SES TACHES SOLAIRES

Les taches solaires ne sont que des dépressions considérables produites par les planètes et ayant leur origine, visible ou non, dans les environs du plan de l'éciiptique, pour se développer comme les cyclones terrestres, sous Faction des différences de niveau et de la composante horizontale de la force centrifuge.

Taches solaires, cyclones, éruptions volcaniques et tremblements de terre ayant surtout lieu dans une zone comprise entre l'équateur et des parallèles ne dépassant guère 4o° de latitude, on a tout d'abord le sentiment que tous ces phénomènes obéissent à une même loi générale. Ce sentiment devient une certitude en songeant au parallélisme existant entre la périodicité de l'activité solaire, résultant des taches, et celle des éruptions volcaniques et des tremblements de terre.

Mais comment expliquer la périodicité de l'activité solaire et sa corrélation avec les tremblements de terre?

Jupiter a une action prépondérante sur les taches ou dépressions solaires; vient ensuite Saturne. La révolution de Jupiter étant de douze ans et la période des conjonctions ou oppositions de ces deux planètes de dix ans, le maximum des taches solaires est provoqué soit par le périgée de Jupiter, soit par les syzygies de Jupiter et de Saturne, soit et surtout par ces deux causes combinées, en moyenne tous les onze ans. Il est facile de vérifier cette vérité par les faits.

D'autre part, lorsque Jupiter se rapproche du soleil, il se rapproche également de la terre; en outre, lorsque cette planète est en syzygie avec Saturne, par rapport au soleil, les deux planètes exercent également une action simultanée sur le noyau liquide de la terre. Cette corrélation entre les taches solaires et les tremblements de terre montre l'importance des planètes sur ces derniers.

H nous reste à expliquer comment la chaleur du soleil est entretenue ; nous en déduirons les causes de l'entretien de la chaleur du

noyau fluide de la terre et en examinerons les conséquences, au point de vue de i'écorce terrestre et des tremblements de terre.

La chaleur d'un fluide est le résultat du mouvement des molécules; le mouvement produit le frottement et celui-ci donne la chaleur, la lumière et l'électricité. Mais le mouvement exige une force: cette force réside en l'attraction de la matière.

Nous avons montré plus haut que deux molécules contiguës sollicitées par deux forces attractives horizontales différentes se mettent en mouvement. Nous n'avions besoin, pour notre démonstration, que des actions horizontales, mais notre principe est vrai, quelles que soient les directions des forces attractives. Deux molécules contiguës, ne pouvant être sollicitées de toutes parts par des forces attractives égales de la matière enveloppante, subiront des pressions inégales et l'une d'elles se mettra en mouvement. C'est ainsi que l'on peut expliquer le mouvement extraordinaire des molécules appartenant aux gaz.

Le soleil livré à lui-même peut donc trouver dans sa grande masse et dans l'extrême fluidité de ses molécules de quoi compenser la chaleur perdue par le rayonnement. Mais les planètes à leur tour, par leur action extérieure, provoquent dans toute la masse du soleil un mouvement moléculaire dont le maximum a lieu sous leur zénith ou leur nadir; de là l'origine des taches et de la variabilité de l'activité solaire 1 .

DES TMMBLEMMTS DE TESKE

La terre, depuis sa création, n'ayant pu puiser dans sa matière et les astres, extérieurs de quoi entretenir sa chaleur, s'est refroidie. Mais I'écorce terrestre a diminué le rayonnement et il est possible que le noyau fluide intérieur soit arrivé, déjà depuis longtemps, à un certain état d'équilibre, la chaleur intérieure développée parï'attrao

1. II y a lieu de tenir compte aussi du mouvement moléculaire considérable produit par l'inégalité continue des c om posan te s horizontales de la force centrifuge.

TBKMBL. DE TERRE. S

tion différentielle de la matière elle-même, ainsi que par les astres extérieurs, compensant la chaleur perdue par le rayonnement. Quoi qu'il en soit, il est permis de conclure que le noyau intérieur est très fluide et qu'il se laisse influencer, comme le soleil, par les planètes auxquelles viennent se joindre le soleil et la lune.

En admettant notre hypothèse, l'explication des tremblements de terre et des éruptions volcaniques est des plus simples. Le noyau fluide intérieur passe par des variations d'activité de chaleur avec maximum et minimum, suivant l'action des astres extérieurs essentiellement variable elle-même. Lorsque la croûte terrestre s'échauffe, les pressions intérieures augmentent, la vapeur d'eau et les gaz surgissent et, sous l'action de l'électricité, inséparable de la chaleur, les tremblements de terre et parfais de terribles explosions font connaître à l'humanité une accentuation de l'activité du noyau fluide.

En appliquant notre hypothèse à la catastrophe de la Martinique, nous constatons que, depuis plusieurs siècles certainement, jamais situation des astres n'avait été aussi favorable à un trouble du noyau fluide sur ce point.

En effet, la dépression produite par les astres extérieurs est fonction de

/sin H +f sin H' +f sin H" + . . .

/> f » f étant l es forces attractives des astres et H, H', H" leurs hauteurs respectives au-dessus de l'horizon considéré.

Or, le 7 mai, veille de la catastrophe, le soleil et la lune, ayant une déclinaison de 16*37' et i4° i4'> étaient en conjonction au-dessus du Mont-Pelé dont la latitude est de i4°48'.

Jupiter rapproché de Saturne en ascension droite avait une déclinaison de 16 36', tandis que celle de Saturne était de 2a 35'.

Uranus et Neptune, presque en opposition et peu éloignés en ascension droite de Jupiter et Saturne, avaient une déclinaison de 23* 11' et 22* 20'. Enfin Mars avait une déclinaison de i3°4a'.

Le même jour, les trois astres principaux, le soleil, la lune et Jupiter, se trouvaient pour ainsi dire à go° au-dessus de la Marti-

nique, avec leur maximum d'effet, tandis que la hauteur minimum des autres planètes atteignait 8i° environ.

L'effet de la grande dépression produite dans le noyau fluide ne se fit sentir que le lendemain.

Au mois d'août prochain, lorsque le soleil se trouvera de nouveau an zénith de la Martinique, des troubles analogues sont à craindre, les positions des autres planètes restant sensiblement les mêmes.

Nous avons l'honneur de terminer cette note en exposant, d'après notre hypothèse, les causes concordantes de la multiplicité et de la gravité des éruptions volcaniques et tremblements de terre, cette année, surtout dans la région des Antilles :

i° Jupiter est rapproché de la terre ;

a Jupiter et Saturne sont presque en conjonction ;

3° Uranus et Neptune sont presque en opposition ;

4° Ces deux groupes, ayant des ascensions droites peu différentes, exercent une action pour ainsi dire simultanée sur les dépressions ;

5° Les déclinaisons de ces planètes sont presque égales entre elles et voisines de la latitude des Antilles ; elles sont de plus élevées, circonstances favorables aux grandes dépressions ;

6° Du mois de mai au mois d'août, la lune très rapprochée de la terre était à son périgée, lors des nouvelles lunes ;

7° La lune, dont la déclinaison est voisine de son minimum, a un mouvement moins rapide en déclinaison et, dans ses lunistices, se rapproche des latitudes moyennes des Antilles ;

8° Nous ne parlons que pour mémoire de l'action des comètes, essaims cosmiques et des autres planètes dont nous n'avons pu apprécier en particulier l'influence cette année. Nous Taisons cependant exception pour Mars qui semble avoir eu une action de quelque valeur, principalement le 8 mai, sa déclinaison étant alors de près de i4°, pour ainsi dire égale à la latitude du Mont-Pelé 1 .

i. Ce qui précède a fait l'objet d'un mémoire adressé à l'Académie des sciences et qui a été renroyé à la commission des Antilles, dans la séance du so octobre igos.

FORCE CENTBIFUÔE

Lorsqu'un astre fluide tourne sur lui-même, la force centrifuge produit sur chaque méridien des actions parallèles qui rentrent dans le cas général, que nous avons considéré, des attractions parallèles exercées par un astre extérieur.

La force centrifuge varie constamment des pâles à l'équateur et ses composantes verticales, ainsi que ses composantes horizontales, sont inégales de molécule à molécule. Comme lors de l'examen des troubles apportés dans les fluides par les forces attractives des astres, nous négligerons l'action verticale. En effet, les fluides tendant à rétablir d'eux-mêmes, pour ainsi dire immédiatement, l'équilibre rompu, pour qu'il y ait trouble visible et relativement permanent, il faut que les molécules déplacées soient loin de leur point de départ, ce qui ne peut avoir lieu que par leur mouvement horizontal, qui est indéfini. Cette manière d'opérer nous a du reste permis de répondre à toutes les exigences de la question.

Appliquant à cette force le principe du mouvement différentiel, on obtiendra, par la différence des composantes horizontales de la force centrifuge, aux latitudes contiguês que nous désignerons par X — a et X + a, la force différentielle ou la pression différentielle :

c [sin a (X + «) — sin a (X — «)] = a e cos a X sin a «,

c représentant la partie constante de la force centrifuge, soit T> . La différence a de niveau qu'elle tend à produire, pour une pro-

l4 SUR LES TREMBLEMENTS DE TERRE.

fondeur h, variera donc comme a hc cos 2 X sin a a. Le mouvement moléculaire produit sera maximum à l'équateur et aux pâles, nul à la latitude de 45°.

En appliquant notre principe général du mouvement différentiel, on voit que le fluide, recouvrant la sphère terrestre, aura une dépression maximum à l'équateur, diminuant jusqu'à la latitude de 45°, où elle devient nulle, pour augmenter peu à peu jusqu'aux pôles, où elle atteint un nouveau maximum ; le changement de signe est d'ailleurs indiqué par cos 2 X, qui est négatif à partir de 45°. Le renflement serait donc à la latitude de 45°, entre les deux dépressions polaire et équatoriale. Nous ne craignons pas de l'affirmer.

Les expériences faites sur une sphère d'huile, en rotation rapide autour de son axe, dans un autre liquide, ne sauraient être concluantes.

Si la sphère se renfle à l'équateur, c'est uniquement à cause de la cohésion qui s'oppose à l'indépendance des molécules et les retient près de celles animées de la plus grande vitesse. L'action de la sphère d'huile sur une de ses molécules, action qui attire celle-ci vers le centre, est infiniment plus petite que la pesanteur, force que nous devons considérer lorsque nous étudions les phénomènes provoqués sur les fluides par la rotation du globe terrestre*. Au lieu d'un renflement, c'est une dépression que l'on observerait. Cela résulte de notre théorie générale des mouvements différentiels.

Pour bien comprendre comment doit se traduire le mouvement moléculaire dans une sphère fluide en rotation sous l'ation horizontale de la force centrifuge, il suffit de considérer le phénomène qui se produit lorsque l'on chauffe un liquide. Les molécules inférieures étant plus légères que les molécules supérieures subissent en fait une différence dépression de bas en haut qui leur communique un mouvement ascensionnel. Or, nous avons vu que, dans une sphère

1. L'attraction de la terra en rotation sur les molécules extérieures, ou la peaanitar, étant un des éléments importants de la forme que prendra le fluide, il n'est pas possible de supprimer en fait cette attraction dans la petite sphère, sans arrÎTer à des conclusions inexactes.

fluide en rotation, les sections déterminées par les divers parallèles se pressent différemment dans le sens horizontal et nous avons exposé plus haut qu'il en résulte des différences de pression horizontale dans le plan des méridiens qui provoquent le mouvement d'un certain nombre de molécules. Celles-ci, une fois en mouvement, subissent de la part du fluide une poussée différentielle continue, dans le même sens, pour aller créer, à une allure accélérée, un renflement dans chaque hémisphère.

En appliquant notre hypothèse aux composantes horizontales inégales de la force centrifuge produite par la rotation de la terre, nous allons expliquer dans leurs grandes lignes les mouvements généraux de la mer et de l'atmosphère.

Soient (fig. 5) PEF un méridien, A un lieu de latitude X, EE' la trace de l'équateur, PP' la ligne des pâles. On sait que la force centrifuge en A a pour expression, avec les notations habituelles :

* kn 4 ** r cos X /=AC = Tl

La composante horizontale AB=/sin X est donc proportionnelle à sin X cos X ou à sin a X.

Elle est constamment dirigée du pôle à l'équateur. Nulle en P et en E, elle croit du pôle à la latitude de 45°, où elle atteint son maximum, pour décroître de la latitude de 45° à l'équateur. . Du pôle à 45°, les forces sont donc croissantes dans leur direction,

l6 SUR LES TREMBLEMENTS DE TERRE.

et décroissantes de la latitude de 45° à Péquateur. D'après notre principe il doit donc y avoir un double mouvement moléculaire : l'un des pôles à l'équateur, l'autre de l'équateur aux pôles. Il en résulte nécessairement une dépression à l'équateur et aux pôles et une accumulation de molécules entre chacun des pôles et l'équateur.

Plus près de l'équateur que des pôles, ce double renflement a reçu le nom de renflement équatorial. L'équilibre de l'atmosphère est ainsi rompu et, comme il tend à se rétablir, il donne naissance à deux courants généraux contraires : l'un vers l'équateur, ce sont les alizés ; l'autre vers les pôles, ce sont les contre-alizés, séparés par les calmes ou anticyclones.

Le même phénomène se produit, d'une manière plus caractérisée encore, dans les courants de la mer et constitue, par exemple, le courant équatorial du nord et celui du Gulf-Stream, séparé du premier par la mer de Sargasse, véritable anticyclone d'eau 1 .

La dépression équatoriale d'une sphère fluide en rotation dans le vide, sous l'action de la force centrifuge, trouverait déjà sa confirmation dans la dépression atmosphérique accusée par le baromètre et par les vents alizés, ainsi que dans celle de la mer nettement indiquée par les courants. Il n'était pas en notre pouvoir de démontrer l'existence d'une dépression équatoriale de l'écorce terrestre elle-même, mais des expériences récentes, très méthodiques, faites aux Indes sur une étendue de 16000 kilomètres, semblent enlever tout doute à cet égard 1 . Les déviations du pendule accuseraient en

1. Voir la Note suivante sur le c Niveau général de l'Océan », p. 3o.

9. La déviation du pendule aux Indes. — M. E.-A. Rkbvks donne, dans The Geographical Journal, un résumé fort intéressant des travaux qui viennent d'être faits aux Indes, par M. S.-G. Burrard, sur les déviations du pendule. On sait que le pendule qui donne la verticale du lieu ne la donne exacte que dans certaines conditions.

Il n'est réellement vertical que s'il est attiré dans la direction du centre de la terre ; et il s'écarte de la verticale très aisément, pour peu que la croûte terrestre manque d'homogénéité. 11 est attiré du côté des parues plus denses, par les gîtes métalliques, par les montagnes, etc. Cette déviation a de graves inconvénients quand il s'agit de faire le relevé trigonométrique d'une région. Car les irrégularités dans la détermination de la verticale entraluent des erreurs dans la détermination astronomique des positions, puisqu'elles affectent le nivellement du théodolite qui sert à faire les observations. Même dans les pays relativement plats, comme la Russie, il y a des déviations du pendule. Près de Moscou,

effet un renflement entre le 16° et le 3o* degré, latitude nord. Le double renflement séparé par une dépression équatoriale existerait donc, et celui de notre hémisphère coïnciderait à peu près avec les hautes pressions et calmes du Cancer ainsi qu'avec la partie culminante de la mer, ce qui est rationnel.

sur une ligue d'une centaine de kilomètre! de longueur, dans la direction est-ouest, on a des déviations septentrionales de 8 secondes, alors que sur une ligne parallèle, à 17 ou i5 kilomètres au sud, le pendule donne la verticale vraie, et qu'à ia ou i5 kilomètres de cette seconde ligne, une troisième se présente le long de laquelle il y a déviation méridionale de 8 secondes. Les différences peuvent donc être considérables dans un espace restreint. Aux Indes, il y a des différences sensibles aussi. On s'en est aperçu à ce fait que les latitudes prises avec le plus grand soin ne coïncident pas avec celles que donne la triangulation* et on a constaté aussi des différences dans les longitudes et les azimuts.

Sans doute, les écarts ne sont pas énormes, mais ils ne sont pas accidentels : iU ne s'expliquent que par des déviations du pendule dues à des inégalités d'attraction. Tout naturellement, on commença par incriminer l'Himalaya. Cette masse énorme devait exercer une attraction et entraîner une déviation du pendule. La question fut étudiée de manière très sérieuse et l'on arriva à la conclusion que l'influence du massif de l'Himalaya se fait réellement sentir, mais que, dans l'Inde centrale, cette influence cesse et que, dès lors, les différences pouvant exister, à distance de l'Himalaya, entre les positions géodésiques et les positions astronomiques, doivent s'expliquer psr des accidents locaux. De nouvelles études, toutefois, firent concevoir des doutes à l'égard de la conclusion qui précède. Une connaissance plus complète, plus exacte du massif de l'Himalaya et des profondeurs de l'océan Indien montre en eflet qu'il n'y a pas de raison pour ne pas admettre que l'attraction exercée par l'Himalaya se fait sentir jusque dans le sud de l'Inde, et même au cap Comorin, où la déviation du pendule peut encore atteindre la valeur d'une ou deux secondes. Sur ces données, des observations nouvelles se firent, mais elles fournirent ce résultat singulier que dans certaine station où l'on s'attendait à trouver une déviation de o" 60 vers le sud, on obtenait une déviation de o" 60 vers le nord, le résultat remettait tout en question. Alors on se livra à une série de recherches comparées dans des stations nombreuses, et c'est le résultat de ces recherches qui est maintenant porté à la connaissance du public. Il est fort curieux. En gros, le voici : C'est que, si l'on trace une ligne qui va à peu près de Calcutta à Decsa, coupant la péninsule dans la direction sud-est - nord-ouest, cette ligne constitue pour les stations situées au nord et au sud un centre d'attraction. Aux stations placées au nord, la déviation du pendule se fait vers le sud ; au sud, le pendule est dévié vers le nord. Les choses se passent comme si, selon la ligne indiquée, il existait une chaîne souterraine très dense, coupant l'Inde de l'est à l'ouest sur une longueur de plus de 16000 kilomètres, et exerçant son influence sur le pendule depuis le seizième jusqu'au trentième degré de latitude nord. Cette chaîne souterraine est parallèle à l'Himalaya. Mais en quoi estelle faite ? Telle est la question qui se pose. Y a-t-il là des gisements métalliques très denses, ou bien la croûte terrestre est-elle plus épaisse qu'au nord et an sud ? En tout cas, il y a dans les résultats obtenus une indication curieuse et très intéressante* Peut-être l'avenir nous renseignera-t-il pins exactement sur le phénomène qui vient d'être constaté et sur la nature de cette chaîne souterraine dont le pendule indique l'existence, la longueur et la direction.

(Extrait du Bulletin de la Société de géographie de tEtt» troisième trimestre igoa.)

TREMBL. DE TERRE. 3

D'après notre théorie même, il semblerait que le point culminant du renflement équatorial dût être à la rencontre des deux courants moléculaires contraires, c'est-à-dire à la latitude de 45°. Il n'en est rien cependant.

En effet, ce renflement en équilibre instable, entre les dépressions

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polaire et équatoriale, véritable montagne aux pieds d'argile, glisse vers la plus grande, vers les parallèles de plus en plus larges, c'est-à-dire vers la grande dépression équatoriale. Au surplus, cette couronne instable, sollicitée elle-même par l'action horizontale permanente de la force centrifuge, est attirée vers Péquateur et prend finalement position.

i. Le profil plein extérieur à la sphère a été copié dans la notice Lee Mouvement* généraux de t atmosphère, par M. J.-R. Plomakdon. Chez MM. Gauthier- Villars et fils. 1887.

NOTES COMPLEMENTAIRES.

L'expérience indique qu'elle oscille autour de la latitude de 3o°.

Les mêmes causes produisent les mêmes phénomènes sur le soleil: ainsi que le confirment les expériences encore récentes, la couronne solaire, variable dans sa forme, présente généralement un plus grand diamètre dans les directions NO-SE, NE-SO, ce qui ne peut s'expliquer que par deux renflements contenus entre les deux dépressions des pâles et la dépression équatoriale.

Kg. 7 »

Nous ne saurions mieux faire que de donner, à l'appui de notre théorie, le remarquable tracé fait par M. Plumandon de la hauteur moyenne de l'atmosphère (fig. 6), ainsi que le profil moyen des protubérances du soleil publié par M. Flammarion (fig. 7). C'est la forme prise sur le vif d'une sphère fluide en rotation dans le vide. En dehors des dépressions générales de l'équateur et des pôles, on

1. Extrait de V Astronomie populaire, par G. Flammarion. i8go.

remarquera la petite dépression en dessous des pôles. Elle est la conséquence du reflux des courants sollicités par la dépression polaire. Ne serait-ce pas d'une semblable dépression de la mer que lefram a été prisonnier? Oscillant autour d'une latitude de 8o° à 84° environ, sans pouvoir aller franchement ni au nord, ni au sud, le navire du hardi explorateur M* Nansen, abandonné à lui-même, parcourait 8o° en longitude du i5 mars 1895 au 9 janvier 1896. Il se trouvait sans doute à la rencontre du Gulf-Stream et d'un contre-courant polaire. Ce ne serait pas là, suivant nous, le moindre résultat de ce voyage scientifique extraordinaire.

YAEIATIONS DBS MARÉES DE L'OCÉAS ET DE 1/ ATMOSPHÈRE

En nous reportant à la figure 2 (page 6), nous remarquons que la force différentielle est maximum en N et N' et diminue progressivement jusque vers les pâles. Le mouvement moléculaire qui en résulte a lieu dans le même sens : la mer et l'atmosphère se dépriment là où le mouvement moléculaire est le plus considérable pour former plus loin une surélévation. Mais l'effet n'est pas instantané : il se manifeste après qu'a eu lieu le maximum de la force différentielle, c'est-à-dire après midi et après minuit. En plein Océan, la marée basse doit avoir lieu entre 1 heure et 2 heures, tandis que dans l'atmosphère elle se produit plus tard.

Sans entrer dans les détails de calcul, nous allons donner une idée de la variation des marées, en considérant seulement la différence entre les deux maxima de la force différentielle de l'astre.

A midi et à minuit, les hauteurs de l'astre au-dessus de l'horizon d'un lieu de latitude X sont :

H' = 9o°— X — 8, en désignant par S la déclinaison de l'astre.

On a comme différence des maxima :

sin (90 — X + 5) — sin (90 — X — S) = 2 sin X sin 8.

Il en résulte que la plus grande différence entre les deux marées augmente avec la déclinaison de l'astre et avec la latitude du lieu, ce qui est confirmé par les faits.

Si l'on prend la somme des maxima, on obtient :

2 cos X cos &.

Les plus grandes marées ont donc lieu lorsque la déclinaison de l'astre est nulle ; ce sont les marées équinoxiales, avec maximum à l'équateur.

Nous verrons plus loin les autres raisons pour lesquelles ces marées atteignent leur maximum, lors du passage de l'astre à l'équateur.