CHAPITRE II

Utilité de l'étude du globe terrestre. — Avant d'étudier les phénomènes géographiques dont la surface de la Terre est le théâtre, il est indispensable d'être fixé sur ce que c'est que la Terre.

Nous savons tous depuis l'école enfantine que la Terre a la forme d'un globe, et qu'elle tourne sur elle-même autour d'une sorte d'axe idéal. On nous a appris qu'elle est en outre animée d'un mouvement de translation circulaire autour du Soleil, qui lui verse la lumière et la chaleur; qu'elle n'est d'ailleurs qu'une des sphères tournant autour de cet astre, et non la plus importante comme grandeur. Le Soleil avec ses planètes forme le svstème solaire. Les étoiles autres que les planètes que nous voyons dans le ciel sont des soleils semblables au nôtre, leurs changements de place apparents résultent du mouvement de rotation de la Terre sur elle-même et de sa révolution autour du soleil.

Telle est la conception que la science astronomique, parvenue au plus haut degré de développement théorique et pratique, disposant des lunettes les plus puissantes pour suivre les mouvements des astres et des procédés les plus subtils de l'analyse mathématique pour en fixer les lois, a réussi à imposer définitivement à l'humanité pensante. Mais il ne faut pas oublier que les idées que se faisaient les savants de la position et même de la forme de la Terre n'ont pas toujours été celles-là et que l'explication des phénomènes géographiques les plus généraux demeurait par là impossible. Ces faits, qui paraissent au premier abord du domaine de l'astronomie, intéressent donc réellement la géographie telle que nous l'avons définie. On verra qu'il est non seulement utile mais nécessaire d'en préciser la nature et la valeur ; on reconnaîtra même que ces phénomènes pèsent d'un poids en quelque sorte écrasant sur toutes les manifestations de la

vie à la surface du globe. Il n'est pas une branche de la géographie qui puisse en être considérée comme indépendante.

Rotondité de la Terre; ses conséquences. — Il ya vingt siècles que la rotondité de la Terre a été reconnue par les philosophes naturalistes grecs, qui l'assimilaient à une sphère.

On sait qu'ils y furent conduits par des considérations astronomiques. La preuve par l'effacement progressif du navire s'éloignant en mer ne paraît pas être ancienne.

Les anciens avaient été frappés par l'aspect uniformément circulaire de l'horizon en mer et dans les pays plats, et par les changements notables de la voûte céleste quand on avance vers le Nord ou le Sud. La forme de l'ombre de la terre sur la lune dans les éclipses avait été aussi invoquée comme un argument décisif.

Cette vérité essentielle est maintenant si familière à tous, qu'il faut un certain effort d'esprit pour s'apercevoir du grand nombre de faits généraux qui en découlent. Ceux qui la découvrirent les premiers furent au contraire immédiatement frappés par des conséquences qui étaient pour eux des points de vue nouveaux.

La Terre étant ronde, on reconnut aussitôt, malgré l'ignorance où l'on était de la presque totalité de son étendue, qu'elle devait présenter des climats variés, que la chaleur devait y être répartie de façon inégale, mais suivant une loi générale facile à saisir. L'obliquité des rayons solaires augmentant depuis le cercle équatorial jusqu'aux pôles, la chaleur devait diminuer dans le même sens. De là dérivait la théorie des cinq zones climatiques : deux zones polaires inhabitables à cause du froid, deux zones tempérées où se localisait Yœkoumène, une zone torride, qu'on disait encore inhabitable à cause de la trop grande chaleur.

Cette croyance à l'inhabitabilité de la zone voisine de l'équateur était la part d'erreur inévitable dans toute construction a priori qui ne peut subir le contrôle de l'expérience. La théorie n'en était pas moins exacte dans ses lignes générales; elle forme encore à l'heure actuelle la base de la classification primordiale des climats.

Les deux hémisphères. — Les anciens avaient encore reconnu une conséquence importante de la rotondité de la Terre. C'est que tous les phénomènes, tous les mouvements dont sa surface est le théâtre, doivent se produire en sens inverse de part et d'autre d'un grand cercle divisant la sphère en deux moitiés égales, en deux hémisphères. De cette théorie exacte, on déduisait des hypothèses sou-

vent contestables. La croyance aux antipodes, si discutée jusqu'à l'ère des grandes découvertes, en était la conséquence. L'hypothèse du continent austral s'y rattachait encore.

Notre connaissance de l'hémisphère austral nous permet de mieux apprécier la portée de la division du globe en deux hémisphères. Dans la vie des marins, une cérémonie grotesque symbolisait encore il y a peu le passage de la « ligne », véritable entrée dans un monde nouveau. Ce ne sont pas seulement les étoiles qui changent en effet, c'est la signification même des points cardinaux qui n'est plus la même : ce n'est plus le Sud mais le Nord qui représente la lumière et la chaleur; ce n'est plus du Nord que souffle l'alizé mais du Sud.

Dans l'enseignement, on ne saurait trop dire combien il est nécessaire de rappeler aux élèves, lorsqu'on étudie une contrée de l'hémisphère austral, que la partie la plus chaude est la partie nord, que les mois d'hiver y sont nos mois d'été, que la saison des pluies y est notre saison sèche.

Il est bon de fixer encore l'attention sur quelques conséquences plus particulières de la forme de la Terre, devenues sensibles à la précision de nos instruments, et à l'exactitude de nos procédés d'étude scientifique de la surface terrestre.

Cette surface peut être considérée comme plane tant que le champ étudié ne dépasse pas un rayon de quelques kilomètres. Mais on conçoit facilement que toute mesure précise à assez longue portée ait à tenir compte de la convexité de la surface terrestre. Tel est le cas pour les opérations de triangulation. (ive partie, chap. i.)

Les profils établis pour mettre en évidence les grandes déformations de la croûte terrestre devraient toujours respecter la courbure du globe. La figure 3 montre l'avantage de ce procédé. Il permet de reconnaître que toutes les dépressions, même celles où s'accumulent les eaux, ne sont pas de vrais éléments de surface concave. En réalité il n'y a de surface concave que lorsque la pente entre deux points A et B dépasse l'angle formé par l'arc suivant la courbure de la mer entre ces deux points et la perpendiculaire au rayon terrestre passant par le point A. Pour donner un exemple précis, le bassin de la Mer Noire, profond de plus de 2 000 m. et large de 200, ne forme pas une surface réellement concave.

Dimensions de la Terre. Mesure d'Ératosthène. — Dès qu'on eut reconnu la rotondité de la Terre, sachant que sa surface était limitée, on fut tenté d'en chercher les dimensions. Ératosthène résolut le problème avec une audace qui excite encore l'admiration universelle. Malgré les moyens primitifs dont il disposait, il arriva à une évaluation assez voisine de la vérité : 250 000 stades, c'està-dire à peu près 46 250 000 m. [Hugo Berger, 1].

Il est facile de faire comprendre le procédé d'Eratosthène (fig. 4). Cet astronome habitait Alexandrie, où il faisait des observations à l'aide du gnomon. Il avait, d'autre pari des renseignements sur Syène, qu'il croyait être sur le même méridien qu'Alexandrie. La distance entre Syène et Alexandrie étant évaluée à 5 000 stades, il suffisait de savoir quelle portion de la circonférence terrestre représentait cette distance, pour en déduire la longueur de la circonférence terrestre entière. En d'autres termes, il suffisait de connaître l'angle SCA. — Or Eratosthène avait appris qu'à Syène, à l'époque du solstice d'été (voir l'explication p. 39), les rayons du soleil arrivaient jusqu'au fond des puits. Ces rayons étaient donc verticaux (mS). D'autre part, à Alexandrie, il pouvait le même jour observer avec le gnomon qu'ils n'étaient pas verticaux mais formaient avec la verticale (Aa) un angle (mAa). La ligure montre que les angles mAa et SCA sont égaux (côtés parallèles). Cette observation lui donnait la clef du problème. L'angle SCA étant égal à un cinquantième de circonférence, la circonférence terrestre était égale à 5 000 stades (distance de Syène à Alexandrie) multiplié par 50, soit 250 000 stades.

La méthode d'Eratosthène est encore exactement celle de toutes les mesures postérieures des dimensions de la Terre. La seule différence est qu'on s'assure que les deux extrémités de l'arc sont bien sur le môme méridien, qu'on détermine la distance angulaire par des procédés astronomiques plus perfectionnés, et qu'on en mesure l'éloignement linéaire avec toute la précision dont sont susceptibles les instruments modernes.

Fig. 4. — Principe do

la méthode d'Eralosthène pour déterminer les dimensions de la Terre.

Valeur géographique des dimensions de la Terre. — On connaît maintenant avec plus d'exactitude les dimensions et même la forme de la terre, qui n'est pas tout à fait celle d'une sphère. Mais, avant d'entrer dans ces détails, il n'est pas inutile d'arrêter un peu l'esprit sur la valeur géographique de ces dimensions, même approximatives.

Avec une circonférence d'environ 40 000 km., une superficie d'environ 500 000 000 de km2, la Terre est très grande, mais pas énorme. Pour le faire voir, l'astronome la compare aux autres planètes, Jupiter, Saturne, dont la circonférence est respectivement de 144 000 km. et 117 000 km. Le point de vue du géographe est tout autre. Il doit considérer ce que représente pour l'activité humaine les dimensions de la Terre; distance signifie pour lui éloignement, et l'éloignement est une valeur qui dépend du degré de l'évolution de la civilisation. La signification des dimensions de la Terre n'est plus

la même pour nous qu'avant l'invention de la vapeur. La différence est encore plus grande avec la conception du moyen âge avant les grands voyages transatlantiques [Ritter, 2].

L'expédition de Magellan mit deux ans à faire le tour de la Terre. On le fait maintenant facilement en quelques mois. Les express européens marchent en moyenne avec une vitesse de 60 à 70 km. à l'heure; si bien qu'un train ferait le tour de la Terre, supposée entièrement continentale, en moins d'un mois. Nos transatlantiques vont du Havre à New-York en sept jours (environ 6 000 km.); ils feraient donc le tour d'une sphère entièrement maritime en 45 jours. Ces chiffres donnent une idée de ce que représente pour l'activité humaine la dimension de la terre. Très loin de ceux qu'on aurait pu donner il y a un siècle, il est probable qu'ils ne changeront pas beaucoup avant longtemps.

Aplatissement du globe terrestre. L'ellipsoïde. — Ératosthène supposait la Terre parfaitement sphérique. Lorsqu'on reprit au xvne s. avec plus de précision la mesure de notre globe, on s'aperçut que sa forme était loin d'être aussi simple qu'on l'avait cru. Picard venait de mesurer, en employant les procédés de la triangulation, un arc de 1 degré entre Paris et Amiens, et l'avait trouvé égal à 57 060 toises (1670), lorsque le grand mathématicien Newton révéla une nouvelle face du problème en interprétant l'expérience de Richer, qui avait trouvé une différence inattendue entre la durée d'oscillation du pendule à Paris et à Gayenne. Il en concluait que la Terre n'est pas une sphère régulière, mais présente un renflement équatorial, dû à l'action de la force centrifuge. L'arc de 1 degré devait donc être 'plus grand vers le pôle que vers l'équateur. L'ingénieur Cassini, chargé de vérifier ces conclusions par la prolongation des mesures de Picard de Dunkerque à Perpignan, aboutit à un résultat opposé; l'arc de degré aurait été plus court de Paris à Dunkerque que de Perpignan à Paris. C'est pour trancher le différend entre CassinistesetNewtonistesque l'Académie des Sciences de Paris décida d'envoyer deux missions chargées de mesurer un degré de méridien, l'une aussi près que possible des pôles, l'autre aussi près que possible de l'équateur. Maupertuis opéra en Laponie, La Condamine au Pérou (1735-1739). Le résultat obtenu fut tout à l'avantage de Newton : la différence des deux arcs était de 684 toises. Plus tard, Delambre et Méchain reprenaient la mesure de la méridienne de France de Dunkerque à Collioure et, en combinant leurs calculs avec ceux de Maupertuis et La Condamine, fixaient l'aplatissement de la sphère

terrestre à 1/334 (1799). L'importance de cette évaluation est exceptionnelle, car elle fut la base de l'établissement du système métrique, le mètre étant délini comme égal à la 10 000 000e partie du quart du méridien.

L'aplatissement de la Terre est un rapport dont voici la définition exacte.

Le solide qui se rapproche le plus de la forme de notre globe est l'ellipsoïde, c'est-à-dire un solide engendré par une ellipse tournant autour de son petit axe. Le rapport de la différence des deux axes au grand axe est la mesure de l'aplatissement.

De nouvelles évaluations fondées soit sur des mesures géodésiques, soit sur des observations du pendule, ont montré que l'aplatissement est très voisin de 1 : 300. Donnons pour fixer les idées les caractéristiques de l'ellipsoïde tel qu'il est défini par les calculs de Clarke, adoptés pour la carte de France.

Grand axe de l'ellipsoïde ou Rayon équatorial. . 6 378 249 m.

Petit axe de l'ellipsoïde ou Rayon méridien. . . 6 356 515 Différence 21 734 m.

Aplatissement 1 : 293, 4.

Insensible sur un globe scolaire, aussi bien que sur les planiglobes des atlas, l'aplatissement est cependant assez marqué pour qu'on doive en tenir compte dans toutes les cartes dont l'échelle dépasse 1 : 500 000, en particulier dans les cartes topographiques. On ne peut le négliger non plus dans toutes les mesures de surfaces un peu étendues.

Perfectionnement des procédés de mesure de la Terre. — Sans entrer dans des détails techniques relevant plutôt de la Géophysique que de la Géographie, il peut être utile d'expliquer brièvement les principes des méthodes qui ont permis de déterminer avec plus d'exactitude la forme de la Terre.

La méthode ijèodèsique consiste à déterminer la longueur d'un arc méridien à différentes latitudes. C'est la méthode la plus ancienne; son perfectionnement est dû à ceux des mesures de longueur; d'abord simples évaluations (Ératosthène), puis mesures directes (Fernel, Norwood auxxvieet xvne s.), enfin mesures indirectes par les procédés de la triangulation qui ont acquis une précision extrême.

La méthode physique a son point de départ dans l'évaluation de la pesanteur au moyen du pendule. On sait que la pesanteur est une force semblant attirer tous les corps vers le centre de la Terre suivant une direction normale à la surface des eaux et qui est donnée par le fil à plomb. Écarté de cette direction, le fit à plomb tend à la reprendre, mais n'y arrive qu'après un grand nombre d'oscillations. C'est le principe du pendule qui règle les horloges. La durée des oscillations d'un pendule dépend de sa

E. de Mautonne, Géographio physique. 3

longueur et, pour une même longueur, de l'intensité de la pesanteur. Cette intensité dépend elle-même, non seulement de la vitesse de rotation plus grande à l'équateur qu'au pôle (force centrifuge opposée à la pesanteur), mais de l'éloignement du centre de la Terre. Elle serait partout la même à distance égale des pôles sur une Terre sphérique. Le premier indice d'une anomalie fut donné par l'expérience de Richer (1672), qui, ayant transporté à Cayenne une horloge astronomique, reconnut que son pendule y oscillait plus lentement qu'à Paris, la différence dépassant la valeur calculée d'après la latitude. Ce fut le point de départ de la théorie de l'aplatissement exposée par Newton.

Le différend entre Newtonistes et Cassinistes qui divisa les savants au xvme siècle était un conflit entre la méthode géodésique et la méthode physique, dont les résultats paraissaient discordants. On a reconnu depuis que le désaccord était dû en réalité à des erreurs expérimentales. D'après les calculs fondés sur les observations les plus récentes, l'aplatissement est très voisin de 1 : 300. La valeur calculée par Glarke et adoptée pour la carte de France était 1 : 293. Celle déduite depuis par Bessel de données géodésiques plus complètes est 1 : 299; elle est presque identique à celle que Helmert a tirée des observations du pendule (t : 299,3).

L'usage de la méthode physique permet de serrer de très près le problème de la forme de la Terre. Les grands océans sont inaccessibles aux mesures géodésiques, mais une île isolée permet des observations de pendule; on a même trouvé le moyen de déterminer la pesanteur à bord des navires (Hecker, 10). Les premières observations faites au milieu des océans avaient semblé montrer que leur surface était fortement déprimée par rapport à l'ellipsoïde. Mais la multiplication des mesures a montré que la pesanteur y est en moyenne normale, constatation très importante au point de vue de l'équilibre des reliefs terrestres, car elle conduit à admettre une densité plus grande de l'écorce terrestre dans les parties déprimées de la lithosphère où s'accumulent les eaux (cf. chap. iv, p. 86).

Rotation de la Terre sur elle-même. L'orientation. — Les divers mouvements de la Terre ont été reconnus beaucoup plus tard que sa forme ronde. Il n'y a pas plus de cinq siècles qu'un savant, Galilée, exposait sa liberté et sa vie en affirmant que la Terre tourne sur elle-même. Pendant. longtemps l'humanité considéra le mouvement apparent des astres se déplaçant de l'Est vers l'Ouest comme un mouvement réel. Et il n'y a pas lieu de s'étonner que cette illusion ait été difficile à détruire : car la plupart des conséquences de la rotation de la Terre qui intéressent la géographie subsistent dans l'hypothèse de l'immobilité de la Terre.

Sachant que la Terre tourne sur elle-même, nous connaissons deux points de sa surface qui jouissent de la propriété d'être immobiles; ce sont les pôles. Nous appelons équateur le grand cercle perpendiculaire à la ligne des pôles, qui divise la Terre en deux hémisphères ; méridiens, les cercles qui passent par les deux pôles (fîg. 5). Ces notions, qui permettent de s'orienter à la surface d'un globe sensiblement sphérique et par suite dépourvu de tout repère apparent, nous sont venues des anciens, qui les avaient

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