EAUX STAGNANTES

un vaste entonnoir, d'une profondeur considérable, cretisé dans la lave, est muni sur Fun de ses côtés: d'une échancrure par laquelle déborde le trop-plein, qui va, de cascade en cascade, et d'une manière permanente, se jeter dans T Allier. L'eau qu'il contient est d'une limpidité extrême, marque 6 à 7<> C, et est potable.

Maintenant on est en droit de se demander si les lacs situés sur les montagnes sont exclusivement alimentés par les eaux pluviales; s'il en était ainsi, plusieurs d'entre eux n'auraient pas d'écoulement permanent, ou bien cesseraient de couler lorsqu'il n'a pas plu depuis un certain temps. Pour expliquer l'origine de cette eau, on a imaginé une théorie spéciale, ceHe d'un siphon renversé qui verserait son contenu de bas en haut, autrement dit, d'une vallée au sommet d'une montagne. Mais tout porte plutôt à supposer que l'eau provient de sources ou courants souterrains, s'infiltrant à travers les ûssures d'autres montagnes avoisinantes plus élevées, ou de sources intérieures situées au-dessous de la surface de Teau. Dans le premier cas se trouve, par exemple, le lac Pavin (Puy-de-Dôme). Ce lac placé à d, 202 mètres d'altitude absolue, est alimenté par des sources très-belles marquant 5" cent, qui jaillissent de montagnes environnantes encore plus élevées, puisqu'il est creusé au pied d'une montagne volcanique moderne qui atteint 1,415 ^. Il est probable que plusieurs lacs du massif des Hautes-Vosges, qui sont accumulés à toutes les hauteurs, depuis le fond des vallées jusqu'au-dessus de la ligne de faite, s'alimentent comme les lacs de TAuvergne.

Parmi les lacs des montagnes, qui s'alimentent par ascension, on cite le lac du Bouchot, situé à 15 kilomètres du Puy, et à une altitude de 1,197 m. Ce réservoir d'eau qui n a pas moins de 3 kilomètres de circonférence et une profondeur de 27 mètres, ne reçoit pas, de l'extérieur, le moindre filet d'eau, si ce n'est celle de Tatmosphère; nulle part, on n'aperçoit le plus petit écoulement, et tout fait supposer qu'il s'alimente par des sources intérieures, abondantes, qui existent au-dessous de la surface de l'eau.

On a observé que, de tous les réservoirs naturels d'eau douce, les lacs étaient ceux qui, pendant l'hiver, gelaient à une plus grande profondeur. C'est dans les lacs que de Saussure et de la Bêche ont entrepris leurs expériences tendant à prouver que

EiUX DOUCES

la température de l'eaa déoroiasait an raison da la proftindeur, coimnd le montré le tableau suivant.

. < r. ^ M février 1777 .

Lac de Genove. } ^ ^^^ j^^^^ ^ ^

— de Thun (7 juillet 1783). . .

— de Brientz (8 juillet 1783). .

— - de Lu cerne (28 juillet) . . .

— de Constance (25 juillet 1781)

— Majeur (19 juillet 1783). . .

-* de Neufofaàtel (17 juillet 1779}

— de Brienne (20 juillet 1779).

— d'Annecy (14 mai 1780) . . .

— du Fourgèt (9 octobre 1784).

& la surÛMt, Cent.

an fond»

Cent.

+ 5«,4 6%l 5-0 40,8 4%9 4%3 60,7 50,0 ft%9 5%6 5% 6

Profoadoar

en pieds.

eoo

CHAPITRÉ XIÎI

g pr. — Grêle et grésil.

La grêle et le grésil sont à Teau solide ce que la pluie est à Teau liquide.

La théorie de la formation de ces météores aqueux a fourni à quelques physiciens le sujet d'observations trës-remarquables et les plus contradictoires. Ainsi, pour les uns, la grêle résulte de la congélation subite des gouttes de pluie qui tombent de Tatmosphère en traversant des couches très-froides. Pour les au* très, à la tête desquels se place Volta, Télectricité émise par des nuages venant de directions opposées, ferait seule les frftis de la transformation de l'eau liquide en eau solide ou grêlons. Ils s'appuient principalement sur ce que, pendant les averses qui amènent la grêle, les phénomènes électriques et atmosphë^ riques sont à leur maximum d'intensité. Enfin, suivant M. Stroubo, la grêle serait la conséquence dune trombe pré* existant dans les régions supérieures entre deux nuages ora* geux ayant des électricités contraires, ou entre un nuage et la terre.

L'hypothèse la plus vraisemblable, et nous pouvons dire la

FORMES DIVERSES DTL L'EAU SOLIDE m

plus gàoéndaiDMt Movéditéa, veut qus le gréeil qui se produit dans les régions ies plus hautes, comme les plus basses de l'atmosphère, soit en quelque sorte l'embryon de la grêle, et nullement Teflet de rélectricité. De'mômeque l'eau liquide vésiculaif e, en se rassemblant pendant sa chute, donne les gouttes de pluie, de môme le grésil a une température toujours inférieure à zéro, et en contact avec la vapeur d'eau, augmente de volume et abandonne à l'atmosphère une partie d'eau & l'état de vapeur, tandis qu'une autre partie se congèle. Pendant la vitesse de sa chute, ce météore, comme, du reste, tous ceux qui sont solides, ne cesse pas â*étre exposé b l'évaporation et d'éprouver le refroidissement qui en résulte.

La grêle est toujours le résultat de deux nuages superposés et du choc des vents Nord et Sud entre eux ; aussi, est-ce vers le contact immédiat de ceux-ci que la grêle se produit en plus grande abondance. De nombreux exemples démontrent que lorsque les nuages allant du Nord au Sud sont arrêtés par des chaînes de montagnes, il grêle plus souvent que dans les plaines, témoin les contrées situées dans les Alpes, et dans lesquelles les grêles sont fréquentes. On arrive ainsi & expliquer pour* quoi certaines localités sont plus ravagées que d'autres, et pourquoi, dans un grand nombre de vallées garanties par les chaînes de montagnes, la grêle y est rare, tandis qu'au-dessus elle est abondante ; enfin pourquoi il grêle plus souvent dans rintérieur des terres que sur les côtes.

Si les vents Sud et Nord n'ont éprouvé dans leur course qu'un choc partiel, si par exemple une portion a seulement glissé sur l'autre, une certaine quantité de la vapeur aqueuse apportée par le premier se congèle et se convertit en grésil, puis en grêlons ; une autre quantité reste liquide et tombe en pluie. Midd cette explication de la pluie qui accompagne souvent la grêle n'est pas la seule : il peut arriver que des grêlons d'une dimension moindre se soient fondus pendant leur chute; sur le Faulhom il tombe fréquemment de la grêle, et dans la plaine il pleut. Il en est de même des vallées étroites que surplombent des montagnes élevées; la température ambiante des vallées est toujours assez élevée pour que toute Teau solide se conver* tisse en eau liquide, et même en vésicules et en vapeur. Tout le monde sait que sur le sommet des hautes montagnes^ et dans

128 EAUX DOUCiSS

les climats les plus chauds, Teau solide s'éternise, et qu'il y pleut alors qu'à la base règne le plus beau temps; Dans ce cas, comme dans le précédent, Teau liquide s'est volatilisée avant . d'arriver à la éurface du soi. » — "

Tels qu'ils se présentent à nous, les gréions sont ordinairement sphédqoes ou à peu près, mais M. Kaemtz croit que, dans l'origine, ils possèdent la forme pyramidale. Voici une observation qui vient à l'appui de cette manière de voir : le 29 mars 1864, dit M. Barrai, il est tombé alternativement de la pluie et de la grêle : les gréions ont oQert une forme nettement conique ; ils . tombaient la pointe en bas ; la base de ces cônes était un peu concave ; la surface latérale était hérissée de petites pyramides à six pans, dressées vers la base et transparentes ; diamètre de la base, 8 à 10 millimètres ; hauteur des cônes, 10 à 13 millimètres. Ces gréions étaient comme formés de petites pyramides qui seraient venues adhérer les unes aux autres, comme dans la cristallisation en trémiesy à la surface d'une dissolution saturée de chlorure de sodium. Regardés par la base, les gréions étaient transparents ; ils étaient très-durs' et d'un poids de 180 à 250 milligrammes.

La modification dans la texture des grêlons vient d'abord du mouvement rapide de rotation dont ils sont animés pendant la chute, puis des chocs réitérés qu'ils subissent entre eux ; aussi, lorsqu'on les examine attentivement, s'aperçoit- on que leurs arêtes sont comme usées par le frottement; en s' entre -choquant de la sorte, et peut-être aussi par la grande vitesse avec laquelle ils traversent les couches d'air, les grêlons occasionnent un bruit qui couvre parfois celui du tonnerre. La grosseur des grêlons varie depuis le volume d'un pois jusqu'à celui d'une noisette : pendant quelques orages violents, on en a signalé dont le volume égalait celui d'une grosse noix, et môme d'un œuf de poule. Quand à ceux pesant 150, 200, 800 et 500 grammes indiqués dans les écrits des auteurs, tout porte à croire qu'ils étaient formés par la réunion de plusieurs d'entre eux. Au lieu d'être sphériques, ces derniers ont quelque ressem-^ blance avec un disque aplati, muni sur ses bords de nombreuses aspérités, ou bien encore de galets épineux. Les grêlons les plus gros tombent toujours l'été, époque où l'air est le plus saturé d'humidité.

Un grêlon se compose d*un noyau intérienr arrondi, blanc mat, et de couches de glace presque transparente. Les couches indiquent bien, par leur disposition, par la» bulles d'air, et quelques matières organiques et minérales qu*elles contiennent, leur accroissement suivant le milieu où elles «e sont produites.

On regarde encore les grôlons comme amorphes, cependant une observation de M Boi^giraud tendrait à démontrer que ce météore solide peut, coinme la neige, prendre une forme cristalline subséquente. Quelques grôlons, tombés à Toulouse le 8 juillet 1834, offraient, lorsqu'on les brisait en deux parties, une texture radiée allant du centre à la circonférence.

Nous savons déjà que le grésil des régions élevées de l'atmosphère est sans doute Torigine de la grêle ; n^ais il se forme aussi dans les régions basses, toutes les fois que la température de celles-ci est au-dessous de 0^ et que les vents contraires s'entre choquent par raffales. M. Kaemtz pense que les coups de vent ou raffales sont une condition indispensable à la formation du grésil, a Sur les Alpes, dit-il, j'ai vu que la neige se transformait en petits corps sphériques ou pyramidaux, dès que le vent soufflait par raffales. Du moment que celles-ci venaient à cesser, la neige tombait sous la forme de flocons. » D'après le même auteur, le grésil cristallise en pyramide à trois pans. Il est en grains arrondis compactes, presque opaques, très-denses, aussi se précipite-Ml sur le sol avec une grande vitesse. Comme il est produit par des coups de vent, il affecte pendant sa chute une direction oblique ; en&n il tombe surtout dans les premiers jours du printemps et pendant des orages peu violents.

Nous aurons peu de chose à dire sur la proportion et la nature des gaz et des matières organiques et inorganiques condensés dans les grêlons et le grésil. Aucune expérience directe n*est venue, jusqu'à ce jour, montrer les rapports qui existent chimiquement entre l'eau de pluie et de neige, et Teau provenant des grêlons et du grésil. M. Boisgiraud a seulement signalé, qu'après leur liquéfaction, ils donnaient de l'eau un peu trouble, qui déposait avec le temps un léger précipité grisâtre, constitué par des matières soustraites à l'atmosphère. M. Lecoq a aussi remarqué que l'eau de la grêle était loin

LsFORT, 2* édition. 9

130 EAUX r)OUCES

d'être pure; enfin, M. Boussingaait a montré qu'un litre d*eau de cette origine, reeueillie à Paris, contenait 2*^,08 d'ammoniaque et 0»«,83 d'acide nitrique.

§ IL — Verfflatf.

Le verglas est toujours le résultat de la congélation de Teau de pluie sur la surface de la terre, amenée à la température audessous de 0^ par les vents du Nord. L*eau pluviale, à mesure qu'elle s*épanche, se prend en masse solide, transparente,' luisante, uniforme, quelles que soient les aspérités du terrain où elle tombe, ce qui le fait ressembler à un vaste miroir de glace d'une épaisseur de plusieurs millimètres. Le verglas a^ comme nous allons le voir dans le paragraphe suivant, la plus grande ressemblance avec la glace proprement dite.

§ m. — Oelée blanche.

Dans notre climat, au printemps et à l'automne, lorsque la température du sol et des corps qui Tavoisinent se trouve ramenée, par suite du rayonnement, au-dessous de 0*, Teau à Tétat de vésicules ou brouillards^ se précipite et se congèle sous la forme de cristaux blancs, lanugineux : c'est ce qu'on appelle la gelée blanche,

La gelée blanche n'est que la rosée solidifiée ; comme cette dernière, elle se forme toujours pendant la nuit ou le matin et quand le ciel est calme et serein. Elle peut encore se produire dans l'atmosphère et rester suspendue jusqu'à ce que les courants aériens la précipitent sur le sol et sur tous les objets qu'elle rencontre.

Ce phénomène s'observe, par exemple, lorsqu'après plusieurs jours de froid les vents du Sud arrivent par les temps brumeux, comme dans les régions polaires.

La gelée blanche imprime son cachet sur tous les corps qui la reçoivent; ainsi la partie supérieure des végétaux se trouve distendue par la congélation partielle de Teau que ceux-ci renferment intérieurement. Une brusque élévation de température amenée par un rayonnement solaire; en faisant passer Teau sblide à l'état liquide, brise les cellules organiopies et fait

périr la plante. 81^ au contrairei la gelée fond peu à peu, les cellules reyiennent inseneîbteinent à leur état normal, et les végétaux n'en subissent aucune atteinte.

M. Boussingault, analysant la gelée blanche formée loin de Paris, au Liebfirauenberg, a trouvé qu'elle renfermait par litre d'eau 0er,58 d'acide nitrique.

§ IV. — Olrré.

Le givre diffère de la gelée blanche en ce qu'il n'est pas seulement produit par la congélation des brouillards, mais encore par toutes les vapeurs aqueuses qui tombent le jour ou la nuit dans un milieu dont la température est inférieure à 0«.

Tandis que la gelée blanche est toujours en couche excessivement mince» le givre, par suite de Taccumulation successive des couches d'eau congelée, a une épaisseur plus grande, au point de faire incliner vers le sol les branches des arbres, et surtout les feuilles et les tiges des plantes qui en sont chargées. On lui donne encore le nom de frimcts.

La plupart des auteurs ont désigné sous le nom de glace Veau solide qui couvre pendant l'hiver les vitres des fenêtres des appartements habités. Nous croyons cependant qu'elle doit être comprise parmi le givre, tel qu'il se forme dans l'atmosphère ambiante. En effet, comme le givre ordinaire, cette variété d'eau solide est le résultat de la congélation des vapeurs aqueuses confinées dans les appartements sous l'influence de l'abaissement de température du dehors.. En se déposant sur les vitres, l'eau solide commence par donner une très-légère couche amorphe ; puis, par l'addition d'une nouvelle quantité de vapeur d'eau, des aiguilles apparaissent qui vont toujours en augmentant jusqu'à ce que le tout se prenne en masse, dessiné en forme de barbes de plume, de feuilles brillantes, enfin d*arabesques les plus variées et les plus bizarres.

§ V. — Neise.

La neige est^ de toutes les formes solides de l'eau, celle ^ui se produit dans les régions les plus élevées de l'atmosphère. Mais, pour que ce changement ait lieu, il faut d'abord que l'eau en vapeur passe à l'état liquide vésiculail'e : les vésicules

aqueuses, sous rinfluence de la raréfaction de Tair et de rabaissement subit de la température, cristallisent en aiguilles prismatiques fines et déliées. Â l'instar des gouttelettes de pluie, les aiguilles se soudent entre elles pendant leur chute, acquièrent par cela même une densité plus grande, et s'offrent ànous en flocons légers, poreux et d'une extrême blancheur.

D'après W. Scoresby, les formes cristaUines que peut prendre la neige réunie en flocons ne s'élèvent pas à moins de cent, mais qui peuvent toutes être ramenées à cinq types principaux 1, représentant : 1^ des lamelles minces; 2"* un noyau sphérique ou plan hérissé d*aiguilles ramifiées; 3"" des aiguilles fines ou des prismes à six pans ; 4o des pyramides à six faces ; 5^ des aiguilles terminées à une de leurs extrémités ou à toutes les deux par une petite lamelle.

Dufrénoy a observé pendant l'hiver de 1838, époque où le thermomètre est resté longtemps au-dessous de 10 degrés, une curieuse transformation dans la structure cristalline de la neige : tombée à l'état de lamelles floconneuses le 6 février, elle était, le surlendemain, en lames cristallines offrant six rayons qui divergeaient d'un noyau central ; le troisième jour, le noyau, parfaitement hexagonal, présentait un clivage dans le sens de la base du prisme 2.

Les flocons sont d'autant moins volumineux que la température de l'air est plus basse, et cela se comprend, puisque

plus il fait froid*, moins il y a de ^ 2 vapeur d*eau dans l'atmosphère.

Sous notre latitude, la neige est plus abondante lorsque le vent du Midi souffle, parce que l'air plus chaud et saturé d'humidité, rencontrant p. 13 dans les régions élevées les courants

aériens qui viennent du Nord et ont, par conséquent, traversé de grandes masses de glace, laisse congeler les vapeurs aqueuses qu'il contient ; ensuite, elle prend le plus souvent la forme d'une étoile à six rayons ou lames minces, transparentes, hérissées ou non de points, parallèles {(ig. 13. 1 et 2) .

1. L. F. Kaeintz. Cours complet d« météorologie^ Paris, 1858, p. 120.

2. Dufrénoy. Traité de minéralogie j l. Il, p. Tm, Paris, 1656,

LcMrsque l'air ost calme, la forme cristalline est parfaitement régulière, mais à mesure que le froid augmente et que Tair est agité, la cristallisation devint plus compliquée.

La quantité de neige qui tombe dépend surtout de la différence d'humidité de deux courants d'air qui se rencontrent. Tout le monde sait que plus on s*élève dans Tatmosphère, plus la température s'abaisse et plus l'air est raréfié ; il en résulte qu'en toute saison les lûontagnes les plus élevées ne reçoivent pas d'eau liquide, mais de l'eau solide ou ndge que le soleil le plus ardent ne parvient pas toujours à dissiper ; c'est ce qu'on appelle les neiges étemelles ou perpétuelles qu'il est important de distinguer des glaciers, ainsi que nous le verrons plus loin.

Déjà de Saussure avait montré que l'air emprisonné dans les pores de la neige était moins riche en oxygène que l'air atmosphérique : BichoiF estime que l'air de la neige des Alpes ne contient pas plus de iO à 11 pour 100 d'oxygène. Les expériences de ces savants ont été reprises depuis par M. Boussingault et l'ont conduit au résultat suivant.

L'air de> neige du Chimboraço a donné 17 pour 100 d'oxygène, et celui de la neige recueillie à peu près au niveau de la mer :

Oxjgène : 18,6 — 18,8 ^ 19,0.

D'ob M. Boussingault conclut que, pendant la fusion de la neige, l'eau qui s'en dégage renferme, à Paris comme sur les Alpes et sur les Andes, sauf la petite différence provenant des erreurs d'observation inhérentes à ce genre d'analyse, à peu près autant d'oxygène que l'air atmosphérique.

Ce résultat est fort remarquable en ce qu'il démontre, contrairement à l'opinion de Dalton, que la composition chimique de l'air est la même dans les régions basses comme dans les régions élevées. Il prouve en outre que l'air de la neige est moins riche en oxygène que celui dissous dans les eaux courantes. Nous rappellerons ici que d'après Gay-Lussac et de Humboldt Tair de l'eau de la Seine et celui de Teau de pluie contient 31 à 32 pour 100 d'oxygène.

L'air adhère fortement à la neige et pénètre jusque dans ses moindres cristaux; aussi ne s'en dégage-t-il que pendant la

fusion ; c*60t lui qui donne aux flocons cetto teinta opaque et trôs-blanche qu'on leur connatt.

Formée dans les régions éievôes de l'atmosphère, la neige doit renfermer la plupart des matières salines et antres que nous avons signalées dans l'eau de pluie. Ainsi, M. Boussingault a trouvé qu'un litre d'eau de cette nature, tombée dans le mois de mars à Paris, renfermait O'v'yTO d'ammoniaque, et en moyenne 1">',023 d'acide nitrique, d'après dix-neuf observations. Pour M. Meyrac, les réactifs y décèlent la présence de chlorure, mais en moindre quantité que dans les eaux de pluie ; elles sont aussi plus chargées de matières organiques. Enfin ce chimiste y a signalé l'existence de traces légères d'iode.

M. Struve a annoncé que de la neige tombée en Amérique colorait en bleu le papier ozonométrique, d'où il a conclu qu'elle contenait de l'ozone. M. Houzeau opérant avec de la neige recueillie à Rouen, mais par un procédé différent et plus sûr que celui de M. Struve, est arrivé à un résultat négatif. Cependant M. Houzeau ne paraît pas éloigné de croire que les eaux météoriques de certains climats, comme l'Amérique, peuvent varier de nature et contenir de l'ozone.

La neige est, comme la pluie, d'autant plus pure qu'elle s'est déposée sur les parties les plus élevées des plaines et loin des populations. M. Pouchet, qui s'est livré, sur les glaciers des Alpes et sur les neiges éternelles des Pyrénées et de l'Etna, à des expériences très-intéressantes, a montré que la neige dans les plaines, aux environs de nos grandes cités, contenait beaucoup de corpuscules organiques ; c'est ainsi qu'on y rencontre des vestiges de tout ce qui est employé par la civilisation ; de la fécule et des parcelles de pain ; des débris de nos vêtements et de nos habitations ; du charbon en poudre impalpable; mais proportionnellement peu de matières minérales enlevées au sol.

Vers la limite des neiges éternelles, ou sur la région inférieure des glaciers, la neige contient, de place en place, des amas de corpuscules composés en grande partie de particules minérales de diverses couleurs enlevées aux vallées voisines et de débris de végétaux; il n'y existe presque plus de débris de nos vêtements oii de nos aliments; la fécule y est très-rare.

Enfin, la neige la plus pure, celle qui provient de la cime des

FORMES DIVERSES DE L'EAU SOLIDE ISft

hautes BumtagneB, ne renforme presque plus de corpuscules; aussi quand elle se fond, le liquide qu'elle donne est^ii parfaitement incolore. Tout au plus y reconnait-on quelques débris de nature minârale trancq^rtés par les vents^ jusques dans les parties les plus élevées.

L'analyse quantitative de l'eau de la neige n'a été entreprise, jusqu'à ee jour, que par M. Eug. Marchand (de Fécamp). En voici le résultat :

Eau d9 neigé provenant de Vatmoêphère océanique et aminée par un vent de

Nord-Ouest,

Chlorure de potassium Indices douteux.

» de sodium 0,017087

— de magnésium Traces.

lodure et bromure alcalins • . . . Traces.

Bicarbonate d'ammoniaque 0,001290

Nitrate d'ammoniaque 0,001447

Sulfate de soude anhydre 0,015637 .

— de magnésie Traces.

— de chaux 0,000877

Matière organique animalisée contenant du fer et du calcium • . . 0,033846

Gàu pure 909,039876

La neige apparait quelquefois avec une teinte rougeâtre. Sur les Alpes, au Spitzberg, au Groenland, et surtout dans la Nouvelle Shettland du Sud, les montagnes, à certaines époques de Fannée, semblent avoir endossé sur plusieurs de leurs points un vaste manteau de pourpre. Les expériences chimiques et microscopiques ont prouvé à Wollaston, à de GandoUe et à Thenard que cette coloration était due, comme les pluies de sang, & un genre particulier de champignons qui ne fructifient que sur la neige, Yuredo nivalis. M. Bauêr a en effet reconnu que, plongé dans l'eau ordinaire, Vuredo nivalia s'accroît jusqu'à maturité, mais reste incolore : si on le place alors sous la neige, il devient rouge, preuve évidente de sa fructification dans ce milieu seulement.

Mais la neige doit aussi la teinte rouge ou ro^e qu'elle possède quelquefois à la présence de certains sables ou de ma^ tières terreuses colorées par du sesquioxyde de fer. Ainsi , pendant les nuits si exceptionnellement froides du mois de février 1870, il est tombé à Montcalieri (Italie) de la neige qui

contenait de la silice et du peroxyde de fer provenant du sable du Sahara, d'après M. Tary.

§ VI. — NeiffM étoiMUM et rl«ol«ni.

Sur les montagnes élevées, et surtout dans les régions polaires, la neige forme des plaines immenses que Içi température des mois les plus chauds de Tannée ne parvient pas à faire disparaître. Ce sont les neiges éternelles ou perpétuelles que le voyageur rencontre, en Europe, au Mont-Blanc; en Amérique, dans les cordillières des Andes; en Asie, aux monts Himalayas.

On donne le nom de limite au point des montagnes où la neige ne fond jamais, et on remarque que ce point est d'autant plus élevé qu'on se rapproche davantage de Téquateur.

Pendant longtemps on a cherché s'il n'existait pas quelque relation entre la limite inférieure des neiges perpétuelles et le climat de chaque localité. Ainsi, d*aprës M..Bouguer, Taltitude ou la température annueÙe est à zéro, tandis que d'après de Humboldt cette limite serait celle où la température estivale est zéro. Mais comme la température moyenne de l'année et de Tété, à la limite des neiges éternelles varie d'une contrée à une autre, M. Renou est d'avis que la limite est Valtilude où la température moyenne de la moitié de Vannée la plus chaiide de Vannée est zéro.

Les neiges éternelles donnent naissance aux glaciers de la manière suivante, d'après M. Kaemtz ^ : c Qu'on se représente deux montagnes de 3,000 mètres de haut , séparées par une vallée profonde; pendant l'hiver, des masses de neige considérables y sont accumulées par les vents ou précipitées sous forme d'avalanches. Au printemps, la chaleur du soleil devient assez forte pour pouvoir fondre la neige ; l'eau , produit de cette fusion, pénètre entre les cristaux et les remplit en partie de bulles d'air. S*il gèle la nuit suivante, ce qui arrive toutes les nuits dans ces hautes régions, l'eau se combine avec les flocons de neige et ceux-ci se transforment en granules de glace transparSnte. Les bulles d'air empêchent le glacier de se transformer en une masse compacte ; le jour suivant le soleil

1. Kaemtz. Cours complet de méUorologie» Paris, 1858, p. 311.

agit de nouveau, la croûte sô ramollit» les grains les plus petits se fondent en eau, puis se réunissent la nuit suivante aux plus gros, qui s'accroissent ainsi successivement. Si la masse de neige accumulée a une grande puissance et que l'été soit sans chaleur, elle ne se fond pas entièrement, mais se, transforme en nevé ^ Si la fusion et les congélations successives d'une masse de neige se renouvellent pendant plusieurs années, il se forme alors un nouveau glacier , comme on Ta souvent observé dans les Alpes ; la grandeur des fragments augmente , et quoiqu'ils soient séparés par de l'air et de l'eau encore li- . quide, cependant leur union est assez intime pour former une masse compacte. »

t Une fois à l'état de glaciers, les neiges perpétuelles ne restent plus immobiles, elles glissent sur leur base d'abord, par leur plus grande dehsité, par l'eau liquide qui , en Qltrant à travers leur masse jusqu'à la partie inférieure, les détache ainsi du sol, puis par l'efiCet de la chaleur terrestre; tout conspire donc à iaire descendre le glacier dans les plaines , où sa présence au milieu des forêts et des champs cultivés , est un sujet d'étonnement pour tous les voyageurs. Ces glaciers descendent d'autant plus bas que les montagnes d'où ils proviennent sont plus élevées/ parce que les masses de neige qui s'accumulent à leur sommet sont plus considérables et réparent les pertes que la fusion fait éprouver à l'extrémité inférieure du glacier. »

Les bandes de glace ne sont pas d'une teinte uniforme dans toutes les parties de leur masse ; le plus ordinairement on y découvre des rubans verticaux , alternant avec des bandes de glace blanche, et qui varient depuis quelques millimètres jusqu'à cinq et six centimètres. Voici comment M. Tyndall explique ce phénomène.

La glace des glaciers, surtout à moitié route entre leur extrémité inférieure et leur origine dans les montagnes^ est d'une teinte blanchâtre, due au grand nombre de petites bulles d'air qu'elle contient ; ces bulles, sans nul doute, sont le^résidu de l'air primitivement emprisonné dans les interstices de la neige qui a formé le glacier; à travers cette masse blanchâtre , on aperçoit

1. On donne le nom de nevé à la surface du glacier qui est composée de grains arrondis, et de la grosseur d'une noix jusqu'à celle d'un pois.

d*innombrabl6s bandes parallèies de glaoe plus transparente , présentant d'ordinaire une belle couleur bleue et donnant à Tensemble une apparence lamellée. Cette coloration est due à ce que les bulles d'air, répandues dans la masse entière avec une si grande profusion, ne se trouvent pas dans les veines, ou du moins n'y existent qu'en très petit nombre i.

Ces amas de ndge subissent, lorsqu'ils sont descendus des montagnes élevées, toutes les intempéries des saisons ; pendant Tété ils fondent presque en totalité, et l'eau qui en résulte, suivant la configuration du terrain, vient grossir le lit des rivières et des fleuves. Une partie de l'eau du Léman n'a pas d'autre origine, et on sait que les crues abondantes du Rhône pendant la saison estivale sont dues aux glaciers qui stationnent sur les montagnes de la Suisse pendant tout l'hiver.

Les observations qui précèdent , quoique appartenant plus exclusivement au domaine de la météorologie , étaient nécessaires pour bien faire comprendre la nature des gaz et autres substances que l'eau solide a pu condenser dans ses pores.

L'eau qui s'écoule des glaciers n'est pas d'une pureté parfaite : d'après les recherches de M. Ch. Martins , elle est toujours notablement chargée de limon, provenant de la pulvérisation des roches que ces masses ont détachées. M. Dolfus a trouvé qu'un mètre cube d'eau , prise à la surface , entraînait 142 grammes do poudre impalpable.

§ VIL — Olaoe.

Pendant les froids vifs et soutenus, et lorsque la température ambiante est inférieure à 0*, les eaux courantes et stagnante» se congèlent jusqu'à une certaine profondeur : c'est ce qu'on désigne sous le nom de glace.

La congélation de Teau commence toujours par la surface , contrairement à ce qui a lieu aVec la solidification par refroidissement des corps fusibles, tels que la paraffine , le bismuth, le nitrate de potasse, etc. Pendant ce passage de l'eau liquide en eau solide il se produit deux phénomènes concomitants, une solidification et un dégagement de chaleur , sans qu'on puisse

1. Tyndall. Prêsté scientifique det Deua-S^ondet, t. IH, p. 536, 1861.

reconnattre 436lui de ced deux phénomènes qui est eause de l'autre^ car ils commencent en mdme temps et finissent ensemble.

Placée dans de» conditions ordinaires , l'eau se congèle au zéro du thennomètre : mais si on l'abandonne à eUe-môme et dans un état de repos absolu, la congélation ne peut avoir lieu qu'àlOetl2o — 0. Dès qu'on l'agite, elle se prend en masse de la même manière qu'une solution sursaturée de suLEate de soude, renfermée hermétiquement dans un tube, cristallise si l'air intervient.

Pendant qu'elle est soumise à Faction du froid, l'eau diminue peu à peu de volume jusqu'à 4» -f 0 ; mais à O"", point où elle se congèle, elle est à son maximum d'expansion. On a calculé qu'en devenant solide Teau avait augmenté de 1/10 environ de son volume, et sa force d'expansion est telle qu'elle fait éclater les corps métalliques les plus résistants dans lesquels on la laisse se congeler. Tout le monde connaît les expériences des académiciens de Florence au dix-septième siècle qui , ayant fait geler de l'eau dans une sphère de cuivre, la virent éclater; et cependant, au dire de Muschenbroeck, TeiTort nécessaire pour briser la sphère pouvait être évalué à 13, 860 kilogrammes.

Si, pendant sa congélation, l'eau rencontre un obstacle qui s'oppose à sa dilatation, elle peut rester liquide à des températures très-basses. Personne n'ignore cette expérience imaginée pour la première fois en 1721 par Fahreinheit, qui consiste à fermer à la lampe une petite ampoule pleine d'eau et qu'on expose ensuite à la température de 9 à 10° — 0. L'eau demeure liquide parce qu'elle ne peut se dilater, mais dès qu'on brise la pointe de l'ampoule on voit aussitôt de la glace se former.

Despretz a vu de l'eau demeurer liquide dans un tube thermométrique à la température de 20^ — 0 .

M. Boussingault a eu récemment Toccasion de répéter sur une plus grande échelle l'expérience de Fahreinheât, et il a remarqué que de l'eau placée dans un canon d'acier qu'elle remplissait exactement ne s'était pas congelée malgré son exposition à un froid de 20" — 0, mais dès qu'on eut ouvert par une température de 9^ — 0 le canon métallique, en un mot lorsqu'on eut supprimé la pression, l'eau se congela instantanément. M. Boussingault observa en outre que le cylindre de

glace qui était dans le canon contenait dans son axe une rangée de petites buUes d'air.

En isolant l'eau de tout contact solide, en plaçant ce fluide dans un milieu qui ait la même densité et qui ne forme pas de mélange aqueux^ M. Dufour a pu obtenir beaueoitp plus sûrement le retard de la congélation. L'eau, dans un mélange en proportions convenables de chloroforme et d'huile d*amandes douces prend la forme de sphères parfaites et se maintient en équilibre dans Tintérieur du mélange. Si Ton refroidit ce mélange, on remarque que Teau; dans cet état globulaire, et dans cet isolement de tout solide, ne gèle jamais à 0<» ; sa température s'abaisse à 6 degrés, 10 degrés^ etc. , avant que le changement d'état ait lieu. Des globules ont même été amenés ainsi, encore liquides, à 20 degrés au-dessous de zéro.

Nous rappellerons à cet égard que Gay-Lussac a pu refroidir l'eau jusqu'à IS» -— O^" sans la convertir en glace, en la plaçant seulement sous une couche d'huile.

On estime que la force que Teau acquiert, en se dilatant par la congélation, est égale à la pression qu'il faudrait exercer sur un morceau de glace pour en diminuer le volume de 8 centimètres. L'augmentation de volume que l'eau liquide subit en se congelant expliquq pourquoi tous les vases dans lesquels on a laissé séjourner de Teau pendant les hivers rigoureux se rompent. C'est à un phénomène de ce genre qu'il faut attribuer également la désagrégation des roches : l'eau, en s'infiltrant dans les fissures et y devenant solide, les sépare complètement ; de là l'expression vulgaire : il gèle à pierre fendre.

La théorie en vertu de laquelle l'eau augmente de volume n'est pas encore parfaitement connue; quelques auteurs voient là un arrangement symétrique des molécules d'eau solidifiée, molécules qui seraient plus écartées que dans l'eau liquide. Pour d'autres, l'air serait la cause de ce phénomène : ainsi, d'après Berzelius , l'eau contient une quantité déterminée d'air qui, ne pouvant prendre la forme solide, se sépare en bulles dont une partie reste emprisonnée dans la glace et qui la rend opaque, de sorte que la rupture du vase qui contient de la glace serait due, non-seulement à la force expansive de la glace, mais encore et surtout à la pression du noyau liquide et à la force expansive des gaz qui s'en dégagent. Ce qui viendrait

FORMES DIVKHSBS DE î. 'EAU SOLIDE 141

à Tappuide cette assertion c^est qa*un vase qui renferme de Teau distillée résiste mieux au froid qu'un vase rempli d'eau ordinaire aérée.

L'eau, en devenant solide, prei^ toujours une tendance cristalline. Au moinentde la congélation, les glaçons d'une ténuité extrême, sont, comme la neige, le plus ordinairement sous la forme d'aiguilles prismatiques qui s'implantent les unes sur les autres sous des angles de 60<», imitant des feuilles de fougères, mais ces aiguilles ne tardent pas à se réunir et à donner naissance à des hexaèdres. Cependant, d'après le docteur Glarke, la forme primitive de la glace serait un rhomboèdre, et les crisfaux hexaédriques seraient seulement secondaires. Disons encore que les cristaux ne sont réguliers que lorsque la glace s'est produite au point précis de la congélation de l'eau : audessous la cristallisation devient confuse et, dans tous les cas, difficile à déterminer exactement. Dans un morceau de glace qui fond ce sont les parties cristallines les plus régulières qui se résolvent les dernières en eau.

La glace est toujours moins dense que l'eau distillée prise à 4* -f 0, et sa pesanteur spécifique n'est pas la même à tous les degrés inférieurs à O^. M. Brunner fils a indiqué dans le

tableau suivant le résultat de ses expériences à cet égard.

Densité de la glace à différentes températures au-dessous de zéro.

Température. Densité de la glace.

Qo c 0,91800

M2 KAUX fX>UCES

Dans ces dernieps temps, MM. Dufour et Bnnsen oïd déterminé la pesanteur spôcfflque de la glace à 0* par des moyens différents et ils ont obtenu des résultais très-rapprochés de ceuï de M. Brunner : ainsi, M. Dufour a trouvé 0,9175, et M. Bunsen 0,91674 : le nombre de M. Brunner correspond à une

augmentation de volume de jqq ou très-sensiblement ^j- au moment de la congélation*

La glace est un mauvais conducteur du calorique : à partir de 0" elle absorbe du calorique et devient liquide. D'après M. Bunsen la chaleur latente de sa fusion est de 90pfi3, au lieu de 79,25 indiqué par MM. de Laprovostaye et Desains, ce que Ton admettait généralement.

La glace s'électrise par le frottement, aussi n'est-elle pas un bon conducteur de Télectricité. Sa chaleur spécifique est à peu près la moitié de celle de Teau liquide.

Depuis longtemps on s'est demandé si le voisinage de la terre n'était pas indispensable à la congélation de l'eau. Sous notre climat les eaux courantes et dormantes commencent toujours à se prendre en glace vers les bords, c'est-à-dire sur les points les plus rapprochés du sol et là où l'écoulement est moins prononcé. L'écoulement, en effet, entrave l'arrangement des aiguilles cristallines, rudiments de la glace elle-même, et leur enlève toute solidité. Mais si les glaçons que charrient les eaux viennent à se réunir, toute la masse, au fond comme à la surface, est à zéro, et la congélation, si le froid est continu, gagne ensuite de proche en proche, au point d'envahir toute la surface de. Tonde. Dans les mers polaires, la glace se forme aussi bien au large que près des côtes, circonstance qu'il faut attribuer au froid vif qui règne dans ces parages.

Les eaux douces courantes gèlent après les eaux dormantes, parce que la surface de ces dernières reste plus longtemps que celle des eaux courantes exposée à l'atmosphère ambiante. A moins que Teau n'ait une profondeur minime, la glace ne se forme pas dans le fond des eaux stagnantes, parce que la température, dans les parties inférieures, est toujours plus élevée que celle des parties supérieures.

On rencontre très-souvent de la glace attachée aux plantes aquatiques, aux cailloux et aux rochers, dahs le lit des ruis-

FORMES DIVERSJfô DE L'EAU SOLIDE 143

seaux, des rivières et des fleuves. Dans oe eas elle difière sensiblement de celle qui existe à la surfooe de Teau : ainsi, an Ueu d*ètra en masse dense, sans trace de cristallisation du moins apparente» Ici glaoe du fond des. eaux courantes est en aiguilles entrelacées» comme spongieuse. On a assigné à cette dermôre plusieurs origines différentes. D'après quelques auteurs la glace étant un peu poreuse, s'imbibe à la manière d^une éponge et gagne le fond, ou bien est entraînée par les courants inférieurs. Pour Arago ^ « lorscpie toute la masse d'eau est parvenue à la température wiforme de zéro, ce sont les roches, les cailloux, les herbes qui déterminent la congélation de leur surface, de la même manière qu'un corps pointu ou rugueux, introduit dans une dissolution saline, hâte la formation et Faccroissement des cristaux autour de ses aspérités. :» Gay-Lussac ^ admet plutôt que les glaces spongieuses proviennent des petits glaçons sans nombre que les eaux courantes charrient à leur surface par des temps très-froids. Leur adhérence, soit avec les corps étrangers qui couvrent le lit des rivières, soit entre eux, est déterminée par la congélation de la lame d'eau aux points de contact, due au plus grand froid des glagons, et leur permanence au fond de l'eau, sans autre accroissement que celui de leur nombre, s*explique par la constance de la température de Teau à zéro, laquelle ne saurait elle-même avoir lieu qu'à la faveur d'un coU'* rant suffisamment rapide.

Pour que la glace se forme au fond de l'eau, il faut, suivant M. Engelhardt, que celle-ci soit mise en mouvement de manière que ses couches supérieures puissent être refroidies à O', ou même un peu plus bas ; que cette eau froide descende au fond de la rivière ; qu'elle en refroidisse les parois, et qu'elle trouve finalement au milieu du mouvement un point de repos où elle puisse exercer sa force d'adhésion, sa force de cristallisation. En effet, ajoute M. Engelhardt, un corps étranger, un obstacle placé au milieu du courant d*eau, y produit deux effets différents : d'une part il change la direction des molécules liquides qui le frappent, et leur donne des mouvements, de rotation parfois assez forts pour former de véritables tourbillons ; d'autre part, les molécules liquides qui se trouvent immédiatement der-

i. Annales.de chimie et de physique, 3* Rt^rîCi f. LXIIT^ 1836, p. 36L i. AntMlesdechitthie ei de physique, t. LXIII, 1836, p. 368.

rière Tobstacle, passent à Tétat de repos, et il y a des points stationnaires presque immobiles.

M. Robinet père a étudié la congélation de Teau douce ^ etil est arrivé à cette conclusion que, dans la congélation des eaux potables, la petite quantité de sels calcaires et magnésiens qu'elles contiennent est dominée de la même façon que les sels plus solubles renfermés dans une solution saline artificielle. La pureté de Teau obtenue par la liquéfaction de cette glace parait être telle qu'on pourrait l'employer dans beaucoup de cas comme l'eau distillée, du moins lorsque la congélation a eu lieu avec des circonstances favorables.

Voici du reste les résultats de ces expériences.