu'il est possible de serrer par des boulons sur une bague de caoutchouc. C'est dans ce cylindre que se trouve placé l'appareil enregistreur de la température T. Il est composé d'un rouleau tournant, sur lequel se place un papier quadrillé où les jours et les heures sont en abscisses et les températures en ordonnées. Une spirale de cuivre remplie d'alcool porte une plume qu'elle fait mouvoir quand elle se tord ou se développe sous l'influence des changements de température. Cette disposition met l'appareil, tout d'abord, à l'abri de tout changement de pression sur la spirale. L'appareil lui-même est tout entier préservé de l'influence qu'aurait sur lui la pression

résultant de son immersion à une assez grande profondeur par le ballon compensateur B dont nous avons fait déjà connaître le rôle. Le thermomètre est fixé sur un lourd plateau E, porté lui-même sur quatre pieds pointus G ; enfin quatre chaînes solides le rattachent au câble G qui sert à le descendre.

Les pieds G s'enfoncent dans la vase, et donnent à l'appareil une assise suffisante pour qu'il résiste au mouvement d'ailleurs léger qui se passe dans les fonds. Notre appareil étant ainsi disposé, nous l'avons, pendant une année entière, immei^é dans la rade du Havre et ici je dois dire un mot des difficultés quelquefois inattendues que l'on rencontre dans l'exécution des choses les plus simples.

Il semble, au premier abord, que rien n'est plus élémentaire que de porter en canot l'instrument suffisamment lesté, de le couler, de placer sur son câble une bouée et de venir tous les huit jours le lever pour changer le papier du cylindre. Rien n'est en réalité plus difficile et nous nous en sommes de suite aperçu. Il faut d'abord que l'appareil résiste aux perpétuelles tractions de sa bouée, mais cela n'est rien ; ce qui est beaucoup plus difficile c'est qu'il échappe aux curieux et aux malveillants. Dès la première semaine de son immersion, il fut plusieurs fois visité la nuit par des maraudeurs qui le levèrent, lui coupèrent son câble et sa bouée (vol de quelques francs) et nous obligèrent de le repécher au moyen d'un plongeur. Gomme nous avions à craindre encore le passage des bateaux à vapeur et l'enroulement de notre câble autour de leur hélice, nous primes le parti de procéder autrement.

M. Quinette de Rochemont voulut bien mettre à notre disposition le service des Ponts et Chaussées, dont il est l'ingénieur en chef au Havre. Grâce à son obligeance, dont je tiens à le remercier ici, un plongeur, muni d'un scaphandre, relevait chaque lundi à dix heures du matin notre thermomètre, puis, ayant changé le papier, il le réimmergeait et l'abandonnait au fond, sans câble ni bouée, mais avec un repérage suffisant pour qu'il fût très facile de le retrouver la semaine suivante. G'esl en

LA CHALEUR

procédant de cette manière que nous avons pu prendre la tem-

Fig. 147. — Thermomètre enregistreur de P. Regnard pour obtenir en courbe continue la température du fond des mers.

pérature de la mer jour par jour, minute par minute, pendant l'année 1888.

Un thermomètre, absolument pareil à celui qui était immergé, se trouvait à terre juste dans la môme exposition que l'autre.

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En superposant les deux courbes obtenues, nous avions donc au même moment la comparaison entre la température de Tal-

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mosphère gazeuse et celle de Tatmosphère liquide de notre globe. C'est ce que représentent les courbes que nous allons

mettre tout à Theure sous vos

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On remarquera que dans notre appareil la spirale thermométrique est enfermée dans le cylindre plein d'air et qu'elle n'est pas en contact direct avec l'eau. Au premier abord, cette disposition semble inférieure à celle qu'avait adoptée Pouchet : en pratique cela ne fait presque rien; nous avons en effet mis un enregistreur ordinaire à côté du nôtre ; dans l'air les deux courbes se superposent presque ; dans l'eau le retard du thermomètre enfermé est si insignifiant qu'on ne peut distinguer une courbe de Tautre. Dans les fonds marins, la température varie si lentement qu'un retard de cinq ou six minutes (déjà imperceptible sur une feuille de papier qui ne se déroule que d'un millimètre à l'heure), un léger retard, disje, n'existe même pas. Ceci dit de l'instrument, examinons les résultats qu'il a donnés. Je ne puis reproduire ici tous les tracés que j'ai recueillis dans l'intervalle d'une année; j'en choisirai donc deux typiques dans chacune des saisons extrêmes. La figure 148 représente la tempé-

rature de la dernière semaine de décembre 1888, la ligne A est tracée par l'enregistreur aérien, la ligne E par l'enregistreur immergé ; or on voit que, pendant que la température de l'air varie du jour à la nuit de + 7 degrés à — 7 degrés, c'est-à-dire en réalité de 14 degrés, la température marine qui est le lundi de 8 degrés est encore le dimanche suivant de 8 degrés ; tout au plus la nuit constate-t-on un léger abaissement d'un demidegré.

Fig. 151. — Température dans Teau des canaux du Château de la Brosse et dans l'atmosphère aérienne en août 1887.

Voyons maintenant ce qui se passe en plein été: la figure 149 représente la température aérienne et aquatique pendant la première semaine d'août 1888. Vers deux heures de l'aprèsmidi le thermomètre, qui se trouve d'ailleurs en plein soleil, monte à + 45**: à 4 heures du matin il descend à + 10, soit 35 degrés de dififérence.

Pendant toute la semaine, le thermomètre aquatique trace une ligne droite à 15% tout auplus,la nuit, est-il possible d'apercevoir une petite diminution qui doit tenir à l'absence de la pénétration des rayons lumineux.

Je ne m'en suis point tenu aux températures marines, et j'ai voulu répéter sur les eaux douces, courantes et stagnantes ce que j'avais vu sur la mer. L'appareil fut plongé dans la rivière du Petit-Morin pendant l'été 1887 (fig. 150).

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La température aérienne oscillait de -f-S'* à + 25* au-dessus de 0* ; la température de la rivière n'oscillait, elle, que de 14M/2 à 15'', soit un demi -degré pour 20 d'autre part.

Dans les douves du château de la Brosse, relativement stagnantes, j'ai plongé également le thermomètre enregistreur à une époque où Tappareil aérien marquait à 2 heures -+- 43** au soleil et + 10"* pendant la nuit.

Le thermomètre aquatique trace, comme on peut le voir, une ligne régulièrement droite. Mais on trouve ici cette différence que la ligne est ascendante et que, partie de li"" le lundi, elle est le vendredi soir à IS*" (fig. 151).

Les eaux stagnantes ne subissent donc pas d'oscillation de température; mais, sous l'influence d'une chaleur continuelle, elles s'échauffent beaucoup plus vite que les eaux courantes ou que celles de la mer.

Voilà, Messieurs, les conditions de température naturelle dans lesquelles existent les êtres vivants; il nous faut maintenant rechercher ce que l'expérimentation nous apprendra quand nous les ferons varier dans un sens ou dans l'autre.

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