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Avril . . .

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Août . . .

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Octobre .

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L'mû.

Température de la terre, au sud du bâtiment, « midi ( 1856 à 48S3J.

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Janvier

Février

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Juin ,

Août

Octobre

Novembre

Décembre

L'aval*. . , .

Primitivement les thermomètres étaient plus nombreux que ne l'indiquent les tableaux qui précèdent. Un thermomètre, plaeé au nord et à 0™,43 de profondeur, fut cassé en 1841, après avoir donné régulièrement ses indications pendant sept années. Un autre thermomètre, plaeé à l m ,93 de profondeur, fut cassé peu de temps après sa mise en place, mais il fut remplacé en 1 840 ; et les observations furent données régulièrement jusqu’à la lin de 1852. Il se présenta ensuite différentes lacunes qui ne permirent pas de compléter certaines années pour ce thermomètre: ainsi, les résultats de 1844 furent omis, bien qu'il ne manquât que deux ou trois mois d'observations.

Des lacunes semblables s’observent dans la collection des thermomètres les moins longs, placés vers le sud. Il est difficile, à peu près impossible même, de juger directement les petites variations annuelles qui surviennent dans les thermomètres les plus longs: on peut les reconnaître, du reste, d’une manière plus précise d’après une longue série d'observations. Ce genre de calcul est difficile, parce que les thermomètres sont affectés à la fois pur la période diurne des températures de l'air et par la période annuelle.

Afin de pouvoir exprimer la loi des variations de température, j’ai fait usage, dans ma première série de recherches, de la formule empirique

T. — i a &in (a + e) s- a' sin (2w -t- c') -e a" sin (3» s- c") + etc.

T. représente la température cherchée pour un jour désigné n; I est la température moyenne de l'année : n est exprimé en degrés de la circonférence , en supposant l'année représentée par 360 degrés , le mois par 30 degrés et le jour par 1 degré. On compte à partir du premier jour de l'an, e, c, c" sont des constantes à déterminer par l’expérience ; il en est de même des coefficients a, a ' , a".

Si 1‘expéricnec est d'accord avec la théorie, il faut que, dans l’équation précédente, les coefficients a, a' , a 1 ', qui appartiennent à une même profondeur, diminuent en progression géométrique pendant qu'on s'abaisse eu progression arithmétique {').

Voici les formules pour les thermomètres les plus longs, qui font connaître la période aunucllc (') :

Surface du sol T s» 9*83 — 7J57 **n ( 67 *-a- n) 0*05 un ( 3n) j

Profondeur de 0»,I9 . » Mi — 4,3 «ia l 60 -4- n) -4 0,50 ( 40 + *n) ;

• de 0",75 . . — 0,30 — 5,4 siii { 50 n) -4- 0,44 ûa ( 50 3n) ;

■ de l”.00 . . ss 10,40 — 5,0 tin ( 45 -+- n) 0.55 sia ( 30 -4- In) ;

• de 8-, 00 . . = 1 1 ,81 - 3,3 un (547 -4- n) ■+• 0,07 tü> (800 Sn> ;

• de 7-, 80.. » 11,77 — 0.73 sia (384 -♦- «).

(*) Il existe encore plusieurs autres lois remarquables cuire les quantité» précédentes. — Voyez p. 128 du Climat de la Belgique, chap. I" des Températures*

(*) Voyez k chapitre* I" des Températures , p, 170 du Climat de la Belsiqub, l I", 1849.

TEMPÉRATURES DE L'AIR ET DU SOL

Les constantes se rapportent au 15 de chaque mois, de sorte qu'en parlant de janvier, ii faudrait faire successivement n = 13", — 43°, <= 73°, etc.

On pourra voir aussi, dans mon ouvrage sur le Climat de la Belgique, les formules que j’ai données pour calculer les variations annuelles des thermomètres placés au sud de l'Observatoire. On conçoit que les formules sont insuUfsantos pour exprimer les effets produits; car, ici surtout, la variation annuelle se complique par l’action de la variation diurne. Les maxima et minimu, par l’effet de celte dernière variation, produisent, en effet, des valeurs qui, dans le voisinage de la surface de la terre, changent entièrement les résultats de 1a formule calculée pour exprimer les variations annuelles seulement. Mais, eu tenant compte des deux variations diurne et annuelle à la fois, on peut très-bien se rendre compte des résultats de l'observation.

Quand les gelées ont pénétré à l’intérieur de la terre, elles n’avaient pas duré moins de huit jours, et le thermomètre à minima était descendu au-dessous de — 1 1» centigrades, température la plus basse de nos hivers ordinaires. En général, les fortes gelées ne descendent pas au-dessous d’un dcmi-nièlrc ; cependant elles ont descendu jusqu'à 60 centimètres pendant l’hiver rigoureux de 1837 à 1838, où l’on a vu le thermomètre en plein air s’alwûsscr au-dessous de — 20°.

Quant aux thermomètres dont les boules sont placées à des profondeurs assez grandes pour que la variation diurne ne se fasse plus sentir, la marche du liquide est extrêmement régulière. Ainsi, pour le thermomètre le plus long, la ligne décrite annuellement par le sommet de la colonne liquide est si uniforme que l'on reconnaît sans la moindre difficulté qu'elle représente une sinusoïde. Les ordonnées maximum et minimum de cette sinusoïde diminuent à mesure qu'on descend plus bas au-dessous du sol; et l'on peut estimer qu'elle devient nulle à peu près, ou quelle se réduit à un centième de degré centigrade, à la profondeur de 25 mètres environ, ou de 77 pieds de Paris ('). En prenant la 19"”' partie de cette valeur ou 1™,3, on aurait le point correspondant où devrait s'éteindre la variation diurne.

Dans la partie de mon travail sur le Climat de la Belgique qui concerne les températures de la terre, page 143, j’ai calculé pour les différents lieux où l’on a observé ees températures, quelles sont les profondeurs où les variations peuvent être considérées comme milles. J’ai trouvé les valeurs suivantes ;

(*) Il existe, à l Observatoire royal , un puits d'une soixantaine de pieds de profondeur, dont la température des eaux , mesurée à plusieurs reprises avec des thermomètres très-sensibles , n'a guère varié de plus d'un dixième de degré centigrade; la température moyenne est un peu supérieure à 1 1 degrés et manifeste déjà l'élévation du thermomètre , qu'on reconnaît en descendant au-dessous du sot.

LICPX

SATURE PC TE «lui 3.

MOrOMtfUR

«•à la ••rlallM

devient 0“,ûl .

Zurich . ,

83,7 pieds.

{ Strasbourg . . .

| Heidelberg . . .

Terreua sur argile compacte.

Scfi»cliii»gen - .

Terrai q saWonoetu

Butin

1 Pari» . ...

Jardin de l’OUcrratoiiv

1 Lcilh

Jardin de N. Fergniswi.

| Édinibmirg

Tr.pp,

Id. ...

Sable.

IJ

Sandilour.

| Cpsal, I** série . .

Cï,0 .

Id. î- . . .

Trcvarvlrum . . .

Roche (latérite).

La moyenne de ees différents nombres, abstraction faite du dernier, donne 73,1 pieds. Les résultats pour Trcvandrum ne concernent que neuf mois de l'année; mais ils renferment le maximum et le minimum de la température.

Plusieurs de ces nombres, surtout les premiers, ne sont pas réduits pour l'inégalité de tcni|>érature dans toute l’étendue de la colonne thermométriquc; cependant on peut voir que. dans nos climats, la profondeur où s’éteignent les variations annuelles est moyennement de 73,1 pieds, et que les limites extrêmes sont 31.7 et 96.G. Ces dernières limites sont données pour la même localité d’Édimhourg; ils montrent, par suite, que la différence des terrains a eu plus d'influence que la différence des climats.

Il est à remarquer que la formule (’)

T. mat I -t- a si» (w -*■ r) -*■ a'sin (ü« + e') t «" sin ;5« ■+■ c") s- etc.,

par laquelle on calcule les températures annuelles au-dessus de la surface du sol, donne également les variations annuelles des températures au-dessous de cette même surface et à différentes profondeurs. La loi est identique; les constantes seules diffèrent entre 'elles.

P) Sur le Cuver Dr i . Bclgious, ebup. TempêrulureSy page 31 pour l'atmosphère, et page 115 pour les températures de la terre.

TEMPÉRATURES DE L’AIR ET DU SOL. 77

On n en général, pour les formules qui donnent les températures aux differente* hauteurs et profondeurs par rapport à la surface de la terre, les équations

1 — T a * ; ou log t =a log T s- i Uig n pour l'atmosphère ;

f — T'a J ; ou log I’ =* log T' + <‘Iog a' pour l’intérieur de ht terre.

t est, dans la première formule , la différence du rayonnement au soleil et à l'ombre , pour une épaisseur d’atmosphère « ; T représente la même quantité que t , mais à l enlrée de l'atmosphère, et a exprime, au point où l’on observe, la quantité de rayonnement non absorbée par la transmission à travers l’atmosphère.

De même, dans la seconde formule, P est la différence du maximum et du minimum de lenqiératurc, pour une profondeur «*; T' représente la même quantité que V, mais à la surface de la terre, et a' exprime la quantité de rayonnement non absorbée au lieu où I on observe, à l’intérieur de la terre.

La première formule fait connaître ce qui se |>asse dans une eouche horizontale, soit dans l’atmosphère , soit à la surface de la terre. La seconde exprime les lois que suit la chaleur, en traversant l’atmosphère et les premières couches de la terre jusqu’à l’endroit où elle cesse son action. On a donc, par la première formule, le moyen de calculer les effets produits annuellement dans une couche horizontale, soit plus liant, soit plus basque la surface de la terre; et par la seconde formule, on lie entre elles les quantités qui varient en descendant à l’intérieur du sol, jusqu'à la couche invariable par l’action des températures annuelles.

L’hypothèse que l'atmosphère tout entière est agitée par l’effet des chaleurs répandues à la surface de la terre, ou bien que l'atmosphère se partage en deux parties, dont la supérieure demeure à peu près constante, tandis que l'autre seule est constamment agitée, ne doit pas modifier sensiblement la marche des températures annuelles ou diurnes. La diversité des mouvements qui pourraient se produire, par suite de l’une ou de l’autre hypothèse, n'est pas assez marquée pour que nous puissions nous y arrêter dans l’état actuel de la science.

Les variations de ces températures annuelles, et surtout des températures diurnes, s’éteignent donc à des profondeurs très-faibles au-dessous du sol, et l'on peut assurer qu'à moins d’une centaine de pieds de profondeur (50 à 55 mètres), elles ne subissent plus de variations appréciables : passé ce point, la température devient constante. Or, différentes expériences qui ont été faites sur la température des puits et des sondages, montrent qu’iei , comme dans les pays voisins, le thermomètre monte à mesure qu’on descend plus bas au-dessous du sol. L'augmentation , d'après le peu d’observations qui ont été faites dans

nos mines ('), peut être évaluée à 1" centigrade pour une profondeur de 33 mètres : c'est h peu près la même élévation qu’on a reconnue dans la plupart des pays voisins.

En sorte qu’il ne faudrait pas descendre bien bas pour arriver à des températures qui dépasseraient celle de l'eau bouillante. Dans nos climats, par exemple, il suffirait de descendre de 90 fois la valeur de 33 mètres pour arriver à cette limite, en admettant à la surface de notre terre une température de 10 degrés centigrades. Cette profondeur de 3150 mètres, quoique grande pour nous, est cependant faible par rapport aux dimensions du globe.

Si l'on supposait donc jusqu'au centre de la terre une chaleur toujours croissante, d'après la loi que nous avons annoncée , loi qui se vérifie d'ailleurs partout où l'on a pu l'observer près de la surface du globe, la chaleur deviendrait énorme, et I on ne concevrait guère comment le monde pourrait subsister.

On admettrait avec plus de raison que, sans pénétrer fort avant au-dessous de la surface de la terre, on arriverait à des parties encore à l'état fluide et dans lesquelles la chaleur serait uniformément répandue. Tout porte à croire, en cfTet, que notre globe est encore plus ou moins liquide à son intérieur; qu’il est couvert à l’extérieur d une partie durcie, à travers laquelle les émanations intérieures peuvent se faire jour et se répandre à l'extérieur sous forme de volcans. D'après les recherches de Fourier, la quantité de chaleur qui se dissipe en un siècle, est telle quelle fondrait une couche de glace de trois mètres d'épaisseur sur toute la superficie du globe. Or cette quantité de chaleur perdue est à peine sensible sur l’étendue entière de notre terre.

Rien ne s'oppose, selon nous, à admettre que notre globe, dans ses conditions actuelles, peut être considéré comme composé d'une couche solide plus ou moins mince à l’extérieur et encore à l’état de fusion dans la partie intérieure. Ces deux parties peuvent être disjointes, si elles ne le sont déjà, et même avoir des mouvements de rotation qui ne seraient pas identiquement les mêmes. Mous n'insisterons pas sur ces hypothèses; elles méritent cependant d’étre examinées avec soin.

Sans vouloir avancer d’une manière trop rapide sur ce terrain nouveau.j’e me bornerai à rappeler les résultats généraux, obtenus précédemment et appuyés sur des preuves généralement constatées par l'expérience.

1" La terre, en circulant dans une ellipse autour du soleil, reçoit, pendant le cours d une année , des quantités plus ou moins grandes de chaleur. Au périhélie ( c’est-à-dire pondant l’hiver pour nos contrées), la chaleur reçue par l'atmosphère terrestre est plus grande qu'à l'aphélie, la différence est d'environ un quinzième.

(') Voyei pour les résultats obtenus dans nos mines, t** partie du Climat de la Belgique, tome I". p. 1*8, et Ir totnc I V des A nuales de l'Obterratoire roi/uf de BruieUes.

TEMPÉRATURES DE L'AIR ET DU SOL

2° La chaleur rayonnée par le soleil a perdu dans l'atmosphère environ le quart de sa valeur en arrivant à la terre. La perte est plus ou moins grande selon les climats et selon le voisinage des terres ou des mers.

5° Cette quantité, perdue dans l’atmosphère par la chaleur rayonnante, devient chaleur latente.

Les effets combinés de ces deux chaleurs ne se font sentir qu'un mois après qu'ils auraient été constatés, si la chaleur avait continué à se transmettre exclusivement sous forme rayonnante. Le maximum et le minimum de température, par exemple, n’arrivent pas au mois de juin ni au mois de décembre, mais environ un mois plus tard , en juillet et janvier.

4" Le restant de la chaleur se transmet avec une lenteur plus grande encore dans l'intérieur de la terre et à peu près exclusivement sous forme latente: elle ne manifeste guère sa présence au delà de 50 à 40 mètres. Déjà à 10 mètres de profondeur, ses plus grandes excursions annuelles ne diffèrent guère d’un degré centigrade.